高中物理 第一章 静电场同步练习2 新人教版选修3

用心 爱心 专心 1 第第 1 1 章章 静电场静电场 综合练习综合练习 带电粒子在电场中的曲线运动带电粒子在电场中的曲线运动 1 如果不计重力的电 子 只受电场力作用 那么 电子在电场中可能做 A 匀速直线运动B 匀加速直线运动 C 匀变速曲线运动D 匀速圆周运动 解析解析 电子绕核运动便可看成匀速圆周运动 答案答案 B B C C D D 2 一束由不同种正离子组成的粒子流以相同的速度 从同一位置沿垂直于电场方向射入匀 强电场中 所有离子的轨迹都是一样的 这说明所有粒子 A 都具有相同的比荷 B 都具有相同的质量 C 都具有相同的电量 D 都属于同一元素的同位素 解析解析 当粒子从偏转电场中飞出时的侧移 速度的偏角相同时 则粒子的轨迹相同 由y 及知 当粒子的比荷相同时 侧移 偏角 2 0 2 2 1 2 1 v L dm Uq aty 2 0 00 tan dmv UqL v at v vy m q y 相同 答案答案 A A 3 如图 9 5 14 所示 电子在电势差为 U1的加速电场中由静止开始运动 然后射入电势 差为 U2的两块平行极板间的电场中 射入方向跟极板平行 整个装置处在真空中 重力可忽 略 在满足电子能射出平行板区的条件下 下述四种情况中 一定能使电子的偏转角 变 大的是 A U1变大 U2变大B U1变小 U2变大 C U1变大 U2变小D U1变小 U2变小 解析解析 故 B 对 dU LU dmv qLU v at v vy 1 2 2 0 2 00 2 tan 答案答案 B 4 如图 9 5 15 所示 虚线表示某点电荷 Q 所激发电场的等势面 已知 a b 两点在同一 等势面上 c d 两点在另一个等势面上 甲 乙两个带电粒子以相同的速率 沿不同的方 向从同一 点 a 射入电场 在电场中沿不同的轨迹 adb 曲线 acb 曲线运动 则 下列说法正确的是 图 9 5 14 用心 爱心 专心 2 两粒子所带的电荷符号不同 甲粒子经过 c 点时的速度大于乙粒子经过 d 点的速度 两个粒子的电势能都是先减小后增大 经过 b 点时 两粒子的动能一定相等 A B C D 解析解析 由图轨迹可知 Q 和乙是同种电荷 Q 和甲是异种电荷 故 对 乙先做负功后做正功 电势能先增大后减小 甲先做正功后做负功 电势能先减小后增 大 到达 b 点两者速度又相等 但质量未知 动能不一定相等 故 对 错 答案答案 A 5 a b c 三个粒子由同一点垂直场强方向进入偏转电场 其轨迹如图 9 5 16 所示 其中 b 恰好飞出电场 由此可以肯定 在 b 飞离电场的同时 a 刚好打在负极板上 b 和 c 同时飞离电场 进入电场时 c 的速度最大 a 的速度最小 动能的增量相比 c 的最小 a 和 b 的一样大 A B C D 解析解析 根据类平抛运动的竖直方向分运动可知 加速度相同 竖向位移 c 最小 a b 相同 得 a b 飞行时间相等 c 时间最短 故速度 c 比 b 大 b 射程大于 a 故 b 的速度大于 a 比 较竖向位移可知电场力做功 c 的最小 a 和 b 的一样大 选 对 答案答案 D 6 一个初动能为的电子 垂直电场线飞入平行板电容器中 飞出电容器的动能为 k E k E2 如果此电子的初速度增至原来的 2 倍 则当它飞出电容器时的动能变为 k E 解析解析 电子穿过匀强电场 电场力做功与在场强方向上偏转成正比 若初速度加倍 穿过 电场的时间减半 偏移为原来的 1 4 电场力做功也为原来的 1 4 原来的动能增量 速度加倍后电子动能增量将是原来的 1 4 而进入时初动能为 因此飞出 kk EE k E4 时的动能 kk EE25 4 答案答案 kk EE25 4 7 质量为 带电量为的小球用一绝缘细线悬于点 开始时它在mq oAB 图 9 5 17 图 9 5 16 用心 爱心 专心 3 之间来回摆动 与竖直方向的夹角均为 如图 9 5 17 所示 OAOBOC 1 如果当它摆动到点时突然施加一竖直向上的 大小为B qmgE 的匀强电场 则此时线中的拉力 1 T 2 如果这一电场是在小球从点摆到最低点时突然加上去的 则当AC 小球运动到点时线中的拉力 B 2 T 解析解析 1 当小球摆动到点时 速度为零 向心加速度为零 此时合外力便为零 因为电B 场力与重力已抵消 故拉力0 1 T 2 从 A 到 C 点由动能定理可得 0 2 1 cos1 2 mvmgl 在最低点 C 点 联立 可得 l mv T 2 2 cos1 2 2 mgT 答案答案 1 2 0 1 T cos1 2 2 mgT 8 一质量为 带电量为 q 的小球从距地面高 h 处以一定初速度水平抛出 在距抛出点水m 平距离 L 处 有一根管口比小球直径略大的竖直细管 管上口距地面 h 2 为使小球能 无碰撞地通过管子 可在管子上方的整个区域加一个场强方向水平向左的匀强电场 如 图图 9 5 18 所示 求 1 小球初速 v0 2 电场强度 E 的大小 3 小球落地时动能 EK 解析解析 电场中粒子运动 在水平方向上 mqEtv 0 竖直方向上 2 2 2 gth 又有 qELmv 2 2 0 联立 得 hghLv 2 0 qhmgLE 2 小球落地时动能 mghEqLmghmvEk 2 2 0 9 如图 9 5 19 所示 两块长 3cm 的平行金属板 AB 相距 1cm 并与 300V 直流电源的两极 相连接 如果在两板正中间有一电子 m 9 10 31kg e 1 6 10 19C BA E h 2 hL m q 图 9 5 18 用心 爱心 专心 4 沿着垂直于电场线方向以 2 107m s 的速度飞入 则 1 电子能否飞离平行金属板正对空间 2 如果由 A 到 B 分布宽 1cm 的电子带通过此电场 能飞离电场的电子数占总数的百分之 几 解析解析 1 当电子从正中间沿着垂直于电场线方向以 2 107m s 的速度飞入时 若能飞出 电场 则电子在电场中的运动时间为 0 v l t 在沿 AB 方向上 电子受电场力的作用 在 AB 方向上的位移为 其中 2 2 1 aty md eU m eE m F a AB 联立求解 得 y 0 6cm 而cm 所以 故粒子不能飞出电场 5 0 2 d 2 d y 2 从 1 的求解可知 与 B 板相距为 y 的电子带是不能飞出电场的 而能飞出电场 的电子带宽度为cm 所以能飞出电场的电子数占总电子数的4 06 01 ydx 百分 比为 0 0 40 0 0 100 1 4 0 0 0 100 d x n 10 如图 9 5 20 所示 在的空间中 存在沿轴方向的匀强电场 在的空0 xxE0 x 间中 存在沿轴负方向的匀强电场 场强大小也为 一电子在处的 PxE me dx 点以沿轴正方向的初速度 v0开始运动 不计电子重力 求 y 1 电子的方向分运动的周期 x 2 电子运动的轨迹与 y 轴的各个交点中 任意两个交点的距离 e 0 v A B 图 9 5 19 y x E E o 0 v d 图 9 5 20 x y o 0 v d Q A B C P 1 P F F F F 甲 用心 爱心 专心 5 解析解析 电子在电场中运动的受力情况及轨迹如图甲所示 在的空间中 沿 y 轴正方向以 v0的速度做匀速直线运 0 x 动 沿轴负方向做匀加速直线运动 设加速度的大小为 xa 则maeEF 解得 2 1 2 1 atd 10t vOA eE md t 2 1 eE md vOA 2 0 电子从 A 点进入的空间后 沿 y 轴正方向仍做 v0的匀速直线运动 沿轴负方向0 xx 做加速度大小仍为的匀减速直线运动 到达 Q 点 根据运动的对称性得 电子在轴ax 方向速度减为零的时间 电子沿 y 轴正方向的位移 2 t eE md t 2 1 AB eE md