帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、單項(xiàng)選擇題1.一、單項(xiàng)選擇題1.某位移式傳感器的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，平行金屬板A、B和介質(zhì)P構(gòu)成電容器，當(dāng)可移動(dòng)介質(zhì)P向左勻速移出的過程中（）A.電容器的電容變大 B.電容器的電荷量保持不變C.M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)低 D.流過電阻R的電流方向從M到N（第1題） （第2題）2.如圖所示，電路中R］、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置.閉合電鍵S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng).如果僅改變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是（ ）增大R］的阻值 B.增大R2的阻值C.增大兩板間的距離 D.斷開電鍵S發(fā)，沿著跟電場(chǎng)強(qiáng)度垂直的方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)之比為（粒子重力不計(jì)）（ ）A.3:4 B.4:33?如圖所示，帶電粒子P所帶的電荷量是帶電粒子Q的3發(fā)，沿著跟電場(chǎng)強(qiáng)度垂直的方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)之比為（粒子重力不計(jì)）（ ）A.3:4 B.4:3C.3:4r-i2 D.2：3C.3:4r-i-IB（第3題） （第4題）如圖所示，A、B兩金屬板平行放置，在t=0時(shí)將電子從A板附近由靜止釋放（電子的重力忽略不計(jì)）?分別在A、B兩板間加上下列哪種電壓時(shí)，有可能使電子到不了B板（）CDCD如圖所示，兩平行金屬板之間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng),一帶電粒子以速度v0垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向沿上極板邊緣射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，剛好貼下極板邊緣飛出，如果帶電粒子以某一垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向的初速度V］沿上極板邊緣射入電場(chǎng)并能從其中射出，當(dāng)它的豎直位移等于板間距d時(shí)，它的水平射程為2L（軌跡未畫出）.則粒子進(jìn)入電場(chǎng)的初速度V］等于（）A.v0 B.\：2v0 C.*3v0 D.2v0如圖所示，在xOy豎直平面內(nèi)存在著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng).有一帶正電的小球自坐標(biāo)原點(diǎn)沿著y軸正方向以初速度v0拋出，運(yùn)動(dòng)軌跡最高點(diǎn)為M,與x軸交點(diǎn)為N,不計(jì)空氣阻力，則小球（）做勻加速運(yùn)動(dòng) B.從O到M的過程動(dòng)能增大C.到M點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為零D.到N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于jmv2第6題）（第7題）如圖所示，設(shè)兩極板正對(duì)面積為S,極板間的距離為d靜電計(jì)指針偏角為&實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若（ ）a?保持s不變，增大d則e變大 b?保持s不變，增大d則e變小c?保持d不變，減小s,則e變小 d?保持d不變，減小s,則e不變?nèi)鐖D所示，平行金屬板A、水平正對(duì)放置，分別帶等量異號(hào)電荷.一帶電微粒水平射入板間，在重力和電場(chǎng)力共同作用下運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖中虛線所示，那么（ ）若微粒帶正電荷，則A板一定帶正電荷微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)電勢(shì)能一定增加微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)動(dòng)能一定增加微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)機(jī)械能一定增加皿視取場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)（第8題）（第9題）如圖所示，從熾熱的金屬絲漂出的電子（速度可視為零），經(jīng)加速電場(chǎng)加速后從兩極板中間垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).電子的重力不計(jì).在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下.下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是（）僅將偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極性對(duì)調(diào)僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的距離僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的電壓D?僅減小偏轉(zhuǎn)電極間的電壓如圖所示，豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，與兩板上邊緣等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球，P小球從緊靠左極板處由靜止開始釋放，Q小球從兩板正中央由靜止開始釋放，兩小球最終都能運(yùn)動(dòng)到右極板上的同一位置，則從開始釋放到運(yùn)動(dòng)到右極板的過程中它們的（ ）A.運(yùn)行時(shí)間tp>tQ B.電勢(shì)能減少量之比△Ep:AEq=2:1C.電荷量之比qp：qQ=2：l D.動(dòng)能增加量之比AEJAEkQ=4:1（第10題）（第11題）有一靜電場(chǎng)，其電勢(shì)隨x坐標(biāo)的改變而改變，變化的圖線如圖所示.若將一帶負(fù)電的粒子（重力不計(jì)）從坐標(biāo)原點(diǎn)O由靜止釋放，電場(chǎng)中P、Q兩點(diǎn)分別位于x坐標(biāo)軸上的1mm、4mm處.則下列說法正確的是（）粒子將沿x軸正方向一直向前運(yùn)動(dòng)粒子在P點(diǎn)與Q點(diǎn)的加速度大小相等、方向相反粒子經(jīng)過P點(diǎn)與Q點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能相等粒子經(jīng)過P點(diǎn)與Q點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做功的功率相等二、多項(xiàng)選擇題12?給平行板電容器充電，斷開電源后A極板帶正電，B極板帶負(fù)電.板間一帶電小球C用絕緣細(xì)線懸掛，如圖所示?小球靜止時(shí)與豎直方向的夾角為0,貝y（）若將B極板向右平移稍許，電容器的電容將減小若將B極板向下平移稍許，A、B兩板間電勢(shì)差將增大若將B極板向上平移稍許，夾角0將變大輕輕將細(xì)線剪斷，小球?qū)⒆鲂睊佭\(yùn)動(dòng)（第12題） （第13題）13.在地面附近，存在著一有界電場(chǎng)，邊界MN將某空間分成上下兩個(gè)區(qū)域I、11,在區(qū)域II中有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在區(qū)域I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v—t圖象如圖乙所示，已知重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力，貝9（）在t=2.5s時(shí)，小球經(jīng)過邊界MN小球受到的重力與電場(chǎng)力之比為3:5在小球向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，重力做的功與電場(chǎng)力做的功大小相等在小球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，小球的機(jī)械能與電勢(shì)能總和先變大再變小14?如圖所示，在兩條豎直邊界線所圍的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從左邊界的P點(diǎn)以某一水平速度射入電場(chǎng)，從右邊界的Q點(diǎn)射出，下列判斷正確的有（）粒子帶正電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C?粒子電勢(shì)能增大僅增大電場(chǎng)強(qiáng)度，粒子通過電場(chǎng)的時(shí)間不變（第14題） （第15題）15.如圖所示，兩對(duì)金屬板A、B和C、D分別豎直和水平放置，A、B接在電路中，C、D板間電壓為U.A板上O處發(fā)出的電子經(jīng)加速后，水平射入C、D板間，電子最終都能打在光屏M上.關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）S閉合，只向右移動(dòng)滑片P，P越靠近b端，電子打在M上的位置越高S閉合，只改變A、B板間的距離，改變前后，電子由O至M經(jīng)歷的時(shí)間相同S閉合，只改變A、B板間的距離，改變前后，電子到達(dá)M前瞬間的動(dòng)能相同S閉合后再斷開，只向左平移B，B越靠近A板，電子打在M上的位置越高16?如圖所示，水平放置的兩平行金屬板與一直流電源相連，一帶正電的粒子僅在重力和電場(chǎng)力作用下以某一初速度沿圖中直線從A運(yùn)動(dòng)到B,現(xiàn)將平行金屬板分別以O(shè)、O為圓心在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)相同角度后（角度不太大），粒子仍以原來的方式射入，貝y（）粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)粒子仍做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)粒子的電勢(shì)能可能增加，也可能減小三、非選擇題如圖甲所示，在y=0和y=2m之間有沿著x軸方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，MN為電場(chǎng)區(qū)域的上邊界，在x軸方向范圍足夠大.電場(chǎng)強(qiáng)度的變化如圖乙所示，取x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)正方向，現(xiàn)有一個(gè)帶負(fù)電的粒子，粒子的比荷為mm=1.0X10=C/kg，在t=0時(shí)刻以速度vo=5X102m/s從O點(diǎn)沿y軸正方向進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，不計(jì)粒子重力.求：粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間；粒子離開電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)；粒子通過電場(chǎng)區(qū)域后沿x方向的速度大小.如圖甲所示，在場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中存在著一半徑為R的圓形區(qū)域.O點(diǎn)為該圓形區(qū)域的圓心，A點(diǎn)是圓形區(qū)域的最低點(diǎn)，B點(diǎn)是圓形區(qū)域最右側(cè)的點(diǎn).在A點(diǎn)有放射源釋放出初速度大小不同、方向均垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向向右的正電荷，電荷的質(zhì)量為m、電荷量為q,不計(jì)電荷重力、電荷之間的作用力．若某電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡和圓形區(qū)域的邊緣交于P點(diǎn).如圖甲所示，ZPOA=8求該電荷從A點(diǎn)出發(fā)時(shí)的速率；若在圓形區(qū)域的邊緣有一接收屏CBD,如圖乙所示，C、D分別為接收屏上最邊緣的兩點(diǎn)，ZCOB=ZBOD=30°.求該屏上接收到的電荷的最大動(dòng)能和最小動(dòng)能.《帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》參考答案1、 解析：選D.當(dāng)可移動(dòng)介質(zhì)P向左勻速移出的過程中，介電常數(shù)減小，電容器電容變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電容器的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)不變，電荷量Q=CU減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電容器放電，電流方向MfR—N,M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.2、解析：選B.設(shè)油滴質(zhì)量為m,電荷量為q,兩板間距離為d,當(dāng)其靜止時(shí)，有mg；由題圖知，增大R1，UR1增大，油滴將向上加速，增大R2,油滴受力不變，仍保持靜止；由E=d知,15=20在垂直極板方向上，y=增大d,U不變時(shí)，E減小，油滴將向下加速；斷開電鍵S,電容器將通過R］、R2放電，兩板間場(chǎng)強(qiáng)變小，油滴將向下加速，故只有15=20在垂直極板方向上，y=x3、解析：選A.由OM=MN和t=產(chǎn)知,0解得：mp:%q=3:4,A正確.4、解析：選B.粒子不能到達(dá)B板，必須做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此粒子的運(yùn)動(dòng)應(yīng)為：加速f減速f反向加速f（加速f（反向）減速.故B正確.5、解析：選C.設(shè)粒子在電場(chǎng)中的加速度為a.第一次，粒子恰好從下極板的邊緣飛出，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，有L=v°t=v°t,d=2at2, d場(chǎng)后的豎直位移為y2,所用時(shí)間為t2,則y1=|at2, L=v1t1, y2=at1 ? t2, L=vj2, y1+y2=d,解得v1故C正確．6、解析：選D.帶正電的小球自坐標(biāo)原點(diǎn)沿著y軸正方向以初速度v0拋出后受到恒定的合力作用做勻變速運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)開始的一段時(shí)間內(nèi)合力與速度的夾角為鈍角，速度減小，A、B都錯(cuò)；小球自坐標(biāo)原點(diǎn)到M點(diǎn)，y方向在重力作用下做速度減小到零的勻變速運(yùn)動(dòng)，x方向在靜電力作用下做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，所以到M點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能不為零，C錯(cuò)；由動(dòng)能定理有：qEx=^mvN-2mv0>0,D正確．￡S7、解析：選A.由電容決定式C=4nkd知，電容與極板間距成反比，當(dāng)保持S不變時(shí)，增大d,電容減小，由電容定義式c=U知,板間電勢(shì)差增大，靜電計(jì)指針偏角e變大,a對(duì),b錯(cuò);由c=4nb知C與S成正比，當(dāng)d不變時(shí)，減小S,C減小，Q不變，由C=U知U增大，e變大，C、D均錯(cuò).8、 解析：選C.微粒向下偏轉(zhuǎn)，則微粒受到的電場(chǎng)力與重力的合力向下，若微粒帶正電，只要電場(chǎng)力小于重力，就不能確定A、B板所帶電荷的電性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于不能確定電場(chǎng)力的方向，因此不能確定電場(chǎng)力做功的正負(fù)，不能確定微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)電勢(shì)能的變化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)力與重力的合力一定向下，因此微粒受到的合外力做正功，根據(jù)動(dòng)能定理可知，微粒從M到N的過程中動(dòng)能增加，C項(xiàng)正確；由于不能確定除重力以外的力即電場(chǎng)力做的是正功還是負(fù)功，根據(jù)功能原理可知，不能確定微粒從M到N過程中機(jī)械能是增加還是減少，D項(xiàng)錯(cuò)誤.9、 解析：選C.設(shè)加速電場(chǎng)電壓為U0,偏轉(zhuǎn)電壓為U,極板長(zhǎng)度為L(zhǎng),間距為d,電子加速過程中，由U&=^2，得卩0=寸￥￡，電子進(jìn)入極板后做類平拋運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t=L,a=Uq,v=at,tan8=務(wù)，由此可判斷C正確.0U0d10、 解析：選C.兩球在豎直方向上都做自由落體運(yùn)動(dòng)，由于下落高度相同，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,A錯(cuò)；在水平方向上，兩球都做勻加速運(yùn)動(dòng)，由x=2at2可得：a”：Oq=2：1,則qp：Qq=2：1,C正確；電勢(shì)能的減少量：AEp:△EQ=(qpE?xp):(qQE?xQ)=4:1,B錯(cuò)；動(dòng)能增加量:(mgh+AEp):(mgh+AEq)<4:1,D錯(cuò).11、 解析：選C.由題中(p_x圖，畫出電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x變化的圖象及帶電粒子的v-t圖象，如圖所示，由圖可知A錯(cuò)誤；由牛頓第二定律知，粒子在P、Q兩點(diǎn)的加速度滿足ap=2aQ,B錯(cuò)誤；由v2-1圖象可知，粒子在P、Q兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間分別是〒t0和(3—邁)t0,其速度相等，C正確；粒子在P、Q兩點(diǎn)的功率P=Eqv，因電場(chǎng)強(qiáng)度不相同，故功率不同，D錯(cuò)誤.尸S12、 解析：選ABC.若將B極板向右平移稍許，d增大，根據(jù)C=4ntd，知電容器的電容將減小，￡S故A正確.若將B極板向下平移稍許，正對(duì)面積S減小，根據(jù)C=4Tkd，知電容將減小，因電容器帶電荷量Q不變，由U=Q，分析知板間電勢(shì)差增大，故B正確.若將B極板向上平移稍許，正對(duì)面積S減小，電容將減小，因電容器帶電荷量Q不變，由U=C，分析知板間電勢(shì)差增大，根據(jù)E=U知E增大，則小球所受的電場(chǎng)力增大，8將變大，故C正確.輕輕將細(xì)線剪斷，小球?qū)⒀刂亓εc電場(chǎng)力的合力方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤.13、 解析：選BC.由速度圖象可知，帶電小球在區(qū)域I與區(qū)域II中的加速度大小之比為3：2,由牛頓第二定律可知：F—gmg=2，所以小球所受的重力與電場(chǎng)力之比為3:5,B正確；小球在t=2.5s

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(chǎng)力的總功為零，故A錯(cuò)誤，C正確；因小球只受重力與電場(chǎng)力作用，所以小球的機(jī)械能與電勢(shì)能總和保持不變，D錯(cuò)誤．14、 解析：選AD.不計(jì)重力的帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)且沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而電場(chǎng)的寬度一定，故增大電場(chǎng)強(qiáng)度不會(huì)改變通過電場(chǎng)的時(shí)間，B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；沿場(chǎng)強(qiáng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可知粒子受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向一致，故粒子帶正電，A項(xiàng)正確；粒子位移方向與電場(chǎng)力方向夾角為銳角，電場(chǎng)力做正功，故粒子電勢(shì)能減小，C項(xiàng)錯(cuò).15、 解析：選CD?電子在A、B板間加速UBAe=2nv2,在C、D板間的偏轉(zhuǎn)位移y=1瓷茍=UL24dUUL24dUBA,S閉合，只向右移動(dòng)滑片P,UBA增大，偏轉(zhuǎn)位移y減小,電子打在M上的位置降低，選項(xiàng)Av錯(cuò)誤；設(shè)電子在A、B板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，A、B板間距離為dAB,則dAB=2t1，S閉合，只改變A、B板間距離，板間電壓U不變，v不變，t變化，從B板射出后水平方向勻速運(yùn)動(dòng)速度不變，電子由BA 1O到M經(jīng)歷的時(shí)間必然變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；S閉合，只改變A、B板間距離，板間電壓UBA不變，偏BA轉(zhuǎn)位移y相同，根據(jù)動(dòng)能定理知電場(chǎng)力做功相同，電子到達(dá)M瞬間的動(dòng)能相同，選項(xiàng)C正確；S閉合再斷開，A、再斷開，A、B板所帶電荷量不變，向左平移B板，板間距離減小，根據(jù)C=ES

r

4nkd_ABC增大，UBA=C，UBA減小，又y=2■md■③=4^可知電子打在M上的位置升高，選項(xiàng)D正確.CBAmd dUBA16、解析：選CD.剛開始時(shí)粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，mg=qE=qU，由受力分析可知，粒子在豎直方向上合力為零.如圖所示，平行金屬板順時(shí)針旋轉(zhuǎn)0角，則q^cose=qdcoSgeose=qd=mg，即豎直方向上的合力為0水平方向的合力為F=mgtane，故粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)C正確；由分析知電場(chǎng)力做正功，粒子的電勢(shì)能減小；同理，若平行金屬板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)0角，則粒子電勢(shì)能