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高中物理高考物理带电粒子在电场中的运动解题技巧及经典题型及练习题(含
答案)
一、高考物理精讲专题带电粒子在电场中的运动
1.如图,一带电荷量q=+0.05C、质量M=lkg的绝缘平板置于光滑的水平面上,板上靠右
端放一可视为质点、质量m=lkg的不带电小物块,平板与物块间的动摩擦因数μ=0.75.距
平板左端L=0.8m处有一固定弹性挡板,挡板与平板等高,平板撞上挡板后会原速率反弹。
整个空间存在电场强度E=100N/C的水平向左的匀强电场。现将物块与平板一起由静止释
放,已知重力加速度g=10m/s2,平板所带电荷量保持不变,整个过程中物块未离开平板。
求:
1
()平板第二次与挡板即将碰撞时的速率;
2
()平板的最小长度;
3
()从释放平板到两者最终停止运动,挡板对平板的总冲量。
11.0m/s;2
【答案】()平板第二次与挡板即将碰撞时的速率为()平板的最小长度为
0.53m;38.0N•s
()从释放平板到两者最终停止运动,挡板对平板的总冲量为
【解析】
【详解】
1
()两者相对静止,在电场力作用下一起向左加速,
qE
a==2.5m/s2μg
有<
m
1
MmqEL=M+mv2
故平板与物块一起匀加速,根据动能定理可得:()
21
解得v=2.0m/s
mg
平板反弹后,物块加速度大小a==7.5m/s2,向左做匀减速运动
1
m
qEmg
平板加速度大小a==12.5m/s2,
2
m
平板向右做匀减速运动,设经历时间t木板与木块达到共同速度v′,向右为正方向。
11
-v+at=v-at
111121
解得t=0.2s,v=0.5m/s,方向向左。
11
1
此时平板左端距挡板的距离:x=vtat2=0.15m
11221
v
此后两者一起向左匀加速,设第二次碰撞时速度为,则由动能定理
11
M+mv2M+mv2=qEx
()()
22211
解得v=1.0m/s
2
2
()最后平板、小物块静止(左端与挡板接触),此时小物块恰好滑到平板最左端,这时
的平板长度最短。
lqEL=μmgl
设平板长为,全程根据能量守恒
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