帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(試卷選修3-1)

1、用心愛心專心- 1 - 2012屆物理高三一輪精品測試題：6.3 電容器與電容、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)（選修3-1）一、選擇題1.(2011 湖南長沙高三質(zhì)檢) 如右圖所示， 將電鍵 s合到 1 位置，對平行板電容器充電，充電完成后，將電鍵s閉合到 2 位置，讓其放電，在電鍵s閉合瞬間將產(chǎn)生火花放電后，再次將電鍵s合到 1 位置，對平行板電容器充電，然后斷開電鍵，將兩金屬板間距離拉大些，并再次將電鍵閉合到2位置，讓其放電，產(chǎn)生火花，則兩次放電過程相比較( ) a兩次放電過程放出的電荷量相等b兩次放電過程釋放的能量相等c第二次放電過程放出的電荷量較大d第二次放電過程釋放的能量較小解析：兩次充電是

2、用同一電源進(jìn)行的，所以所充電的電荷量相同，故放電時(shí)所放出的電荷量也相等，在將兩金屬板間距離拉大的過程中，克服電場力做功，電場能增加答案：a 2. 如右圖所示，水平放置的平行板電容器，上板帶負(fù)電，下板帶正電，帶電小球以速度v0水平射入電場，且沿下板邊緣飛出若下板不動(dòng)，將上板上移一小段距離， 小球仍以相同的速度v0從原處飛入， 則帶電小球 ( ) a將打在下板中央b仍沿原軌跡由下板邊緣飛出c不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿直線運(yùn)動(dòng)d若上板不動(dòng)，將下板上移一段距離，小球一定打不到下板的中央解析：將電容器上板或下板移動(dòng)一小段距離，電容器帶電荷量不變，由公式eudqcd4kqrs，可知，電容器產(chǎn)生的場強(qiáng)不變，以相同速度入

3、射的小球仍將沿原軌跡運(yùn)動(dòng)下板不動(dòng)時(shí)，小球沿原軌跡由下板邊緣飛出；當(dāng)下板向上移動(dòng)時(shí)，小球可能打在下板的中央所以只有選項(xiàng) b正確答案：b 3(2010海門模擬 ) 如右圖所示是測定液面高度h的電容式傳感器示意圖，e為電源， g為靈敏電流計(jì)，a為固定的導(dǎo)體芯，b為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，c為導(dǎo)電液體 已知靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為：電流從左邊接線柱流進(jìn)電流計(jì)，指針向左偏如果在導(dǎo)電液體的深度h發(fā)生變化時(shí)觀察到指針正向左偏轉(zhuǎn)，則( ) 用心愛心專心- 2 - a導(dǎo)體芯a所帶電荷量在增加，液體的深度h在增大b導(dǎo)體芯a所帶電荷量在減小，液體的深度h在增大c導(dǎo)體芯a所帶電荷量在增加，液體的深度

4、h在減小d導(dǎo)體芯a所帶電荷量在減小，液體的深度h在減小解析：電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)，說明流過電流計(jì)g的電流由左右，則導(dǎo)體芯a所帶電荷量在減小，由qcu可知，芯a與液體形成的電容器的電容減小，則液體的深度h在減小，故 d正確答案：d 4. 如右圖所示，用絕緣細(xì)線拴一帶負(fù)電小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)電場方向豎直向下，則( ) a當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)a時(shí)，線的張力一定最小b當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)b時(shí)，小球的速度一定最大c當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)a時(shí)，小球的電勢能最小d小球在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒解析：若qemg，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，球在各處對細(xì)線的拉力一樣大若qemg，球在a處速度最大， 對細(xì)線的拉力最大故a

5、、b 錯(cuò)a點(diǎn)電勢最高，負(fù)電荷在電勢最高處電勢能最低，故c 正確小球在運(yùn)動(dòng)過程中除重力外，還有電場力做功，機(jī)械能不守恒，d錯(cuò)誤答案：c 5(2011衡陽四市畢業(yè)班聯(lián)考) 如圖甲所示，一電子以v0的初速度沿平行金屬板的軸線射入金屬板空間從電子射入的時(shí)刻開始在金屬板間加如圖乙所示的交變電壓，假設(shè)電子能穿過平行金屬板則下列說法正確的是( ) a電子只可能從軸線到上極板之間的空間射出( 不包括軸線 ) b電子只可能從軸線到下極板之間的空間射出( 不包括軸線 ) c電子可能從軸線到上極板之間的空間射出，也可能沿軸線方向射出d電子射出后動(dòng)能一定增大解析：由題意可知，當(dāng)電子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間恰好等于在a、b板

6、間所加交變偏轉(zhuǎn)電壓周期的整數(shù)倍時(shí)，電子可沿軸線射出，故a、b 錯(cuò)， c 對；當(dāng)電子恰好沿軸線射出時(shí)，電子速度不變，其動(dòng)能也不變，故d錯(cuò)答案：c 用心愛心專心- 3 - 6(2010安徽理綜) 如圖所示，m、n是平行板電容器的兩個(gè)極板，r0為定值電阻，r1、r2為可調(diào)電阻，用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、帶正電的小球懸于電容器內(nèi)部閉合電鍵s，小球靜止時(shí)受到懸線的拉力為f. 調(diào)節(jié)r1、r2，關(guān)于f的大小判斷正確的是( ) a保持r1不變，緩慢增大r2時(shí)，f將變大b保持r1不變，緩慢增大r2時(shí)，f將變小c保持r2不變，緩慢增大r1時(shí)，f將變大d保持r2不變，緩慢增大r1時(shí)，f將變小解析：當(dāng)電路接通后，對小球受

7、力分析：小球受重力、電場力和懸線的拉力f三個(gè)力的作用，其中重力為恒力，當(dāng)電路穩(wěn)定后，r1中沒有電流，兩端等電勢，因此電容器兩極板電壓等于r0兩端電壓，當(dāng)r2不變，r1變化時(shí)，電容器兩極板電壓不變，板間電場強(qiáng)度不變，小球所受電場力不變，f不變， c、d 兩項(xiàng)錯(cuò)若保持r1不變，緩慢增大r2，r0兩端電壓減小，電容器兩端電壓減小，內(nèi)部電場減弱，小球受電場力減小，f變小故b項(xiàng)正確答案：b 7在地面附近，存在著一有界電場，邊界mn將某空間分成上下兩個(gè)區(qū)域、，在區(qū)域中有豎直向上的勻強(qiáng)電場，在區(qū)域中離邊界某一高度由靜止釋放一質(zhì)量為m的帶電小球a，如圖甲所示，小球運(yùn)動(dòng)的vt圖象如圖乙所示，已知重力加速度為g，

8、不計(jì)空氣阻力，則( ) a在t2.5 s時(shí)，小球經(jīng)過邊界mnb小球受到的重力與電場力之比為32c在小球向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，重力做的功與電場力做的功大小相等d在小球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，小球的機(jī)械能與電勢能總和先變大再變小解析：由速度圖象可知，帶電小球在區(qū)域與區(qū)域中的加速度之比為32，由牛頓用心愛心專心- 4 - 第二定律可知：mgfmg32，所以小球所受的重力與電場力之比為35，b錯(cuò)誤小球在t 2.5 s 時(shí)速度為零， 此時(shí)下落到最低點(diǎn)，由動(dòng)能定理可知， 重力與電場力的總功為零，故 c正確因小球只受重力與電場力作用，所以小球的機(jī)械能與電勢能總和保持不變，d錯(cuò)答案：c 8(2011山東濟(jì)南模擬)

9、如下圖所示，a板發(fā)出的電子經(jīng)加速后，水平射入水平放置的兩平行金屬板間，金屬板間所加的電壓為u，電子最終打在熒光屏p上，關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)，則下列說法中正確的是( ) a滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置下降b滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升c電壓u增大時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的速度大小不變d電壓u增大時(shí)，其他不變，則電子從發(fā)出到打在熒光屏上的速度變大解析：設(shè)加速電壓為u0，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度為v0，則電子經(jīng)加速電場：eu012mv20偏轉(zhuǎn)電場中：lv0ty12uedmt2eudy12mv212mv20由得yl2u4du0當(dāng)滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng)時(shí)，

10、u0變大，y變小，所以選項(xiàng)a、b均錯(cuò)對得12mv2l2u2e4d2u0eu0當(dāng)u增大時(shí)，12mv2增大，電子打到屏上的速度變大，故選項(xiàng)c錯(cuò)， d對答案：d 9. 一個(gè)帶負(fù)電荷q，質(zhì)量為m的小球，從光滑絕緣的斜面軌道的a點(diǎn)由靜止下滑， 小球恰能通過半徑為r的豎直圓形軌道的最高點(diǎn)b而做圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)在豎直方向上加如圖所示的勻強(qiáng)電場，若仍從a點(diǎn)由靜止釋放該小球，則( ) 用心愛心專心- 5 - a小球不能過b點(diǎn)b小球仍恰好能過b點(diǎn)c小球能過b點(diǎn)，且在b點(diǎn)與軌道之間壓力不為0 d以上說法都不對解析：小球從光滑絕緣的斜面軌道的a點(diǎn)由靜止下滑，恰能通過半徑為r的豎直圓形軌道的最高點(diǎn)b而做圓周運(yùn)動(dòng)，則mgmv2

11、1r，mg(h2r) 12mv21；加勻強(qiáng)電場后仍從a點(diǎn)由靜止釋放該小球，則(mgqe)(h 2r) 12mv22，聯(lián)立解得mgqemv22r，滿足小球恰好能過b點(diǎn)的臨界條件，選項(xiàng)b正確答案：b 10. 如右圖所示，m、n是豎直放置的兩平行金屬板，分別帶等量異種電荷，兩極間產(chǎn)生一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為e，一質(zhì)量為m、電荷量為q的微粒，以初速度v0豎直向上從兩極正中間的a點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場中，微粒垂直打到n極上的c點(diǎn)，已知abbc. 不計(jì)空氣阻力，則可知 ( ) a微粒在電場中作類平拋運(yùn)動(dòng)b微粒打到c點(diǎn)時(shí)的速率與射入電場時(shí)的速率相等cmn板間的電勢差為2mv20/qdmn板間的電勢差為ev20

12、/2g解析：因電場力和重力均為恒力，其合力亦為恒力，且與v0有一定夾角，故微粒做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)即拋物線運(yùn)動(dòng)，但不是類平拋運(yùn)動(dòng)，所以a錯(cuò)因abbc，即v02tvc2t可見vcv0. 故 b項(xiàng)正確；由動(dòng)能定理，得：w電wg ek0，即：qu2mgv202g0，所以umv20/q，故 c項(xiàng)錯(cuò)誤；又由mgqe得qmge代入umv20q，得uev20g，故 d項(xiàng)錯(cuò)誤答案：b 二、非選擇題11. 如右圖所示，水平光滑絕緣軌道m(xù)n的左端有一個(gè)固定擋板，軌道所在空間存在e4.0 102n/c、水平向左的勻強(qiáng)電場一個(gè)質(zhì)量m0.10 kg 、帶電荷量q5.0 105 c 的滑塊 ( 可視為質(zhì)點(diǎn)) ，從軌道上與擋板

13、相距x10.20 m的p點(diǎn)由靜止釋放，滑塊在電場力作用下向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)滑塊與擋板碰撞后滑塊沿軌道向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到與擋板相距x2用心愛心專心- 6 - 0.10 m 的q點(diǎn)，滑塊第一次速度減為零若滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中，電荷量始終保持不變，求：(1) 滑塊沿軌道向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的大?。?2) 滑塊從p點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到擋板處的過程中，電場力所做的功；(3) 滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機(jī)械能解析：(1) 設(shè)滑塊沿軌道向左做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a此過程滑塊所受合外力fqe2.0 102 n 根據(jù)牛頓第二定律fma，解得a0.20 m/s2. (2) 滑塊從p點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到擋板處的過程

14、中，電場力所做的功w1qex14.0 10 3 j. (3) 滑塊第一次與擋板碰撞過程中損失的機(jī)械能等于滑塊由p點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到q點(diǎn)過程中電場力所做的功即 eqe(x1x2) 2.0 103 j. 答案：(1)0.20 m/s2(2)4.0 103 j (3)2.0 103 j 用心愛心專心- 7 - 12. 如右圖所示，在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為l、場強(qiáng)為e的勻強(qiáng)電場， 在與右側(cè)虛線相距也為l處有一與電場平行的屏現(xiàn)有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子 (重力不計(jì) )，以垂直于電場線方向的初速度v0射入電場中，v0方向的延長線與屏的交點(diǎn)為o. 試求：(1) 粒子從射入到打到屏上所用的時(shí)間；(2) 粒子剛射出電場時(shí)的速度方向與初速度方向間夾角的正切值tan ；(3) 粒子打到屏上的點(diǎn)p到o點(diǎn)的距離x. 解析：(1) 根據(jù)題意，粒子在垂直于電場線的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子從射入到打