高二物理練習(xí)：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題1．下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過加速電壓為U的電場(chǎng)后，哪種粒子的速率最大[]A．質(zhì)子 B．氘核 C．α粒子 D．鈉離子2．在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將質(zhì)子和α粒子由靜止釋放，若不計(jì)重力，當(dāng)它們獲得相同動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子經(jīng)歷的時(shí)間t1和α粒子經(jīng)歷的時(shí)間t2之比為[]A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶13．如圖3-2-19所示，質(zhì)量為m，帶電量為+q的滑塊，沿絕緣斜面勻速下滑，當(dāng)滑塊滑至豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)，滑塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[]A．繼續(xù)勻速下滑 B．將加速下滑C．將減速下滑 D．上述三種情況都有可能發(fā)生4．平行金屬板板長(zhǎng)為L(zhǎng)，相距為d，兩板間電勢(shì)差為U．帶電量為q，質(zhì)量為m的粒子以速度v垂直板間電場(chǎng)方向進(jìn)入板間電場(chǎng)區(qū)，并飛離出電場(chǎng)區(qū)域，則其側(cè)移y的大小為[]A．與板長(zhǎng)L成正比 B．與板間距離成反比C．與兩板間電勢(shì)差U成正比 D．與粒子初速度v成正比5．如圖3-2-20所示，兩平行金屬板間的距離為d，兩板間的電壓為U，今有一電子從兩板間的O點(diǎn)沿著垂直于板的方向射出到達(dá)A點(diǎn)后即返回，若OA距離為h，則此電子具有的初動(dòng)能是[]A．edh/UB．edhUC．Ue/（dh）D．ehU/d6．平行板電容器垂直于水平放置，板間的距離為d，電壓為U，每個(gè)板帶電量為Q．一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子從兩板上端中點(diǎn)以初速度v豎直向下射入電場(chǎng)，打在右板的M點(diǎn)．不計(jì)粒子的重力，現(xiàn)使右板向右平移d/2，而帶電粒子仍從原處射入電場(chǎng)，為了使粒子仍然打在M點(diǎn)，下列措施哪些可行[]A．保持Q、m、v不變，減小q B．保持Q、U、v不變，減小q/mC．保持Q、m、U不變，減小v D．保持Q、m、U不變，增大v7．兩帶有等量異種電荷的平行板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以平行于極板的方向進(jìn)入此電場(chǎng)，要使此粒子離開電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為原來的1/2（不計(jì)粒子所受重力），可采用方法為[]A．使粒子初速為原來2倍 B．使粒子初動(dòng)能為原來2倍C．使粒子初動(dòng)量為原來2倍 D．使兩板間電壓為原來2倍8．如圖3-2-21所示，在平板電容器A、B兩板上加上如圖所示的交變電壓，開始時(shí)B板電勢(shì)比A板高，這時(shí)兩板中間原來靜止的電子在電場(chǎng)力作用下開始運(yùn)動(dòng)，設(shè)A、B兩板間的距離足夠大，則下述說法中正確的是[]A．電子先向A板運(yùn)動(dòng)，然后向B板運(yùn)動(dòng)，再返向A板做周期性來回運(yùn)動(dòng)B．電子一直向A板運(yùn)動(dòng)C．電子一直向B板運(yùn)動(dòng)D．電子先向B板運(yùn)動(dòng)，然后向A板運(yùn)動(dòng)，再返回B板做周期性來回運(yùn)動(dòng)二、填空題9．經(jīng)過相同電場(chǎng)加速后的質(zhì)子和α粒子垂直于電場(chǎng)線的方向飛進(jìn)兩平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則它們通過該電場(chǎng)所用時(shí)間之比為______，通過該電場(chǎng)后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的角度的正切之比為．10．質(zhì)子和α粒子的質(zhì)量比為m1∶m2=1∶4，帶電量之比為q1∶q2=1∶2，當(dāng)它們從靜止開始由同一勻強(qiáng)電場(chǎng)加速，通過相同的位移，則它們的速度之比v1∶v2：=______，動(dòng)能比Ek1∶Ek2=______，動(dòng)量比p1∶p2=______．11．平行板電容器水平放置，板間的距離為d，一個(gè)半徑為r、密度為P的帶電油滴在兩板間．當(dāng)電容器的電壓為U時(shí)，該油滴在電場(chǎng)中做勻速運(yùn)動(dòng)，由此可知油滴的帶電量q=______C．12．一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的油滴從空中自由下落時(shí)間t1后，進(jìn)入水平放置的帶電極板間，再經(jīng)過時(shí)間t2速度為零，則電場(chǎng)力是重力的______倍．13．在真空中的A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距為L(zhǎng)，質(zhì)量分別為m和2m，它們由靜止開始運(yùn)動(dòng)，開始時(shí)點(diǎn)電荷A的加速度為a，經(jīng)過一段時(shí)間，點(diǎn)電荷B的加速度也為a，速率為v，那么這時(shí)點(diǎn)電荷A的速率為______，兩點(diǎn)電荷相距______，它們的電勢(shì)能減少了______．（不考慮重力的影響）三、計(jì)算、論述題14．在一個(gè)水平面上建立x軸，在過原點(diǎn)O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E=6×105N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個(gè)帶電量q=-5×10-8C，質(zhì)量m=10g的絕緣物塊，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v0=2m/s，如圖3-2-22所示，求物塊最終停止時(shí)的位置．（g取10m/s2）15．如圖3-2-23所示，一個(gè)帶電物體P，沿一個(gè)絕緣的傾斜軌道向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中P的帶電量保持不變．空間存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)（未在圖中畫出）．已知P經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為30J，經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)它的動(dòng)能減少了10J，機(jī)械能增加了20J，電勢(shì)能減少了35J，它繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度減為零．（1）在它從A到C的運(yùn)動(dòng)過程中，克服摩擦力做功多少？（2）它到達(dá)C點(diǎn)后還會(huì)不會(huì)向下運(yùn)動(dòng)？為什么？16．如圖3-2-24所示，A、B是兩塊相同的水平平行金屬板，相距為d，構(gòu)成電容為C的平行板電容器，B板接地，B板中有一個(gè)小孔，開始時(shí)A、B均不帶電，在B板小孔上方h處，不斷有小液珠從靜止開始自由下落（不計(jì)空氣阻力），每個(gè)液珠的電量為q、質(zhì)量為m，液珠經(jīng)小孔到達(dá)A板后被吸收，液珠的下落保持一定的間隙，即在前一液珠被A板吸收并達(dá)到靜電平衡后，后一液珠才繼續(xù)下落，試問有多少個(gè)液珠能落到A板上？17．如圖3-2-25所示，一條長(zhǎng)為l的細(xì)線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為m的帶電小球，將它置于一勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向是水平的，已知當(dāng)細(xì)線離開豎直位置的偏角為α?xí)r，小球處于平衡．（1）小球帶何種電荷？求出小球所帶電量．（2）如果使細(xì)線的偏角由α增大到j(luò)，然后將小球由靜止開始釋放，則j應(yīng)為多大，才能使細(xì)線到達(dá)豎直位置時(shí)小球的速度剛好為零？18．如圖3-2-26所示，在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，使一個(gè)帶負(fù)電荷的小球從斜軌道上的A點(diǎn)靜止滑下，若使小球通過半徑為R的圓軌道頂端的B點(diǎn)時(shí)不落下來，求至少應(yīng)使A點(diǎn)在斜軌道上的高度h為多少？設(shè)軌道是光滑而又絕緣的，小球的重力大于它所受的電場(chǎng)力．19．如圖3-2-27（1）中，A和B表示在真空中相距為d的兩平行金屬板，加上電壓后，它們之間的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，圖（2）表示一周期性的交變電壓的波形，橫坐標(biāo)代表時(shí)間t，縱坐標(biāo)代表電壓U，從t=0開始，電壓為一給定值U0，經(jīng)過半周期，突然變?yōu)?U0；再過半個(gè)周期，又突然變?yōu)閁0……如此周期性地交替變化．在t=0時(shí)，將上述交變電壓U加在A、B兩板上，使開始時(shí)A板電勢(shì)比B板高，這時(shí)在緊靠B板處有一初速為零的電子（質(zhì)量為m、電量為e）在電場(chǎng)作用下開始運(yùn)動(dòng)，要想使這個(gè)電子到達(dá)A板時(shí)具有最大的動(dòng)能，則交變電壓的頻率最大不能超過多少？20．如圖3-2-28所示，長(zhǎng)為l、相距為d的兩平行金屬板與一交流電源相連（圖中未畫出），有一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負(fù)電的粒子以初速度v0從板中央水平射入電場(chǎng)，從飛入時(shí)刻算起，A、B板間所加電壓的變化規(guī)律如圖所示，為了使帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度方向恰好平行于金屬板，問：（1）加速電壓值U0的取值范圍多大？（2）交變電壓周期T應(yīng)滿足什么條件？參考答案1．A2．A3．A4．BC5．D6．C7．B8．C14．物塊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，受滑動(dòng)摩擦力f=μmg=0.02N，方向向左和向左的電場(chǎng)力F=qE=0.03N做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)右行減速至0物塊通過位移為x1，由動(dòng)能定理由于F＞f，物塊減速至0后將先反向加速，出電場(chǎng)后，只受摩擦力，將再次減速為零．設(shè)出場(chǎng)后，物體位移為x2，由動(dòng)能定理Fx1-f（x1＋x2）=0-0解得：x2=0.2m所以物塊最后停在x=-0.2m處．15．物體P所受重力、電場(chǎng)力、摩擦力均為恒力，三力做功均與位移成正比，則物體動(dòng)能增量△EK∝位移s．P從A→B動(dòng)能減少10J，A→C動(dòng)能減少30J，說明：AC=3AB（1）A→B，電勢(shì)能減少35J，機(jī)