帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)試題帶答案解析

PAGE.PAGE.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題練習(xí)知識(shí)點(diǎn)：1．帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速：處理方法,可用動(dòng)能定理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律或用功能關(guān)系。qU=mvt2/2-mv02/2∴vt=,若初速v0=0,則v=。2．帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)：處理方法：靈活應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中作類平拋運(yùn)動(dòng),U、d、l、m、q、v0已知。<1>穿越時(shí)間:<2>末速度:<3>側(cè)向位移:〔4偏角：1、如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)、傾角為θ的光滑絕緣斜面處于電場(chǎng)中,一帶電量為+q、質(zhì)量為m的小球,以初速度v0從斜面底端A點(diǎn)開始沿斜面上滑,當(dāng)?shù)竭_(dá)斜面頂端B點(diǎn)時(shí),速度仍為v0,則〔A．A、B兩點(diǎn)間的電壓一定等于mgLsinθ/qB．小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于在A點(diǎn)的電勢(shì)能C．若電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),則該電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值一定為mg/qD．如果該電場(chǎng)由斜面中點(diǎn)正止方某處的點(diǎn)電荷產(chǎn)生,則該點(diǎn)電荷必為負(fù)電荷2、如圖所示,質(zhì)量相等的兩個(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中0點(diǎn)自由釋放后,分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn),若AB=BC,則它們帶電荷量之比q1：q2等于〔 A．1：2 B．2：1 C．1： D．：13．如圖所示,兩塊長(zhǎng)均為L(zhǎng)的平行金屬板M、N與水平面成α角放置在同一豎直平面,充電后板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的液滴沿垂直于電場(chǎng)線方向射人電場(chǎng),并沿虛線通過(guò)電場(chǎng)。下列判斷中正確的是<>。A、電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E＝mgcosα/qB、電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E＝mgtgα/qC、液滴離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能增量為-mgLtgαD、液滴離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能增量為-mgLsinα4．如圖所示,質(zhì)量為m、電量為q的帶電微粒,以初速度v0從A點(diǎn)豎直向上射入水平方向、電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。當(dāng)微粒經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速率為VB＝2V0,而方向與E同向。下列判斷中正確的是<>。A、A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為2mV02/qB、A、B兩點(diǎn)間的高度差為V02/2gC、微粒在B點(diǎn)的電勢(shì)能大于在A點(diǎn)的電勢(shì)能D、從A到B微粒作勻變速運(yùn)動(dòng)1．一個(gè)帶正電的微粒,從A點(diǎn)射入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,微粒沿直線AB運(yùn)動(dòng),如圖,AB與電場(chǎng)線夾角θ=30°,已知帶電微粒的質(zhì)量m=1.0×10－7kg,電量q=1.0×10－10C,A、B相距L=20cm．〔取g=10m/s2,結(jié)果保留二位有效數(shù)字求：〔1說(shuō)明微粒在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的性質(zhì),要求說(shuō)明理由．〔2電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向？〔3要使微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),微粒射入電場(chǎng)時(shí)的最小速度是多少？OvθE圖3-1-62．一個(gè)帶電荷量為－q的油滴,從O點(diǎn)以速度v射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,v的方向與電場(chǎng)方向成θ角,已知油滴的質(zhì)量為mOvθE圖3-1-6<1>最高點(diǎn)的位置可能在O點(diǎn)的哪一方？<2>電場(chǎng)強(qiáng)度E為多少？<3>最高點(diǎn)處<設(shè)為N>與O點(diǎn)的電勢(shì)差UNO為多少？3.如圖所示,水平放置的平行板電容器,原來(lái)兩板不帶電,上極板接地,它的極板長(zhǎng)L=0.1m,兩板間距離d=0.4cm,有一束相同微粒組成的帶電粒子流從兩板中央平行極板射入,由于重力作用微粒能落到下板上,已知微粒質(zhì)量為m=2×10-6kg,電量q=1×10-8C,電容器電容為C=10-6F．求<1>為使第一粒子能落點(diǎn)范圍在下板中點(diǎn)到緊靠邊緣的B點(diǎn)之內(nèi),則微粒入射速度v0應(yīng)為多少？LBLBm,qdv0Ax/m01.6V0Q3.24.86.41.63.2x/m01.6V0Q3.24.86.41.63.2y/m〔1指出小球帶何種電荷；〔2求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小；〔3求小球從O點(diǎn)拋出到落回x軸的過(guò)程中電勢(shì)能的改變量.5、如圖所示,一對(duì)豎直放置的平行金屬板A、B構(gòu)成電容器,電容為C。電容器的A板接地,且中間有一個(gè)小孔S,一個(gè)被加熱的燈絲K與S位于同一水平線,從絲上可以不斷地發(fā)射出電子,電子經(jīng)過(guò)電壓U0加速后通過(guò)小孔S沿水平方向射入A、B兩極板間。設(shè)電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,電子從燈絲發(fā)射時(shí)的初速度不計(jì)。如果到達(dá)B板的電子都被B板吸收,且單位時(shí)間內(nèi)射入電容器的電子數(shù)為n個(gè),隨著電子的射入,兩極板間的電勢(shì)差逐漸增加,最終使電子無(wú)法到達(dá)B板,求：〔1當(dāng)B板吸收了N個(gè)電子時(shí),AB兩板間的電勢(shì)差〔2A、B兩板間可以達(dá)到的最大電勢(shì)差<UO>〔3從電子射入小孔S開始到A、B兩板間的電勢(shì)差達(dá)到最大值所經(jīng)歷的時(shí)間。6．如圖所示是示波器的示意圖,豎直偏轉(zhuǎn)電極的極板長(zhǎng)L1=4cm,板間距離d=1cm。板右端距離熒光屏L2=18cm,〔水平偏轉(zhuǎn)電極上不加電壓,沒(méi)有畫出電子沿中心線進(jìn)入豎直偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度是v=1.6×107m/s,電子電量e=1.6×10-19C,質(zhì)量m=0.91×10-30kg。<1>要使電子束不打在偏轉(zhuǎn)電極上,加在豎直偏轉(zhuǎn)電極上的最大偏轉(zhuǎn)電壓U不能超過(guò)多大？<2>若在偏轉(zhuǎn)電極上加u=27.3sin100πt<V>的交變電壓,在熒光屏豎直坐標(biāo)軸上能觀察到多長(zhǎng)的線段？LL1L2OO'O'd7．兩塊水平平行放置的導(dǎo)體板如圖所示,大量電子〔質(zhì)量m、電量e由靜止開始,經(jīng)電壓為U0的電場(chǎng)加速后,連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入兩板之間。當(dāng)兩板均不帶電時(shí),這些電子通過(guò)兩板之間的時(shí)間為3t0；當(dāng)在兩板間加如圖所示的周期為2t0,幅值恒為U0的周期性電壓時(shí),恰好能使所有電子均從兩板間通過(guò)。問(wèn)：=1\*GB2⑴這些電子通過(guò)兩板之間后,側(cè)向位移的最大值和最小值分別是多少？4t0t03t02t4t0t03t02t0t0U0UU0圖８8、如圖８所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中一帶正電的小球以某一初速度從絕緣斜面上滑下,并沿與斜面相切的絕緣圓軌道通過(guò)最高點(diǎn)．已知斜面傾角為300,圓軌道半徑為Ｒ,勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向右,場(chǎng)強(qiáng)為Ｅ,小球質(zhì)量為m,帶電量為,不計(jì)運(yùn)動(dòng)中的摩擦阻力,則小球至少應(yīng)以多大的初速度滑下？在此情況下,小球通過(guò)軌道最高點(diǎn)的壓力多大？圖８9．〔20XX全國(guó)如圖所示,虛線a、b和c是某靜電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,它們的電勢(shì)分別為Ua、Ub和Uc,Ua＞Ub＞Uc．一帶正電的粒子射入電場(chǎng)中,其運(yùn)動(dòng)軌跡如實(shí)線KLMN所示,由圖１可知Ａ．粒子從Ｋ到Ｌ的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功Ｂ．粒子從Ｌ到Ｍ的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功Ｃ．粒子從Ｋ到Ｌ的過(guò)程中,電勢(shì)能增加Ｄ．粒子從Ｌ到Ｍ的過(guò)程中,動(dòng)能減少10．〔94年全國(guó)圖２中A、B是一對(duì)平行的金屬板。在兩板間加上一周期為T的交變電壓u。A板的電勢(shì)UA＝0,B板的電勢(shì)UB隨時(shí)間的變化規(guī)律為:在0到T/2的時(shí)間內(nèi),UB＝U0<正的常數(shù)>；在T/2到T的時(shí)間內(nèi),UB＝-U0；在T到3T/2的時(shí)間內(nèi),UB＝U0；在3T/2到2T的時(shí)間內(nèi)。UB＝-U0……,現(xiàn)有一電子從A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場(chǎng)區(qū)內(nèi)。設(shè)電子的初速度和重力的影響均可忽略,則Ａ．若電子是在t＝0時(shí)刻進(jìn)入的,它將一直向B板運(yùn)動(dòng)；Ｂ．若電子是在t＝T/8時(shí)刻進(jìn)入的,它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng),時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上；Ｃ．若電子是在t＝3T/8時(shí)刻進(jìn)入的,它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng),時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最后打在B板上；Ｄ．若電子是在t＝T/2時(shí)刻進(jìn)入的,它可能時(shí)而向B板、時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)。答案1、AD2、B3AD4ABD1．〔1微粒只在重力和電場(chǎng)力作用下沿AB方向運(yùn)動(dòng),在垂直于AB方向上的重力和電場(chǎng)力必等大反向,可知電場(chǎng)力的方向水平向左,如圖所示,微粒所受合力的方向由B指向A,與初速度vA方向相反,微粒做勻減速運(yùn)動(dòng)．〔2在垂直于AB方向上,有qEsinθ－mgcosθ=0所以電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.7×104N/C電場(chǎng)強(qiáng)度的方向水平向左〔3微粒由A運(yùn)動(dòng)到B時(shí)的速度vB=0時(shí),微粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度最小,由動(dòng)能定理得,mgLsinθ+qELcosθ=mvA2/2代入數(shù)據(jù),解得vA=2.8m/s〔2分2．<1>在O點(diǎn)的左方．<2>UNO=．<1>由動(dòng)能定理可得在O點(diǎn)的左方．<2>在豎直方向mgt=mvsinθ,水平方向qEt=mv+mvcosθ．<3>油滴由O點(diǎn)N點(diǎn),由qU－mgh=0,在豎直方向上,<v0sinθ>2=2gh．UNO=．3．<1>若第1個(gè)粒子落到O點(diǎn),由＝v01t1,＝gt12得v01＝2.5m/s．若落到B點(diǎn),由L＝v02t1,＝gt22得v02＝5m/s．故2.5m/s≤v0≤5m/s．<2>由L＝v01t,得t＝4×10-2s．＝at2得a＝2.5m/s2,有mg－qE=ma,E=得Q＝6×10-6C．所以＝600個(gè)．4：〔1小球帶負(fù)電〔2小球在y方向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng),在x方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),最高點(diǎn)Q的坐標(biāo)為〔1.6m,3.2m由①代入數(shù)據(jù)得〔1分由初動(dòng)量p=mv0②解得m=0.05kg又③④由③④代入數(shù)據(jù)得E=1×103N/C〔3由④式可解得上升段時(shí)間為t=0.8s所以全過(guò)程時(shí)間為代入③式可解得x方向發(fā)生的位移為x=6.4m由于電場(chǎng)力做正功,所以電勢(shì)能減少,設(shè)減少量為△E,代入數(shù)據(jù)得△E=qEx=1.6J5．〔1〔2U0〔3t=6．解：<1>①②③由以上三式,解得：④代入數(shù)據(jù),得U=91V⑤<2>偏轉(zhuǎn)電壓的最大值：U1=27.3V⑥通過(guò)偏轉(zhuǎn)極板后,在垂直極板方向上的最大偏轉(zhuǎn)距離：⑦設(shè)打在熒光屏上時(shí),亮點(diǎn)距O'的距離為y',則：⑧熒光屏上亮線的長(zhǎng)度為：l=2y'⑨代入數(shù)據(jù),解得l=3cm⑩t0t02tt0t02t03t0v1v2vyvv10tt02t03t04t0vy〔1,解得,〔2由此得,<2分>而8、解析：小球的受力如圖９所示,從圖中可知：,．所以帶電小球所受重力和電場(chǎng)力的合力始終垂直于斜面,小球在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),其中把小球看作處于垂直斜面向下的