学人教版选修31 1.9带电粒子在电场中的运动 作业（2）.docx

2017-2018学年度人教版选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动 作业（2）1在匀强电场中有一长方形区域abcd，边长ab0.3m、bc0.4m，匀强电场方向与abcd所在平面平行，a、b、c三点的电势ja55v，jb19v，jc45v，则匀强电场的电场强度大小和方向为a. 120v/m，沿ab方向b. 200v/m，沿ac方向c. 160v/m，沿ad方向d. 300v/m，沿bd方向2如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中m点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示，则 a. a b一定带异种电荷b. a的速度将减小，b的速度将增加c. a的加速度增大，b的加速度减小d. 两个粒子的电势能一个增加一个减小3一个正点电荷q静止在正方形的一个顶点上，另一个带电质点q射入该区域时，仅受电场力的作用，恰好能依次经过正方形的另外三个顶点a，b，c，如图所示，则有( )a. 质点由a到c电势能先减小后增大b. 质点在a，b，c三处的加速度大小之比是1:2:1c. a，b，c三点电势高低及电场强度大小的关系是d. 若改变带电质点q在a处的速度大小和方向,则质点q可能做类平抛运动4分离同位素时，为提高分辨率，通常在质谐仪内的磁场前加一扇形电场。扇形电场由彼此平行、带等量异号电荷的两圆弧形金属板形成，其间电场沿半径方向。被电离后带相同电荷量的同种元素的同位素离子，从狭缝沿同一方向垂直电场线进入静电分析静电分器，经过两板间静电场后会分成几束，不考虑重力及离子间的相互作用，则a. 垂直电场线射出的离子速度的值相同b. 垂直电场线射出的离子动量的值相同c. 偏向正极板的离子离开电场时的动能比进入电场时的动能大d. 偏向负极板的离子离开电场时动量的值比进入电场时动量的值大5如图所示，图中虚线为某静电场中的等差等势线，实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，a、b、c为粒子的运动轨迹与等势线的交点，粒子只受电场力作用，则下列说法正确的是a. 粒子在a点的加速度比在b点的加速度小b. 粒子在a点的动能比在b点的动能大c. 粒子在a点和在c点时速度相同d. 粒子在b点的电势能比在c点时的电势能小6如图所示，两个带等量正电荷的相同小球，固定在绝缘、粗糙的水平面上a、b两点，o是ab的中点带正电的小滑块从c点由静止释放，在电场力作用下向右点运动，则滑块从c点运动到o点的过程中a. 电势能不断增大b. 电场力做正功c. 加速度先减小后增加d. 速度先增大后减小7如图所示，固定在竖直面内的光滑绝缘圆环半径为r，圆环上套有质量分别为m和2m的两个带电的小球a、b(均可看作质点)，小球a带正电，小球b带负电，带电荷量均为q，且小球a、b用一长为2r的轻质绝缘细杆相连，竖直面内有竖直向下的匀强电场(未画出)，电场强度大小为e=。现在给小球一个扰动，使小球a从最高点由静止开始沿圆环下滑，已知重力加速度为g，在小球a滑到最低点的过程中，下列说法正确的是 ( )a. 小球a减少的机械能等于小球b增加的机械能b. 细杆对小球a和小球b做的总功为0c. 小球a的最大速度为d. 细杆对小球b做的功为mgr8如图所示，空间存在两个等量正点电荷，a为中垂线上一点，b为连线上一点，电荷在该电场中运动时仅受电场力的作用，则下列说法正确的是 ( )a. 电子在两正点电荷连线的中垂线上可以做往复运动b. 若电子有一合适的初速度，可以在两正点电荷连线中垂面上做匀速圆周运动c. 若在a点释放一正电荷，则该电荷沿中垂线向无限远处运动，速度越来越大，加速度越来越小d. 若在b点由静止释放一正电荷，则该正电荷将做往复运动9如图所示为静电除尘机理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，放电极和集尘极加上高压电场，使尘埃带上负电，尘埃只在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，达到除尘目的，图中虚线为电场线(方向未标出)。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电量变化，则 a. 电场线方向由集尘极指向放电极b. 图中a点场强小于b点场强c. 尘埃在迁移过程中电势能减小d. 沿水平方向进入的尘埃在迁移过程中可以做类平抛运动10如图所示，一带电液滴在水平向左的匀强电场中由静止释放，液滴沿直线由b运动到d，直线bd方向与竖直方向成600角，则下列结论正确的是a. 液滴做匀速直线运动b. 液滴带正电荷c. 液滴所受的电场力大小是其重力的倍d. 液滴的电势能减少11如图所示，极板a、b间匀强电场的场强e=2105v/m，a、b两点相距10cm.求：(1)a、b两点哪点电势高?(2)外力把点电荷q=110-7c由b匀速移到a做多少功? 如果选b为零电势点，q在a点的电势能是多少?12如图所示，xoy为竖直平面内的直角坐标系，空间存在着沿x轴正方向的匀强电场。一 带正电小球，质量为m，电量为q将其从o点由静止释放，小球在第四象限内沿与x轴成45直线运动。重力加速度为g(1)求电场强度大小；(2)若小球从0点以速度vo进入第一象限，方向与x轴成45角。求小球再次经过x轴时，距o点的距离。13如图所示，质量为m，带电量为+q的微粒（重力不计），在匀强电场中的a点以速度为v，方向与电场线垂直射入电场中，在b点时速度方向与电场线成300角求：（1）微粒在b点的速度大小（2）a与b之间的电势差14如图所示在匀强电场中，有a、b两点，它们之间的距离为10cm，两点的连线与场强方向成53角将一个电荷量为1106c的正电荷由a点移到b点，电场力做功为6105 j（sin53 =0.8，cos53 =0.6）求：（1）a、b两点的电势差uab；（2）匀强电场的场强e15如图，两带电平行金属板间存在方向竖直向下的匀强电场，场强为e，电场中有一矩形区域abcd，水平边ab长为s，竖直边ad长为h.质量均为m带电量分别为+q和q的两粒子，由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率进入矩形区（两粒子不同时出现在电场中），不计重力。若两粒子轨迹恰好相切，求：（1）粒子在矩形区域的运动时间t；（2）+q与dc交点到d点的距离；（3）两粒子轨迹相切点到a点的距离。试卷第5页，总5页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1b【解析】连接ac，过b点作，由几何关系知， ，据题知， ， ，所以与b等电势， 则为等势线；利用等势线与场强垂直确定场强方向可知匀强电场的电场强度方向沿ac方向，匀强电场的电场强度大小，故acd错误，b正确；故选b。【点睛】据三点的电势，求出ab、ac的电势差；据电势差关系画出等势线，利用等势线与场强垂直确定场强方向；再利用u=ed求解。2a【解析】由图可知，b粒子的轨迹向右弯曲，b粒子受到的电场力方向向右，a的轨迹向左弯曲，a粒子受到的电场力方向向左，由于电场线未知，无法确定两个粒子的电性，但是一定带异种电荷，故a正确；由图看出，向左电场线越来越疏，场强越来越小，则a所受电场力减小，加速度减小，b所受电场力增大，加速度增大，故c错误；由图判断电场力对两个粒子都做正功，电势能都减小，动能都增大，故bd错误。所以a正确，bcd错误。3c【解析】带电质点q受到的电场力指向轨迹的内侧，根据轨迹弯曲方向可知质点q与固定在o点的点电荷是异种电荷，它们之间存在引力，所以质点由a到b电场力做负功，电势能增加；由b到c电场力做正功，电势能减小，即质点由a到c电势能先增大后减小，故a错误；a、b、c三点到q的距离关系为，由库仑定律： ，可得：质点在a、b、c三处所受的库仑力大小之比，故b错误；根据点电荷电场线的特点，q与a、c距离相等，都小于b，故b点的电势低于a、c两点的电势，即有，由，知，故c正确；由于点电荷的电场是非匀强电场，质点q所受的电场力是变力，不可能做类平抛运动。故d错误。故选c。【点睛】根据点电荷的电场线的特点，q与ac距离相等，都小于b，b点的电势高于a、c两点的电势应用牛顿第二定律求出加速度之间的关系根据三点到点电荷q的距离分析三点电势关系和场强关系分析质点q的受力情况判断其运动情况4d【解析】垂直电场线射出的离子，在电场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有eq=mv2r，解得12eqr=12mv2，同位素的质量不同，所以垂直电场线射出的离子动能的值相同，速度不同，动量不同，ab错误；偏向正极板的离子离开电场时克服电场力做功，动能比进入电场时的小，c错误；偏向负极板的离子离开电场时，过程中电场力做正功，速度增大，动量增大，故比进入电场时动量的值大，d正确5d【解析】等势线的疏密程度表示电场强度的大小，故a点的电场强度大于b点的电场强度，根据a=qem，可知粒子在a点的加速度比在b点的加速度大，故a错误；由运动轨迹图，可知若粒子从a到b，电场力做正功，电势能减小，动能增大，若粒子从b到a，电场做负功，电势能增大，动能减小，故粒子在a点的动能比在b点的动能小，故b错误；由图可知a、c两点在同一等势线上，故粒子在a、c两点具有相同的电势能，根据能量守恒可知，粒子在a、c两点具有相同的动能，故粒子在这两点的速度大小相等，但方向不同，故c错误；因粒子在a、c两点具有相同的动能和电势能，而粒子在a点的动能比在b点的动能小，电势能更大，故粒子在b点的电势能比在c点时的电势能小，故d正确；故选d.6bcd【解析】从c点到中点o，电场线向右，滑块所受的电场力向右，电场力做正功，电势能先减小，故a错误，b正确；滑块受到的电场力是两个电荷对电场力的合力，在o处电场力抵消，则滑块从c点运动到o点的过程中电场力不断减小，滑动摩擦力不变，合力先减小后增大，所以加速度先减小后增大，故c正确；合力先向右，后向左，先做正功后做负功，由动能定理知速度先增大后减小，故d正确。所以bcd正确，a错误。7bc【解析】ab、在小球a下滑小球b上滑过程中，电场力对小球a和b都做正功，细杆对两小球做的总功为0，所以系统机械能不守恒，故a错误，b正确；c、此过程两小球电势能都减少2mgr，对于整个系统的能量守恒列方程：减少的能量=增加的能量,小球a减少了重力势能和电势能，小球b减少了电势能，小球a增加了动能，小球增加了重力势能和动能， ，解得，故c正确；d、对小球b应用动能定理，可以求得细杆对小球b做功，故d错误；故选bc。【点睛】电场力对小球a和b都做正功，系统机械能不守恒，对于整个系统的能量守恒列方程求出小球a的最大速度，对小球b应用动能定理可以求得细杆对小球b做功。8abd【解析】a、电子在中垂线上的a点受到两个正点电荷的作用力的合力向下，做加速运动,运动到连线中点时，加速度为0，继续向下做减速运动,减速到0后，加速度不为0,反方向做加速运动,周期性往复运动，故a正确；b、若电子的初速度垂直纸面向外，两个正点电荷的作用力的合力时刻指向圆心，则电子可绕连线中点做匀速圆周运动，故b正确；c、若从a点释放一正电荷，则两个正点电荷对它的作用力的合力沿中垂线指向无限远，沿中垂线向无限远做直线运动，由电场线分布可知,中点处电场强度为0，无限远电场强度为0，所以，电场强度先变大后变小，即加速度可能先变大后变小，而不一定越来越小，故c错误；d、在b点由静止释放一正电荷，合外力和速度不能同时为0，所以会做往复运动，故d正确；故选abd。【点睛】电子受到合力向下，做加速运动，运动到连线中点时，加速度为0，继续向下做减速运动，,减速到0后，加速度不为0，反方向做加速运动，周期性往复运动。若电子的初速度垂直纸面向外，两个正点电荷的作用力的合力时刻指向圆心，则电子可绕连线中点做匀速圆周运动。9ac【解析】由题带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移，则知集尘极带正电荷，是正极，所以电场线方向由集尘极指向放电极。故a正确。电场线的疏密程度表示电场强度的大小，由图可知a点的电场线更密，故a点的电场强度大于b点的电场强度，故b错误；带电尘埃所受的电场力方向与位移方向相同，做正功，所以在迁移过程中电势能减小。故c正确。放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的，故不能做类平抛运动，故d错误。故选ac.【点睛】根据电场方向，分析尘埃所受的电场力方向，判断其电性放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的电场力对尘埃做正功10cd【解析】a、由题可知，带电液滴只受重力和电场力作用，两个力都是恒力，其合力沿bd方向，则电场力必定水平向右，液滴做匀加速直线运动，故ab错误；c、由于合力沿bd方向，则根据力的合力可以知道： ，即，故选项c正确；d、由于电荷带负电，沿bd方向运动，电场力做正功，故电势能减小，故选项d正确。点睛：带电液滴从静止开始由b沿直线运动到d，是我们判定液滴带电性质的突破口，在今后的学习中我们经常用到要注意掌握。11（1）a点电势高 （2） (3) 【解析】解：(1)由图看出，电场线竖直向下，根据顺着电场线电势降低，可以知道a点电势高；(2)a、b间的电势差为： v把点电荷c由b匀速移到a电场力做功为： j因为点电荷匀速移动时，合外力为零，合外力做功为零，得知，外力做功j选b为零电势点， j12（1） (2) 【解析】（1）由题意可知：小球所受合力和x轴成45偏向y轴负向则有： 解得： （2）小球进入第一象限后，做匀变速曲线运动。在竖直方向分运动为竖直上抛运动。当小球经过x轴时，竖直位移为零则： 水平方向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得： 根据位移公式得： 13(1) （2） 【解析】（1）微粒在电场中做类平抛运动，在b点由几何关系： ，即： ；（2）由a到b，由动能定理有可以得到：