習(xí)題1：帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題一、單項(xiàng)選擇題(每小題6分，共42分)1.帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)時(shí)(僅受電場力)()A．電勢能增加，動(dòng)能增加B．電勢能減小，動(dòng)能增加C．電勢能和動(dòng)能都不變D．電勢能不變，動(dòng)能增加2．一帶電粒子在電場中只受靜電力作用時(shí)，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A.勻速直線運(yùn)動(dòng) B．勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D．勻速圓周運(yùn)動(dòng)3．帶電荷量為q的α粒子，以初動(dòng)能Ek從兩平行金屬板的正中央沿垂直于電場線的方向進(jìn)入在這兩板間存在的勻強(qiáng)電場中，恰從帶負(fù)電金屬板邊緣飛出來，且飛出時(shí)動(dòng)能變?yōu)?Ek，則金屬板間的電壓為()A．Ek/q B．2Ek/qC．Ek/2q D．4Ek/q4．如圖為示波管的原理圖．如果在電極YY′之間所加的電壓圖按圖甲所示的規(guī)律變化，在電極XX′之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會(huì)看到的圖形是圖中的()5．如圖所示，在A板附近有一電子由靜止開始向B板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子到達(dá)B板時(shí)的速率，下列解釋正確的是()A．兩板間距越大，加速的時(shí)間就越長，則獲得的速率越大B．兩板間距越小，加速的時(shí)間就越長，則獲得的速率越大C．獲得的速率大小與兩板間的距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)D．兩板間距離越小，加速的時(shí)間越短，則獲得的速率越小6．如圖所示，在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處固定一點(diǎn)電荷，將質(zhì)量為m，電荷量為q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)管壁恰好無壓力，則固定于圓心處的點(diǎn)電荷在AB弧中點(diǎn)處的電場強(qiáng)度的大小為()A．E＝mg/q B．E＝2mg/qC．E＝3mg/q D．E＝4mg/q7．一平行板電容器的兩個(gè)極板水平放置，兩極板間有一帶電量不變的小油滴．油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力的大小與其速率成正比．若兩極板間電壓為零，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間的電壓為U，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速上升．若兩極板間電壓為－U，油滴做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小、方向?qū)⑹?)A．2v、向下 B．2v、向上C．3v、向下 D．3v、向上二、多項(xiàng)選擇題(每小題8分，共24分)8．如圖，O是一固定的點(diǎn)電荷，虛線是該點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的三條等勢線，正點(diǎn)電荷q在僅受電場力的作用沿實(shí)線所示的軌跡從a處運(yùn)動(dòng)到b處，然后又運(yùn)動(dòng)到c處．由此可知()A．O為負(fù)點(diǎn)電荷B．在整個(gè)過程中正點(diǎn)電荷q的速度先變大后變小C．在整個(gè)過程中正點(diǎn)電荷q的加速度先變大后變小D．在整個(gè)過程中，電場力做功為零9．如圖所示，兩板間距為d的平行板電容器與一電源連接，開關(guān)S閉合，電容器兩板間有一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒靜止不動(dòng)，下列說法中正確的是()A．微粒帶的是正電B．電源電壓的大小等于mgd/qC．?dāng)嚅_開關(guān)S，微粒將向下做加速運(yùn)動(dòng)D．保持開關(guān)S閉合，把電容器兩極板距離增大，微10．如圖所示，用絕緣細(xì)線拴一帶負(fù)電小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)電場方向豎直向下，則()A．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)a時(shí)，線的張力一定最小B．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)b時(shí)，小球的速度一定最大C．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)a時(shí)，小球的電勢能最小D．小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不守恒三、非選擇題(共34分)11．(16分)如圖所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長L＝0.4m，兩板間距離d＝4×10－3m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒質(zhì)量為m＝4×10－5kg，電量q＝＋1×10－8C．(g＝10m(1)微粒入射速度v0為多少？(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場，電容器的上板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？12．(18分)如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)電場中有一絕緣的光滑軌道，一個(gè)帶負(fù)電的小球從斜軌上的A點(diǎn)由靜止釋放，沿軌道滑下，已知小球的質(zhì)量為m，電荷量為－q，勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為E，斜軌道的傾角為α，圓軌道半徑為R，小球的重力大于受的電場力．(1)求小球沿軌道滑下的加速度的大小；(2)若使小球通過圓軌道頂端的B點(diǎn)，求A點(diǎn)距水平地面的高度h1，至少為多大；(3)若小球從斜軌道h2＝5R處由靜止釋放．假設(shè)其能通過B點(diǎn)．求在此過程中小球機(jī)械能的改變量．課后鞏固提升1．B粒子垂直于電場方向進(jìn)入電場，沿電場方向電場力做正功，電勢能減小，動(dòng)能增加．故正確答案為B.2．A粒子只受靜電力作用，當(dāng)此力為恒力時(shí)，可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(F與v同向，或v0＝0)，當(dāng)恒力與v0垂直時(shí)，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蜃兯偾€運(yùn)動(dòng)；當(dāng)靜電力大小不變、方向始終指向一點(diǎn)且與速度垂直時(shí)，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，例如，電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)．所以，只有A是不可能的．3．B該兩板間電壓為U，由動(dòng)能定理得：eq\f(U,2)q＝Ek末－Ek初＝2Ek－Ek＝Ek，故U＝2Ek/q，B正確．4．B在0～2t1時(shí)間內(nèi)，掃描電壓掃描一次，信號(hào)電壓完成一個(gè)周期，當(dāng)UY為正的最大值時(shí)，電子打在熒光屏上有正的最大位移，當(dāng)UY為負(fù)的最大值時(shí)，電子打在熒光屏上有負(fù)的最大位移，因此一個(gè)周期內(nèi)熒光屏上的圖象為B.5．C由動(dòng)能定理，可知qU＝，v2＝2qU/m，故C選項(xiàng)正確．6．C固定于圓心處的點(diǎn)電荷在圓弧AB上產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小處處相等．以B點(diǎn)為研究點(diǎn)，則：qE－mg＝mv2/R①mv2/2＝mgR②由①②兩式得E＝3mg/q.7．C由題意知，未加電壓時(shí)mg＝kv①加電壓U時(shí)，電場力向上，設(shè)為F，則有F＝mg＋kv②當(dāng)加電壓(－U)時(shí)，電場力向下，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有F＋mg＝kv′③聯(lián)立①②③得：v′＝3v方向向下，C選項(xiàng)正確．8．CD由曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知，正點(diǎn)電荷q所受電場力方向應(yīng)指向圓弧內(nèi)側(cè)，故O為正點(diǎn)電荷，A錯(cuò)誤；由于電場力對(duì)正點(diǎn)電荷q先做負(fù)功再做正功，所以在整個(gè)過程中正點(diǎn)電荷q的速度先變小后變大，B錯(cuò)誤；而在整個(gè)過程中正點(diǎn)電荷q的加速度先變大后變小，C正確；由a點(diǎn)與c點(diǎn)處的電勢相等可知，在整個(gè)過程中，電場力做功為零，D正確．由題意可知，電場豎直向上，帶電微粒受到重力、電場力作用處于平衡狀態(tài)，電場力豎直向上，微粒帶正電，A選項(xiàng)正確；電場強(qiáng)度大小為E＝mg/q，由E＝U/d，可知U＝mgd/q，B選項(xiàng)正確；斷開開關(guān)，微粒受力不變?nèi)蕴幱谄胶鉅顟B(tài)，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；保持開關(guān)閉合，增大板間距離，電場力減小，微粒向下加速運(yùn)動(dòng)，D選項(xiàng)正確．10．CD若qE＝mg，小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，球在各處對(duì)細(xì)線的拉力一樣大．若qE<mg，球在a處速度最小，對(duì)細(xì)線的拉力最?。魆E>mg，球在a處速度最大，對(duì)細(xì)線的拉力最大．故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．a(chǎn)點(diǎn)電勢最高，負(fù)電荷在電勢最高處電勢能最小，故選項(xiàng)C正確．小球在運(yùn)動(dòng)過程中除重力外，還有電場力做功，機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)D正確．11．(1)10m/s(2)與負(fù)極相連120V＜U＜200V解析：(1)由eq\f(L,2)＝v0t，eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)gt2可解得：v0＝eq\f(L,2)eq\r(\f(g,d))＝10m/s.(2)電容器的上板應(yīng)接電源的負(fù)極當(dāng)所加的電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下板的右邊緣射出即eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))2又a1＝eq\f(mg－q\f(U1,d),m)解得：U1＝120V當(dāng)所加的電壓為U2時(shí)，微粒恰好從上板的右邊緣射出即eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)a2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))2有：a2＝eq\f(q\f(U2,d)－mg,m)解得：U2＝200V，所以120V＜U＜200V.12．(1)eq\f(mg－qEsinα,m)(2)eq\f(5,2)R(3)機(jī)械能減少3qER解析：(1)由牛頓第二定律有(mg－qE)sinα＝ma得：a＝eq\f(mg－qEsinα,m).(2)球恰能過B點(diǎn)有：mg－qE＝meq\f