高二物理-带电粒子在电场中的运动练习题

上教考资源网 助您教考无忧 版权所有 中国教育考试资源网 高二物理高二物理 带电带电粒子在粒子在电场电场中的运中的运动练习题动练习题 一 选择题 1 如图 1 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一定带正电 b一定带负电 B a的速度将减小 b的速度将增加 C a的加速度将减小 b的加速度将增加 D 两个粒子的电势能一个增加一个减小 2 如右图所示 三个质量相同 带电荷量分别为 q q 和 0 的小液滴 a b c 从 竖直放置的两板中间上方由静止释放 最后从两板间穿过 则在穿过极板的过程中 A 电场力对液滴 a b 做的功相同 B 三者动能的增量相同 C 液滴 a 电势能的增加量等于液滴 b 电势能的减少量 D 重力对三者做的功相同 3 一带电小球 M 固定在光滑水平绝缘桌面上 在桌面内的另一处放置另一带电小 N 现给 N 一 个在桌面内沿垂直 MN 连线方向的速度 v0则 A 若 M N 为同种电荷 N 球的谏度越来越小 B 若 M N 为同种电荷 N 球的加速度越来越小 C 若 M N 为异种电荷 N 球的速度越来越大 D 若 M N 为异种电荷 N 球的加速度越来越大 4 如图所示 空间的虚线框内有匀强电场 AA BB CC 是该电场的三个等势面 相邻等势面间的距离为 0 5cm 其中 BB 为零势能面 一个质量为m 带电量为 q的粒子沿AA 方 向以初动能EK自图中的P点进入电场 刚好从C 点离开电场 已知PA 2cm 粒子的重力 忽略不计 下列说法中正确的是 A 该粒子到达C 点时的动能是 2EK B 该粒子通过等势面BB 时的动能是 1 25EK C 该粒子在P点时的电势能是EK D 该粒子到达C 点时的电势能是 0 5EK 5 如图所示 在真空室中有一水平放置的不带电平行板电容器 板间距离为 d 电容为 C 上板 B 接地 现有大量质量均为 m 带电量均为 q 的小油滴 以相同的初速度持续不断地从 两板正中间沿图中虚线所示方向射入 第一滴油滴正好落到下板 A 的正中央 P 点 如果能落 到 A 板的油滴仅有 N 滴 且第 N l 滴油滴刚好能飞离电场 假定落到 A 板的油滴的电量能被 板全部吸收 不考虑油滴间的相互作用 重力加速度为 g 则 第 1 题 图 1 第 4 题图 上教考资源网 助您教考无忧 版权所有 中国教育考试资源网 6 质量为m 电荷量为 q的小球以初速度v0水平抛出 在小球经过的竖直平面内 存在着若 干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区 两区域相互间隔 竖直高度相等 电场区水平方向无限长 已知每一电场区的场强大小相等 方向均竖直 向上 不计空气阻力 下列说法正确的是 A 小球在水平方向一直作匀速直线运动 B 若场强大小等于mg q 则小球经过每一电场区的时间均相同 C 若场强大小等于 2mg q 则小球经过每一无电场区的时间均相同 D 无论场强大小如何 小球通过所有无电场区的时间均相同 7 一平行板电容器的两个极板水平放置 两极板间有一带电量不变的小油滴 油滴在极板间 运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比 若两极板间电压为零 经一段时间后 油滴以 速率 v 匀速下降 若两极板间的电压为 U 经一段时间后 油滴以速率 v 匀速上升 若两极 板间电压为 U 油滴做匀速运动时速度的大小 方向将是 A 2v 向下B2v 向上C 3v 向下D 3v 向上 8 宇航员在探测某星球时发现 该星球带负电 而且带电均匀 该星球表面没有大气 在一次实验中 宇航员将一个带电小球 其带电量远远小于星球电量 置于离星球表面某一高 度处无初速释放 恰好处于悬浮状态 如果选距星球表面无穷远处的电势为零 则根据以上信 息可以推断 A 小球一定带正电 B 小球的电势能一定小于零 C 只改变小球的电量 从原高度无初速释放后 小球仍处于悬浮状态 D 只改变小球离星球表面的高度 无初速释放后 小球仍处于悬浮状态 9 长度均为 L 的平行金属板 AB 相距为 d 接通电源后 在两板之间形成匀强磁场 在 A 板的 中间有一个小孔 K 一个带 q 的粒子 P 由 A 板上方高 h 处的 O 点自由下落 从 K 孔中进入 电场并打在 B 板上 K 点处 当 P 粒子进入电场时 另一个与 P 相同的粒子 Q 恰好从两板间 距 B 板处的 O 点水平飞人 而且恰好与 P 粒子同时打在 K 处 如果粒子进入电场后 所 2 d 第一无电场 区第一电场区 第二无电场 区第二电场区 E E v0 上教考资源网 助您教考无忧 版权所有 中国教育考试资源网 O K B P O A 2 d h dU Q K 受的重力和粒子间的作用力均可忽略不计 判断以下正确的说法是 A P 粒子进入电场时速度的平方满足 a 为粒子在电场中所受a d v 4 2 电场力产生的加速度大小 B 将 P Q 粒子电量均增为 2q 其它条件不变 P Q 粒子同时进入 电场后 仍能同时打在 K 点 C 保持 P Q 原来的电量不变 将 O 点和 O 点均向上移动相同的距离 且使 P Q 同时进入电场 则 P 粒子将先击中 K 点 4 d D 其它条件不变 将 Q 粒子进入电场时的初速度变为原来的 2 倍 将 电源电压也增加为原来的 2 倍 P Q 同时进入电场 仍能同时打在 K 点 二 计算题 10 质量为 m 1 0kg 带电量 q 2 5 10 4C 的小滑块 可视为质点 放在质量为 M 2 0kg 的绝 缘长木板的左端 木板放在光滑水平面上 滑块与木板之间的动摩擦因数为 0 2 木板长 L 1 5m 开始时两者都处于静止状态 所在空间加有一个方向竖直向下强度为 E 4 0 104N C 的匀强电场 如图所示 取 g 10m s2 试求 1 用水平力 F0拉小滑块 要使小滑块与木板以相同的速度一起运动 力 F0应满足什么 条件 2 用水平恒力 F 拉小滑块向木板的右端运动 在 1 0s 末使滑块从木板右端滑出 力 F 应为多大 3 按第 2 问的力 F 作用 在小滑块刚刚从木板右端滑出时 系统的内能增加了多少 设 m 与 M 之间最大静摩擦力与它们之间的滑动摩擦力大小相等 滑块在运动中带电量不变 11 如图所示 在绝缘水平面上 相距为 L 的 A B 两点处分别固定着两个等量正电荷 a b 是 AB 连线上两点 其中 Aa Bb O 为 AB 连线的中点 一质量为m带电量为 q的小滑块 4 L 可视为质点 以初动能E0从a点出发 沿AB直线向b运动 其中小滑块第一次经过 O 点时 的动能为初动能的 n 倍 n 1 到达 b 点时动能恰好为零 小滑块最终停在 O 点 求 1 小滑块与水平面间的动摩擦因数 F M E m L AOb a B EO 上教考资源网 助您教考无忧 版权所有 中国教育考试资源网 2 Ob 两点间的电势差 Uob 3 小滑块运动的总路程 S 12 如图所示 一矩形绝缘木板放在光滑水平面上 另一质量为 m 带电量为 q 的小物块沿木 板上表面以某一初速度从 A 端沿水平方向滑入 木板周围空间存在足够大 方向竖直向下的 匀强电场 已知物块与木板间有摩擦 物块沿木板运动到 B 端恰好相对静止 若将匀强电场 的方向改为竖直向上 大小不变 且物块仍以原初速度沿木板上表面从 A 端滑入 结果物块 运动到木板中点时相对静止 求 物块所带电荷的性质 匀强电场场强的大小 13 下图是某种静电分选器的原理示意图 两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷 形成匀强电场 分选器漏斗的出口与两板上端处于同一高度 到两板距离相等 混合在一起 的 a b 两种颗粒从漏斗出口下落时 a 种颗粒带上正电 b 种颗粒带上负电 经分选电场后 a b 两种颗粒分别落到水平传送带 A B 上 已知两板间距 d 0 1m 板的长度 l 0 5m 电场仅局限在平行 板之间 各颗粒所带电量大小与其质量之比均为 1 10 5C kg 设 颗粒进入电场时的初速度为零 分选过程中颗粒大小及颗粒间的相 互作用力不计 要求两种颗粒离开电场区域时 不接触到极板但有 最大偏转量 重力加速度 g 取 10m s2 上教考资源网 助您教考无忧 版权所有 中国教育考试资源网 1 左右两板各带何种电荷 两极板间的电压多大 2 若两带电平行板的下端距传送带 A B 的高度 H 0 3m 颗粒落至传送带时的速度 大小是多少 3 设颗粒每次与传送带碰撞反弹时 沿竖直方向的速度大小为碰撞前竖直方向速度大 小的一半 写出颗粒第 n 次碰撞反弹高度的表达式 并求出经过多少次碰撞 颗粒反弹的高 度小于 0 01m 14 如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图 在 Oxy 平面的 ABCD 区 域内 存在两个场强大小均为 E 的匀强电场 I 和 II 两电场的边界均是边长为 L 的正方形 不计电子所受重力 1 在该区域 AB 边的中点处由静止释放电子 求电子离开 ABCD 区域的位置 2 在电场 I 区域内适当位置由静止释放 电子 电子恰能从 ABCD 区域左下角 D 处 离开 求所有释放点的位置 3 若将左侧电场 II 整体水平向右移动 L n n 1 仍使电子从 ABCD 区域左下角 D 处离开 D 不随电场移动 求在电场 I 区域内由静止释放电子的所有位置 上教考资源网 助您教考无忧 版权所有 中国教育考试资源网 参考答案 1C 2AD 3B 4A 5BCD 6AC 7C 8D 9A 10 解 1 当拉力 F0作用于滑块 m 上 木板能够产生的最大加速度 为 2 0 2 sm M qEmg aM 为使滑块与木板共同运动 滑块最大加速度 am aM 对于滑块有 m maqEmgF 0 NmaqEmgF m 0 6 0 即为使滑块与木板之间无相对滑动 力 F0不应超过 6 0N 2 设滑块相对于水平面的加速度为 a1 木板的加速度为 a2 由运动学关系可知 2 11 2 1 tas 2 22 2 1 tas Lss 21 滑动过程中木板的加速度 a2 2 0m s2 则可得滑块运动的加速度 a1 5 0m s2 对滑块 NmaqEmgF0 9 1 3 在将小滑块从木板右端拉出的过程中 相同的内能增加了 J0 6 LqEmgQ 11 解 1 由 Aa Bb O 为 AB 连线的中点得 a b 关于 O 点对称 则 Uab 0 4 L 设小滑块与水平面间的摩擦力大小为 f 对于滑块从 a b 过程 由动能定理得 而 f mg 由 式得 0 0 2 E L fUq ab mgL E02 2 对于滑块从 O b 过程 由动能定理得 由 式得 0 0 4 nE L fUq Ob q En UOb 2 12 0 3 对于小滑块从 a 开始运动到最终在 O 点停下的整个过程 由动能定理得 而 0 0EsfUq aO q En UU ObaO 2 12 0 由 式得 L n S 4 12 上教考资源网 助您教考无忧 版权所有 中国教育考试资源网 12 解 电场方向改为竖直向上后 物块相对木板运动的位移变小 说明摩擦力变大 它们 之间的压力变大了 物块所受的电场力向下 所以物块带负电 设匀强电场的场强大小为 E 木板质量为 M 长度为 L 物块的初速度为 v0 物块 和木板共同速度为 v 当电场方向向下时 由物块在竖直方向受力平衡得 N1 qE mg 由物块与木板组成的系统动量守恒得 mv0 M m v 可以用牛顿定律和运动学公 式解 由系统能量守恒得 N1L mv02 m M v2 1 2 1 2 当电场方向向上时 由物块在竖直方向受力平衡得 qE mg N2 由物块与木板组成的系统动量守恒得 mv0 M m v 可以用牛顿定律和运动学公 式解 由系统能量守恒得 N2 L mv02 m M v2 解得 E 1 2 1 2 1 2 mg 3q 13 解 1 左板带负电荷 右板带正电荷 依题意 颗粒在平行板间的竖直方向上满 足 l gt2 2 1 在水平方向上满足 两式联立得 2 2 1 2 t dm Uqd s V101 2 4 2 lq gmd U 2 根据动能定理 颗粒落到水平传送带上满足 2 2 1 2 1 mvHlmgUq 解得 m s4 2 Hlg m Uq v 3 在竖直方向颗粒作自由落体运动 它第一次落到水平传送带上沿竖直方向的速度 反弹高度m s4 2 1 Hlgv 2 4 1 2 5 0 22 1 g v g v h yy 根据题设条件 颗粒第 n 次反弹后上升的高度 当 n 4 时 hn 0 01mm8 0 4 1 2 4 1 2 n y n n g v h 14 解 1 设电子的质量为 m 电量为 e 电子在电场 I 中做匀加速直线运动 出区域 I 时 的为 v0 此后电场 II 做类平抛运动 假设电子从 CD 边射出 出射点纵坐标为 y 有 2 0 1 2 eELmv 2 2 0 11 222 LeEL yat mv 上教考资源网 助您教考无忧 版权所有 中国教育考试资源网 解得 y 所以原假设成立 即电子离开 ABCD 区域的位置坐标为 2L 1 4 L 1 4 L 2 设释放点在电场区域 I 中 其坐标为 x y 在电场 I 中电子被加速到 v1 然后进入 电场 II