2022年高中物理练习带电粒子在电场中的运动电容器 .pdf

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1、第 6 章第 3 讲一、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t0 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T2带电粒子做匀加速直线运动，后T2做匀减速直线运动T时刻速度减为零，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

2、Q，当两板距离增大时，电容C变小，由QCU知Q减小，必有一部分正电荷通过电阻R回流故BC对名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 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EUdQCd4kQS可知，两极板带

3、电量、电介质和正对面积不变时，M板迅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 (2010山东师大附中二模) 如图所示，一价氢离子 (11H)和二价氦离子 (24He)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们( ) A同时到达屏上同一点B先后到达屏上同一点C同时到达屏上不同点D先后到达屏上不同点 答案 B 解析 一价氢离子 (11H)和二价氦离子 (24He)的比荷不同，经过加速电场的末速度不同，因此在加速电场及偏转电场的时间均不同，但在偏转电场中偏转距离相同，所以会打在同一点选 B. 5如图所示，a

4、、b、c三条虚线为电场中的等势面，等势面b的电势为零，且相邻两个等势面间的电势差相等，一个带正电的粒子在A时的动能为10J，在电场力作用下从A运动到B速度为零，当这个粒子的动能为7.5J 时，其电势能为( ) A12.5J B2.5J C0 D 2.5J 答案 D 解析 由题意可知，粒子从A到B，电场力做功10J，则带电粒子由A运动到等势名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 面b时，电场力做功5J，粒子在等势面b时的动

5、能为5J. 粒子在电场中电势能和动能之和为 5J，当动能为7.5J 时，其电势能为2.5J. 6(2010湖南长郡中学月考) 如图所示，在O点放置一个正电荷在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q. 小球落下的轨迹如图中虚线所示它与以O为圆心、R为半径的圆 ( 图中实线表示 ) 相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，BOC30，A距离OC的竖直高度为h. 若小球通过B点的速度为v. 则下列说法中正确的是( ) A小球通过C点的速度大小是2ghB小球通过C点的速度大小是v2gRC小球由A到C电场力做的功是12mv2mghD小球由A到C机械能的损失是mg(

6、hR2)12mv2 答案 BD 解析 B、C两点的高度差为：HRsin30 12R，由于B、C在以O为圆心的同一圆周上，所以B、C两点的电势差为零，带电小球从B运动到C电场力做功为零，对带电小球从B运动到C应用动能定理得：mgH12mvC212mv2，解得带电小球通过C点的速度为：vCv2gR，A错误，B正确；带电小球从A点运动到C点电场力做功为：W电12mvC2mgh12mv2mgR2mgh，C错误， D正确7如图所示， 质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的初速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点 ( 重力不计 ) ，则

7、从开始射入到打到上极板的过程中( ) A它们运动的时间tQtpB它们所带电荷量之比qpqQ12 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - C它们的电势能减少量之比EpEQ12 D它们的动能增量之比EkPEkQ21 答案 AB 解析 设两板间的距离为d，带电粒子的质量为m，带电粒子射入电场的初速度为v0.沿电场方向P、Q粒子都做匀速直线运动，则有：v0tpv0tQ，解得：tptQ，A正确；两粒子在垂直初速度方向都做初速度为零

8、的匀加速直线运动，对两粒子分别应用牛顿第二定律和运动学公式得：P粒子，qpEmap，12d12aptp2；Q粒子，qQEmaQ，d12aQtQ2，联立解得：qpqQ12，B正确；两粒子的电势能减少量分别为：EpqpE12d，EQqQEd，解得：EpEQ14，C错误；两粒子的动能增量分别为：EkpqpE12d，EkQqQEd，解得：EkpEkQ14，D错误二、非选择题8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

9、改变) 答案 mgcosqv022gLsin 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，qEmgcos，所以Emgcosq，根据运动学公式有v2v02 2aL，式中agsin得vv022gLsin. 9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，加速电名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - -

10、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？ 答案 eU1eU22L24d2U1 解析 电子在加速电场中加速时，根据动能定理eU112mvx2进入偏转电场后Lvxt，vyat，aeU2md射出偏转电场时合速度vvx2vy2以后匀速到达荧光屏故Ek12mv2eU1eU22L24d2U110如图所示，水平地面上方分布着水平向右的匀强电场一“L”形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中管的水平部分长为l10.2m，离水平地面的距离为h5.0m，竖直部分长为l20.1m. 一带正电的小球从管的上端口A由静止释放，小球与管间摩擦不计且

11、小球通过管的弯曲部分(长度极短可不计) 时没有能量损失， 小球在电场中受到的静电力大小为重力的一半，求：(1) 小球运动到管口B时的速度大小；(2) 小球着地点与管的下端口B的水平距离 (g10m/s2) 答案 (1)2.0m/s (2)4.5m 解析 (1) 在小球从A运动到B的过程中，对小球由动能定理有：12mvB20mgl2F电l1解得：vBgl12l2代入数据可得：vB2.0m/s (2) 小球离开B点后，设水平方向的加速度为a，位移为s，在空中运动的时间为t名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

12、- - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 水平方向有：ag2svBt12at2竖直方向有：h12gt2由式，并代入数据可得：s4.5m. 11(2010试题调研 ) 如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两极板不带电，上极板接地， 极板长L0.1m，两板间距离d0.4cm，有一束相同的带电微粒以相同的初速度先后从两板中央平行于极板射入，由于重力作用微粒能落到下极板上，微粒所带电荷立即转移到下极板且均匀分布在下极板上若前一微粒落到下极板上时后一微粒才能开始射入两极板间 已知微粒质量为m210 6kg， 电荷量q1108C， 电容器电容C106F， 取

13、g10m/s2.求：(1) 为使第一个带电微粒的落点范围能在下极板中点到右边缘的B点之内，求微粒入射的初速度v0的取值范围；(2) 若带电微粒以第一问中初速度v0的最小值入射，则最多能有多少个带电微粒落到下极板上 答案 (1)2.5m/s v05m/s(2)600 个 解析 (1) 若第 1 个带电微粒落到下极板中点O，由L2v01t1d212gt12，得v012.5m/s 若微粒落到B点，由Lv02t2，d212gt22得v025m/s 故微粒入射初速度v0的取值范围为2.5m/sv05m/s.(2) 由Lv01t，得t410 2s 由d212at2，得a2.5m/s2由mgqEma，EQd

14、C，得Q610 6C 所以nQq600(个) 12(2010福建龙岩五校联考) 如图所示， 在水平光滑绝缘的平面xOy内，水平匀强电名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 场方向与x轴负方向成45角，电场强度E1103N/C. 某带电小球所带电荷量为q2106C，质量为m1103kg，以初速度v02m/s 从坐标轴原点出发，初速度v0方向与匀强电场方向垂直，当带电小球再次经过x轴时与x轴交于A点，求：(1) 从坐标原点出

15、发到A点经历的时间；(2) 带电小球经过A点时的速度大小及A点的坐标；(3)OA间电势差UOA. 答案 (1)2s (2)(42，0) (3) 4103V 解析 (1) 由题意可知小球在水平面内做类平抛运动，加速度大小为aqEm210611031103m/s22m/s2当小球经过x轴上的A点时有 cot45 12at2v0t由式解得从坐标原点出发到A点经历的时间为t2v0a222s2s(2) 到达A点时垂直v0方向的速度为vEat22m/s 4m/s所以带电小球经过A点时速度大小为vAv02vE2416m/s25m/sA点的横坐标为：xAv0tsin45 2222m 42m 所以A点的坐标为 (42，0) (3)OA间电势差UOA为UOAEdEEv0t11034V4103V名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -