高三物理总复习 6-3带电粒子在电场中的运动同步练习 新人教版

1 6 36 3 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 电容器电容器 一 选择题 1 在平行板间加上如图所示周期性变化的电压 重力不计的带电粒子静止在平行板中 央 从t 0 时刻开始将其释放 运动过程无碰板情况 下列选项图中 能定性描述粒子运 动的速度图象的是 答案 A 解析 前 带电粒子做匀加速直线运动 后 做匀减速直线运动 T时刻速度减为零 T 2 T 2 2 以后重复第一周期内的运动 则正确答案为 A 2 如图所示是一个由电池 电阻R与平行板 电容器组成的串联电路 在增大电容器两极板间 距离的过程中 A 电阻R中没有电流 B 电容器的电容变小 C 电阻R中有从a流向b的电流 D 电阻R中有从b流向a的电流 答案 BC 解析 由题意知 电容器两板间电压U一定 设已充电荷量为Q 当两板距离增大 时 电容C变小 由Q CU知Q减小 必有一部分正电荷通过电阻R回流 故 BC 对 3 如图所示 带有等量异种电荷的两 块等大的平行金属板M N水平正对放 置 两板间有一带电微粒以速度v0沿直 线运动 当微粒运动到P点时 将M板迅 速向上平移一小段距离 则此后微粒的可 能运动情况是 A 沿轨迹 运动 B 沿轨 迹 运动 C 沿轨迹 运动 D 沿轨迹 运动 答案 C 解析 由E 可知 两极板带电量 电介质和正对面积不变时 M板迅 U d Q Cd 4 kQ S 速向上平移一小段距离 不影响板间场强 因而场强不变 微粒受力情况不变 粒子沿原 直线运动 4 2011 潍坊模拟 金属板A B水平放置 且分别带等量异号电荷 一粒子从B板左侧斜向上射入两板间 轨迹如图所示 忽略两板边缘电场和重力对粒子的影响 则 3 A 该粒子带正电 B 粒子的加速度先减小后增大 C 粒子的电势能先减小后增大 D 粒子的动能先减小后增大 答案 AD 解析 由曲线运动条件可知 所受电场力应指向曲线弯曲的内侧 所以粒子受到电 场力的方向指向B板 该粒子带正电 选项 A 正确 因为不计重力 粒子运动过程中只受 电场力的作用 加速度恒定 选项 B 错误 由粒子运动轨迹可知 电场力先做负功后做正 功 所以电势能先增大后减小 动能先减小后增大 选项 C 错 D 对 5 2011 大连模拟 如图所示 两个相同的平行板电容器C1 C2用导线相连 开始都不带电 现将电键 S 闭合给两个电容器充电 充电完毕后 电容器C1两板间有一带电微粒恰好处于平衡状 态 再将电键 S 断开 把电容器C2两板稍错开一些 两板间距离保持不变 重新平衡后 下列判断正确的是 A 电容器C1两板间电压减小 B 电容器C2两板间电压增大 C 带电微粒将加速上升 D 电容器C1所带电荷量增大 答案 BCD 解析 充电完毕后电容器C1 C2并联 且电压相等 都等于电源电压 断开 S 后 电容器C2两板稍错开一些 即两板正对面积S减小 则电容减小 根据C 可 S 4 kd Q U 知两板间电压增大 此时U2 U1 则电容器C2又开始给C1充电 直到两电容器电压再次相 等 此时两者的电压比原来电压都增大 故 A 错误 B 正确 电容器C1所带电荷量增大 故 D 正确 电容器C1电压增大 根据E U d可知 C1两板间电场强度增大 则带电微粒 受到的电场力增大 将加速向上运动 故 C 正确 4 6 如图所示 在xOy竖直平面内存在着水平向 右的匀强电场 有一带正电的小球自坐标原点沿着 y轴正方向以初速度v0抛出 运动轨迹最高点为 M 与x轴交点为N 不计空气阻力 则小球 A 做匀加速运动 B 从O到M的过程动能增大 C 到M点时的动能为零 D 到N点时的动能大于mv 1 22 0 答案 D 解析 带正电的小球自坐标原点沿着y轴正方向以初速度v0抛出后受到恒定的合力 作用做匀变速运动 在运动开始的一段时间内合力与速度的夹角为钝角 速度减小 A B 都错 小球自坐标原点到M点 y方向在重力作用下做速度减小到零的匀变速运动 x方向 在电场力作用下做初速度为零的匀加速运动 所以到M点时的动能不为零 C 错 由动能 定理有 qEx mv mv 0 D 正确 1 22N 1 22 0 7 2011 桂林模拟 如图所示 平行板电容器与电源相连 下极板接地 一带电油滴位于两极板的中心P 点且恰好处于静止状态 现将平行板电容器两极板在纸面内绕OO 迅速顺时针转过 45 则 A P点处的电势不变 B 带电油滴仍将保持静止状态 C 带电油滴将水平向右做匀加速直线运动 D 带电油滴到达极板前具有的电势能不断增加 答案 AC 解析 由于P点仍处于板的中间 故电势不变 A 正确 设原来两极板间距为d 两 5 极板的电势差为U 带电油滴处于静止状态 则mg q 当电容器两极板绕OO 顺时针转 U d 过 45 后 两极板间距变小为d 由于电容器始终与电源相连 两极板的电势差仍为 2 2 U 故此时的电场力为原来的 倍 方向与水平方向成 45 指向右上方 带电油滴的合力 2 方向恰好水平向右 故油滴沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动 此过程中电 场力做正功 油滴的电势能不断减小 B D 选项错 C 选项正确 8 如图甲所示 三个相同的金属板共轴排列 它们的距离与宽度均相同 轴线上开有 小孔 在左边和右边两个金属板上加电压U后 金属板间就形成匀强电场 有一个比荷 1 0 10 2C kg 的带正电的粒子从左边金属板小孔轴线A处由静止释放 在电场力作用 q m 下沿小孔轴线射出 不计粒子重力 其v t图象如图乙所示 则下列说法正确的是 A 右侧金属板接电源的正极 B 所加电压U 100V C 乙图中的v2 2m s D 通过极板间隙所用时间比为 1 1 2 答案 BD 解析 带正电的粒子在电场力作用下由左极板向右运动 可判断左侧金属板接电源 正极 A 选项错误 由v t图象可知 带电粒子的加速度a 2m s2 两极板间距 d 0 25m 由Eq ma得E 200V m U 2Ed 100V B 选项正确 可将粒子在两个间隙间 的运动看成是初速度为零的连续的匀加速运动 两间隙距离相等 则有t1 t2 1 1 D 选项正确 v1 v2 1 将v1 1 0m s 代入 得v2 m s C 选项错 222 误 二 非选择题 9 板长为L的平行金属板与水平面成 角放置 板间有匀强电场 一个带负电 电量为q 质量为m 6 的液滴 以速度v0垂直于电场方向射入两板间 如图所示 射入后液滴沿直线运动 两极 板间的电场强度E 液滴离开电场时的速度为 液滴的运动方向没有 改变 答案 mgcos qv2 0 2gLsin 解析 受力情况如图所示 液滴一定沿初速度方向做匀减速运动 由图可知 qE mgcos 所以E 根据运动学公式有v2 v 2aL 式中a gsin 得 mgcos q2 0 v v2 0 2gLsin 10 在示波管中 电子通过电子枪加速 进入偏转电极 然后射到荧光屏上 如图所 示 设电子的质量为m 不考虑所受重力 电量为e 从静止开始 经过加速电场加速 加 速电场电压为U1 然后进入偏转电场 偏转电极中两板之间的距离为d 板长为L 偏转 电压为U2 求电子射到荧光屏上的动能为多大 7 答案 eU1 eU2 2L2 4d2U1 解析 电子在加速电场中加速时 根据动能定理 eU1 mv 1 22x 进入偏转电场后L vx t vy at a eU2 md 射出偏转电场时合速度v v2x v2y 以后匀速到达荧光屏 故Ek mv2 eU1 1 2 eU2 2L2 4d2U1 11 2011 浙江重点中学模拟 如图所示 电荷量为 e 质量为m的电子从A点沿与电场垂直的方向进入匀强电场 初速度为v0 当它通过电场B点时 速度与场强方向成 150 角 不计电子的重力 求 A B两点间的电势差 答案 3mv2 0 2e 解析 电子进入匀强电场后在电场力作用下做匀变速曲线运动 根据运动的分解可知 电子 8 在垂直于场强方向上做匀速直线运动 将B点的速度分解 如图 v 2v0 电子从A运动到B 由动能定理得 v0 cos60 eUAB mv2 mv 1 2 1 22 0 UAB 1 2m 2v0 2 1 2mv2 0 e 3mv2 0 2e 12 一质量为m 带电荷量为 q的小球以水平初速度v0进入竖直向上的匀强电场中 如图甲所示 今测得小球进入电场后在竖直方向下降的高度y与水平方向的位移x之间的 关系如图乙所示 根据图乙给出的信息 重力加速度为g 求 1 匀强电场场强的大小 2 小球从进入匀强电场到下降h高度的过程中 电场力做的功 3 小球在h高度处的动能 答案 1 mg q 2hmv2 0 qL2 2 2h2mv2 0 mghL2 L2 3 2h2mv2 0 L2 mv2 0 2 解析 1 小球进入电场后 水平方向做匀速直线运动 设经过时间t 水平方向 v0t L 竖直方向 做初速度为零的匀加速直线运动 h mg qE t2 2m 所以E mg q 2hmv2 0 qL2 9 2 电场力做功为 W qEh 2h2mv2 0 mghL2 L2 3 根据动能定理mgh qEh Ek mv2 0 2 得Ek 2h2mv2 0 L2 mv2 0 2 13 在竖直向下的匀强电场中有一带负电的小球 自绝缘斜面的A点由静止开始滑下 接着通过绝缘的离心轨道的最高点B 已知小球的质量为m 带电荷量大小为q 圆弧轨道 半径为R 匀强电场场强为E 且mg Eq 运动中摩擦阻力及空气阻力不计 求 1 A点距地面的高度h至少应为多少 2 当h取最小值时 小球对最低点C的压力为多少 答案 1 2 5R 2 6 mg Eq 解析 1 由分析知 小球要经过B点至少需满足条件重力与电场力的合力提供向