2011高三物理一轮复习 9.3 带电粒子在电场中的运动练习题

用心 爱心 专心 本栏目内容 在学生用书中以活页形式分册装订 1 电容式话筒是利用电容器原理制作的传感器 话筒的振动膜前面有薄薄的金属层 膜后距膜几十微米处有一金属板 它们构成电容器的两极 在两极间加一电压 人对话筒 说话时 振动膜前后振动 使电容值发生变化 使声音信号转化为电信号 其中导致电容 变化的原因可能是电容器两极板间的 A 距离变化 B 正对面积变化 C 电荷量变化 D 电压变化 解析 振动膜含金属层是电容器两极中的一个极 它振动时使两极的距离变化 故 A 正确 答案 A 2 2010 年天津联考 如右图所示 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的两块水 平的平行极板间的偏转电场中 入射方向跟极板平行 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域的 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 设电子被加速后获得的初速度为 v0 则由动能定理得 U1q mv 又设水 1 22 0 平极板长为 l 则电子在水平极板间偏转所用时间 t 又设电子在水平极板间的加速度 l v0 为 a 水平极板的板间距为 d 由牛顿第二定律得 a 电子射出偏转电场时 平行于电 U2q dm 场方向的速度 vy a t 联立解得 vy 又 tan 故 U2变大 U2ql dmv0 vy v0 U2ql dmv2 0 U2ql 2dqU1 U2l 2dU1 U1变小一定能使偏转角 变大 故选项 B 正确 答案 B 3 一带电粒子在电场中只受电场力作用时 它不可能出现的运动状态是 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 带电粒子只在电场力作用下可以被加速 可以偏转 例如沿电场方向进入 匀强电场和垂直电场进入匀强电场中 B C 可能 也可以做匀速圆周运动 例如电子绕原子 核的高速旋转 D 可能出现 不能做匀速直线运动 A 不可能出现 答案 A 4 东北师大附中 真空中的某装置如右图所示 其中平行金属板 A B 之间有加速电场 C D 之间有偏转电场 M 为荧光屏 今有质子 氘核和 粒子均由加速电场加速后 以相同的初速度垂直于电场方向进入 偏转电场 最后打在荧光屏上 已知质子 氘核和 粒子的质量之比为 1 2 4 电荷量之比为 1 1 2 则下列判断中正确的是 A 三种粒子从 B 板运动到荧光屏经历的时间相同 B 三种粒子打到荧光屏上的位置相同 C 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 1 1 2 D 偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为 2 1 2 答案 AD 用心 爱心 专心 5 传感器是一种采集信息的重要器件 如右图所示是一种测定压力的电容式传感器 它由两个电极构成 其中的一个电极 A 是固定电极 另一个电极 B 是膜 片电极 膜片电极的四周被固定 中心部位受到力 F 的作用会发生形 变 将该电容式传感器 定值电阻 R 和电源 E 串联起来 下列说法中正 确的是 A 力 F 向上压膜片电极 B 时 传感器的电容将减小 B 力 F 向上压膜片电极 B 时 回路中将有放电电流 C 若检测到有电流向上通过电阻 R 说明力 F 正在增大 D 若检测到有电流向下通过电阻 R 说明力 F 正在增大 解析 中心部位受到的力 F 向上增大时 两极的距离变小 由 C 可知 电容 S 4 kd 变大 故 A 错误 由 C 可知 当两极电压一定时 电容 C 变大 电荷量 Q 也变大 则电容 Q U 器继续充电 电流向上通过电阻 R 故 C 正确 B D 错误 答案 C 6 如右图所示 在粗糙的斜面上固定一点电荷 Q 在 M 点无初 速度地释放带有恒定电荷的小物块 小物块在 Q 的电场中沿斜面运动 到 N 点静止 则从 M 到 N 的过程中 A 小物块所受的电场力减小 B 小物块的电势能可能增加 C 小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力作的功 D M 点的电势一定高于 N 点电势 解析 Q 为点电荷 由于 M 点距点电荷 Q 的距离比 N 点小 所以小物块在 N 点所 受到的电场力小于在 M 点受到的电场力 选项 A 正确 由小物块的初 末状态可知 小物块 从 M 到 N 的过程先加速再减速 而重力和摩擦力均为恒力 所以电荷间的库仑力为斥力 电 场力做正功 电势能减小 选项 B 错误 由功能关系可知 克服摩擦力做的功等于电势能的 减少量和重力势能的减少量之和 故选项 C 正确 因不知 Q 和物块的电性 无法判断电势高 低 选项 D 错误 答案 AC 7 如右图所示 用电池对电容器充电 电路 a b 之间接有一灵敏 电流表 两极板间有一个电荷 q 处于静止状态 现将两极板的间距变大 则 A 电荷将向上加速运动 B 电荷将向下加速运动 C 电流表中将有从 a 到 b 的电流 D 电流表中将有从 b 到 a 的电流 解析 充电后电容器的上极板 A 带正电 不断开电源 增大两板间距 U 不变 d 增 大 由 E 知两极板间场强减小 场强减小会使电荷 q 受到的电场力减小 电场力小于重力 U d 合力向下 电荷 q 向下加速运动 由 C 知电容 C 减小 由 Q CU 知极板所带电荷量 S 4 kd 减少 会有一部分电荷返回电源 形成逆时针方向的电流 电流表中将会有由 b 到 a 的电流 选项 B D 正确 答案 BD 8 如右图所示 水平放置的平行金属板 A B 连接一恒定电压 两个质量相等的电荷 M 和 N 同时分别从极板 A 的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场 两电荷恰好 用心 爱心 专心 在板间某点相遇 若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用 则下列说法正确的是 A 电荷 M 的比荷大于电荷 N 的比荷 B 两电荷在电场中运动的加速度相等 C 从两电荷进入电场到两电荷相遇 电场力对电荷 M 做的功大 于电场力对电荷 N 做的功 D 电荷 M 进入电场的初速度大小与电荷 N 进入电场的初速度 大小一定相同 解析 电荷做类平抛运动 在竖直方向有 y t2 因时间 1 2 Uq dm 电压 板间距相等 所以电荷 M 的比荷 大 电荷量也大 A 正确 加速度是 M 的大 B 错误 q m 电场力做功利用公式 W Eqy 判断 C 正确 初速度根据 x v0t 判断 D 错误 答案 AC 9 2010 年正定中学 如下图 a 所示 两个平行金属板 P Q 竖直放置 两板间加上如 图 b 所示的电压 t 0 Q 板比 P 板电势高 5 V 此时在两板的正中央 M 点有一个电子 速度为零 电子在电场力作用下运动 使得电子的位置和速度随时间变化 假设电子始终 未与两板相碰 在 0 t 8 10 10 s 的时间内 这个电子处于 M 点的右侧 速度方向向左且 大小逐渐减小的时间是 A 0 t 2 10 10 s B 2 10 10 s t 4 10 10 s C 4 10 10 s t 6 10 10 s D 6 10 10 s t 8 10 10 s 答案 D 10 如右图所示 两平行金属板间有一匀强电场 板长为 L 板间距离为 d 在板右端 L 处有一竖直放置的光屏 M 一带电荷量为 q 质量为 m 的质点 从两板中央射入板间 最后垂直打在 M 屏上 则下列结论正确 的是 A 板间电场强度大小为 mg q B 板间电场强度大小为 2mg q C 质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时 间相等 D 质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间 解析 当质点所受电场力方向向上且大于重力时 质点 才可能垂直打到屏上 由运动的合成与分解知识 可知质点在水 平方向上一直做匀速直线运动 所以质点在电场中做类平抛运动 的时间和在重力场中做斜上抛运动的时间相等 由运动规律可知 质点在水平方向上做匀速直线运动 vx v0 在竖直方向上 在电场 中 vy at 如上图所示 离开电场后质点做斜上抛运动 vy gt 由 此运动过程的对称性可知 a g 由牛顿第二定律得 qE mg ma mg 解得 E 2mg q 故选 项 B C 正确 答案 BC 11 2010 年湖南师大附中 如右图所示 在同一条竖直线上 有电荷量均为 Q 的 A B 两个正点电荷 GH 是它们连线的垂直平分线 另有一个带电小球 C 质量为 m 电 用心 爱心 专心 荷量为 q 可视为点电荷 被长为 l 的绝缘轻细线悬挂于 O 点 现在把小球C 拉起到 M 点 使细线水平且与 A B 处于同一竖直面内 由静止开始释放 小球 C 向下运动到 GH 线上的 N 点时刚好速度为零 此时细线与竖直方 向的夹角 30 试求 1 在 A B 所形成的电场中 M N 两点间的电势差 并指出 M N 哪一点的电势高 2 若 N 点与 A B 两个点电荷所在位置正好形成一个边长为 a 的正三角形 则小球运 动到 N 点瞬间 轻细线对小球的拉力 FT 静电力常量为 k 解析 1 带电小球 C 在 A B 形成的电场中从 M 点运动到 N 点的过程中 重力和 电场力做功 但合力做功为零 则 qUMN mglcos 0 所以 UMN 即 M N 两点间的电势差大小 mglcos 30 q mglcos 30 q 且 N 点的电势高于 M 点的