带电粒子在匀强电场中的运动

带电粒子在匀强电场中的运动一、单项选择题1.一、单项选择题1.某位移式传感器的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，平行金属板A、B和介质P构成电容器，当可移动介质P向左匀速移出的过程中（）A.电容器的电容变大 B.电容器的电荷量保持不变C.M点的电势比N点的电势低 D.流过电阻R的电流方向从M到N（第1题） （第2题）2.如图所示，电路中R］、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置.闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是（ ）增大R］的阻值 B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离 D.断开电键S发，沿着跟电场强度垂直的方向射入匀强电场之比为（粒子重力不计）（ ）A.3:4 B.4:33•如图所示，带电粒子P所带的电荷量是带电粒子Q的3发，沿着跟电场强度垂直的方向射入匀强电场之比为（粒子重力不计）（ ）A.3:4 B.4:3C.3:4r-i2 D.2：3C.3:4r-i-IB（第3题） （第4题）如图所示，A、B两金属板平行放置，在t=0时将电子从A板附近由静止释放（电子的重力忽略不计）•分别在A、B两板间加上下列哪种电压时，有可能使电子到不了B板（）CDCD如图所示，两平行金属板之间有一匀强电场，金属板长为L,一带电粒子以速度v0垂直于场强方向沿上极板边缘射入匀强电场，刚好贴下极板边缘飞出，如果带电粒子以某一垂直于场强方向的初速度V］沿上极板边缘射入电场并能从其中射出，当它的竖直位移等于板间距d时，它的水平射程为2L（轨迹未画出）.则粒子进入电场的初速度V］等于（）A.v0 B.\：2v0 C.*3v0 D.2v0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（）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jmv2第6题）（第7题）如图所示，设两极板正对面积为S,极板间的距离为d静电计指针偏角为&实验中，极板所带电荷量不变，若（ ）a•保持s不变，增大d则e变大 b•保持s不变，增大d则e变小c•保持d不变，减小s,则e变小 d•保持d不变，减小s,则e不变如图所示，平行金属板A、水平正对放置，分别带等量异号电荷.一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么（ ）若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷微粒从M点运动到N点电势能一定增加微粒从M点运动到N点动能一定增加微粒从M点运动到N点机械能一定增加皿視取场偏转电场（第8题）（第9题）如图所示，从炽热的金属丝漂出的电子（速度可视为零），经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场.电子的重力不计.在满足电子能射出偏转电场的条件下.下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（）仅将偏转电场极性对调仅增大偏转电极间的距离仅增大偏转电极间的电压D•仅减小偏转电极间的电压如图所示，竖直放置的两个平行金属板间存在匀强电场，与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两板正中央由静止开始释放，两小球最终都能运动到右极板上的同一位置，则从开始释放到运动到右极板的过程中它们的（ ）A.运行时间tp>tQ B.电势能减少量之比△Ep:AEq=2:1C.电荷量之比qp：qQ=2：l D.动能增加量之比AEJAEkQ=4:1（第10题）（第11题）有一静电场，其电势随x坐标的改变而改变，变化的图线如图所示.若将一带负电的粒子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，电场中P、Q两点分别位于x坐标轴上的1mm、4mm处.则下列说法正确的是（）粒子将沿x轴正方向一直向前运动粒子在P点与Q点的加速度大小相等、方向相反粒子经过P点与Q点时，动能相等粒子经过P点与Q点时，电场力做功的功率相等二、多项选择题12•给平行板电容器充电，断开电源后A极板带正电，B极板带负电.板间一带电小球C用绝缘细线悬挂，如图所示•小球静止时与竖直方向的夹角为0,贝y（）若将B极板向右平移稍许，电容器的电容将减小若将B极板向下平移稍许，A、B两板间电势差将增大若将B极板向上平移稍许，夹角0将变大轻轻将细线剪断，小球将做斜抛运动（第12题） （第13题）13.在地面附近，存在着一有界电场，边界MN将某空间分成上下两个区域I、11,在区域II中有竖直向上的匀强电场，在区域I中离边界某一高度由静止释放一质量为m的带电小球A,如图甲所示，小球运动的v—t图象如图乙所示，已知重力加速度为g,不计空气阻力，贝9（）在t=2.5s时，小球经过边界MN小球受到的重力与电场力之比为3:5在小球向下运动的整个过程中，重力做的功与电场力做的功大小相等在小球运动的整个过程中，小球的机械能与电势能总和先变大再变小14•如图所示，在两条竖直边界线所围的匀强电场中，一个不计重力的带电粒子从左边界的P点以某一水平速度射入电场，从右边界的Q点射出，下列判断正确的有（）粒子带正电粒子做匀速圆周运动C•粒子电势能增大仅增大电场强度，粒子通过电场的时间不变（第14题） （第15题）15.如图所示，两对金属板A、B和C、D分别竖直和水平放置，A、B接在电路中，C、D板间电压为U.A板上O处发出的电子经加速后，水平射入C、D板间，电子最终都能打在光屏M上.关于电子的运动，下列说法正确的是（）S闭合，只向右移动滑片P，P越靠近b端，电子打在M上的位置越高S闭合，只改变A、B板间的距离，改变前后，电子由O至M经历的时间相同S闭合，只改变A、B板间的距离，改变前后，电子到达M前瞬间的动能相同S闭合后再断开，只向左平移B，B越靠近A板，电子打在M上的位置越高16•如图所示，水平放置的两平行金属板与一直流电源相连，一带正电的粒子仅在重力和电场力作用下以某一初速度沿图中直线从A运动到B,现将平行金属板分别以O、O为圆心在平面内旋转相同角度后（角度不太大），粒子仍以原来的方式射入，贝y（）粒子将做曲线运动粒子仍做匀速直线运动粒子做匀变速直线运动粒子的电势能可能增加，也可能减小三、非选择题如图甲所示，在y=0和y=2m之间有沿着x轴方向的匀强电场，MN为电场区域的上边界，在x轴方向范围足够大.电场强度的变化如图乙所示，取x轴正方向为电场正方向，现有一个带负电的粒子，粒子的比荷为mm=1.0X10=C/kg，在t=0时刻以速度vo=5X102m/s从O点沿y轴正方向进入电场区域，不计粒子重力.求：粒子通过电场区域的时间；粒子离开电场时的位置坐标；粒子通过电场区域后沿x方向的速度大小.如图甲所示，在场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场中存在着一半径为R的圆形区域.O点为该圆形区域的圆心，A点是圆形区域的最低点，B点是圆形区域最右侧的点.在A点有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强方向向右的正电荷，电荷的质量为m、电荷量为q,不计电荷重力、电荷之间的作用力．若某电荷的运动轨迹和圆形区域的边缘交于P点.如图甲所示，ZPOA=8求该电荷从A点出发时的速率；若在圆形区域的边缘有一接收屏CBD,如图乙所示，C、D分别为接收屏上最边缘的两点，ZCOB=ZBOD=30°.求该屏上接收到的电荷的最大动能和最小动能.《带电粒子在匀强电场中的运动》参考答案1、 解析：选D.当可移动介质P向左匀速移出的过程中，介电常数减小，电容器电容变小，选项A错误；电容器的电压等于电源电动势不变，电荷量Q=CU减小，选项B错误；电容器放电，电流方向MfR—N,M点的电势比N点的电势高，选项C错误，D正确.2、解析：选B.设油滴质量为m,电荷量为q,两板间距离为d,当其静止时，有mg；由题图知，增大R1，UR1增大，油滴将向上加速，增大R2,油滴受力不变，仍保持静止；由E=d知,15=20在垂直极板方向上，y=增大d,U不变时，E减小，油滴将向下加速；断开电键S,电容器将通过R］、R2放电，两板间场强变小，油滴将向下加速，故只有15=20在垂直极板方向上，y=x3、解析：选A.由OM=MN和t=产知,0解得：mp:%q=3:4,A正确.4、解析：选B.粒子不能到达B板，必须做往复运动，因此粒子的运动应为：加速f减速f反向加速f（加速f（反向）减速.故B正确.5、解析：选C.设粒子在电场中的加速度为a.第一次，粒子恰好从下极板的边缘飞出，粒子做类平抛运动，有L=v°t=v°t,d=2at2, d场后的竖直位移为y2,所用时间为t2,则y1=|at2, L=v1t1, y2=at1 • t2, L=vj2, y1+y2=d,解得v1故C正确．6、解析：选D.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方向在静电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=^mvN-2mv0>0,D正确．£S7、解析：选A.由电容决定式C=4nkd知，电容与极板间距成反比，当保持S不变时，增大d,电容减小，由电容定义式c=U知,板间电势差增大，静电计指针偏角e变大,a对,b错;由c=4nb知C与S成正比，当d不变时，减小S,C减小，Q不变，由C=U知U增大，e变大，C、D均错.8、 解析：选C.微粒向下偏转，则微粒受到的电场力与重力的合力向下，若微粒带正电，只要电场力小于重力，就不能确定A、B板所带电荷的电性，A项错误；由于不能确定电场力的方向，因此不能确定电场力做功的正负，不能确定微粒从M点运动到N点电势能的变化，B项错误；由于电场力与重力的合力一定向下，因此微粒受到的合外力做正功，根据动能定理可知，微粒从M到N的过程中动能增加，C项正确；由于不能确定除重力以外的力即电场力做的是正功还是负功，根据功能原理可知，不能确定微粒从M到N过程中机械能是增加还是减少，D项错误.9、 解析：选C.设加速电场电压为U0,偏转电压为U,极板长度为L,间距为d,电子加速过程中，由U&=^2，得卩0=寸¥£，电子进入极板后做类平抛运动，时间t=L,a=Uq,v=at,tan8=务，由此可判断C正确.0U0d10、 解析：选C.两球在竖直方向上都做自由落体运动，由于下落高度相同，所以运动时间相等,A错；在水平方向上，两球都做匀加速运动，由x=2at2可得：a”：Oq=2：1,则qp：Qq=2：1,C正确；电势能的减少量：AEp:△EQ=(qpE•xp):(qQE・xQ)=4:1,B错；动能增加量:(mgh+AEp):(mgh+AEq)<4:1,D错.11、 解析：选C.由题中(p_x图，画出电场强度E随x变化的图象及带电粒子的v-t图象，如图所示，由图可知A错误；由牛顿第二定律知，粒子在P、Q两点的加速度满足ap=2aQ,B错误；由v2-1图象可知，粒子在P、Q两点对应的时间分别是〒t0和(3—迈)t0,其速度相等，C正确；粒子在P、Q两点的功率P=Eqv，因电场强度不相同，故功率不同，D错误.尸S12、 解析：选ABC.若将B极板向右平移稍许，d增大，根据C=4ntd，知电容器的电容将减小，£S故A正确.若将B极板向下平移稍许，正对面积S减小，根据C=4Tkd，知电容将减小，因电容器带电荷量Q不变，由U=Q，分析知板间电势差增大，故B正确.若将B极板向上平移稍许，正对面积S减小，电容将减小，因电容器带电荷量Q不变，由U=C，分析知板间电势差增大，根据E=U知E增大，则小球所受的电场力增大，8将变大，故C正确.轻轻将细线剪断，小球将沿重力与电场力的合力方向做匀加速直线运动，故D错误.13、 解析：选BC.由速度图象可知，带电小球在区域I与区域II中的加速度大小之比为3：2,由牛顿第二定律可知：F—gmg=2，所以小球所受的重力与电场力之比为3:5,B正确；小球在t=2.5s

时速度为零，此时下落到最低点，由动能定理可知，重力与电场力的总功为零，故A错误，C正确；因小球只受重力与电场力作用，所以小球的机械能与电势能总和保持不变，D错误．14、 解析：选AD.不计重力的带电粒子垂直射入匀强电场中，粒子做类平抛运动且沿初速度方向做匀速直线运动，而电场的宽度一定，故增大电场强度不会改变通过电场的时间，B项错误，D项正确；沿场强方向做匀加速直线运动，可知粒子受力方向与场强方向一致，故粒子带正电，A项正确；粒子位移方向与电场力方向夹角为锐角，电场力做正功，故粒子电势能减小，C项错.15、 解析：选CD•电子在A、B板间加速UBAe=2nv2,在C、D板间的偏转位移y=1瓷苟=UL24dUUL24dUBA,S闭合，只向右移动滑片P,UBA增大，偏转位移y减小,电子打在M上的位置降低，选项Av错误；设电子在A、B板间的运动时间为t1，A、B板间距离为dAB,则dAB=2t1，S闭合，只改变A、B板间距离，板间电压U不变，v不变，t变化，从B板射出后水平方向匀速运动速度不变，电子由BA 1O到M经历的时间必然变化，选项B错误；S闭合，只改变A、B板间距离，板间电压UBA不变，偏BA转位移y相同，根据动能定理知电场力做功相同，电子到达M瞬间的动能相同，选项C正确；S闭合再断开，A、再断开，A、B板所带电荷量不变，向左平移B板，板间距离减小，根据C=ES

r

4nkd_ABC增大，UBA=C，UBA减小，又y=2■md■③=4^可知电子打在M上的位置升高，选项D正确.CBAmd dUBA16、解析：选CD.刚开始时粒子做匀速直线运动，mg=qE=qU，由受力分析可知，粒子在竖直方向上合力为零.如图所示，平行金属板顺时针旋转0角，则q^cose=qdcoSgeose=qd=mg，即竖直方向上的合力为0水平方向的合力为F=mgtane，故粒子做匀加速直线运动，A、B错C正确；由分析知电场力做正功，粒子的电势能减小；同理，若平行金属板逆时针旋转0角，则粒子电势能