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1、1.9 带电粒子在电场中的运动1、如图所示,在某一真空中,只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场,在竖直平面内有初速度为 v 0 的带电微粒,恰能沿图示虚线由 A 向 B 做直线运动.那么()A.微粒带正、负电荷都有可能B.微粒做匀减速直线运动C.微粒做匀速直线运动D.微粒做匀加速直线运动2、如图所示,三块平行放置的带电金属薄板 A、B、C 中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P 点.由 Q 点静止释放的电子恰好能运动到 P 点.现将
2、;C 板向右平移到 P ' 点,则由 O点静止释放的电子()A.运动到 P 点返回B.运动到 P 和 P ' 点之间返回C.运动到 P ' 点返回D.穿过 P ' 点3、如图,P 为固定的点电荷,虚线是以 P 为圆心的两个圆。带电粒子 Q 在 P 的电场中运动。运动轨迹与两圆在同一平面内, a、b、c
3、60;为轨迹上的三个点。若 Q 仅受 P 的电场力作用,其在 a、b、c 点的加速度大小分别为 a 、a 、a ,速度大小分别为 v 、v 、v ,则()abcabcA. a > a > a , v > v > vabcacbB. a > a > a ,
4、 v > v > vabcbcaC. a > a > a , v > v > vbcabcaD. a > a > a , v > v > vbcaacb4 在匀强电场中,将一质量为 m,电荷量为 q 的带正电小球由静止释放,其运动
5、轨迹为直线 MN,该直线与竖直方向的夹角为 ,如图所示。设匀强电场的电场强度大小为 E,下列说法正确的是()A.若,则电场强度为最大值B.若,则电场强度为最小值C.若,则电场方向是唯一的D.若,则电场方向是唯一的5、如图所示,一价氢离子(1 H )和二价氦离子 (4 He )的混合体,经同一加速电场后,垂直射入1 2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6、如图甲所示,在两极板 a、b
6、之间有一静止的电子,当在 a、b 之间加上如图乙所示的变化电压时(开始时 a 板带正电),电子的运动情况是(不计重力,板间距离足够大,a、b 间电压大小不变)()A.电子一直向 a 板运动B.电子一直向 b 板运动C.电子先向 a 板运动,再返回一直向 b 板运动D.电子在两板间做周期性往返运动7、如图所示,三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面,电势值分别为 10V、20V、30V,实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,a、b、c
7、0;是轨迹上的三个点,下列说法正确的是()A.粒子在三点的电势能大小关系为 Epc<Epa<EpbB.粒子在三点所受的电场力不相等C.粒子必先过 a,再到 b,然后到 cD.粒子在三点所具有的动能大小关系为 Ekb>Eka>Ekc8、如图所示,在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面,斜面上有一带电金属块沿斜面滑下,已知在金属块滑下的过程中动能增加了 12J,金属块克服摩擦力做功 8J,重力做功 24J,则以下判断正确的是()A.金属块带负电荷B.静电力做功 4JC.金属块的电势能与动能
8、之和增加了 16JD.金属块的机械能减少 12J9、如图所示,矩形区域 ABCD 内存在竖直向下的匀强电场,两个带正电的粒子 a 和 b 以相同的水平速度射入电场,粒子 a 由顶点 A 射入,从 BC 的中点 P 射出,粒子 b 由 AB 的中点 O 射入,从顶点 C 射出.若不计重力,则()A.a 和 b 在电场中运动的时间之
9、比为 1:2B.a 和 b 在电场中运动的时间之比为 2: 1C.a 和 b 的比荷之比为 1:8D.a 和 b 的比荷之比为 8:110、如图所示,真空中存在一个水平向左的匀强电场,场强大小为 E . 一根不可伸长的绝缘细线长为 l ,细线一端拴一个质量为 m 、电荷量为 q 的带负电小球,另一端固定在 O 点,把小球拉到使细线水平的位置
10、0;A ,由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平方向成q = 60° 角的位置 B 时速度为零.以下说法中正确的是 ()A.小球在 B 位置处于平衡状态B.小球受到的重力与电场力的关系是 3Eq = mgC.小球将在 A B 之间往复运动,且幅度将一直不变D.小球从 A 运动到 B 过程中,电场力对其做的功为 - 1 qEl211、如图所示，水平放置的两块平行金属板长
11、 l=5cm，两板间距 d=1cm，两板间电压为 U=90V，且上板带正电，一个电子沿水平方向以速度 v0=2.0×107m/s，从两板中央射入，（电子质量m=9.0×10-31kg，电子电量值 q=1.6×10-19C）求：（1）电子飞出金属板时侧位移 y0 是多少？（2）电子离开电场后，打在屏上的 P 点，若 s=10cm，求 OP 的长12、如图所示,长 L = 1.2m 、质量 M
12、0;= 3kg 的木板静止放在倾角为 37° 的光滑斜面上,质量m = 1kg 、带电荷量 q = +2.5 ´10-4 C 的物块放在木板的上端,木板和物块间的动摩擦因数m = 0.1 ,所在空间加有一个方向垂直斜面向下、场强 E = 4.0 ´104N/C 的匀强电场.现对木板施加一平行于斜面向上的拉力 F = 10.8N&
13、#160;.取 g = 10m/s 2 , cos37° = 0.8 , sin37° = 0.6 ,斜面足够长.1.物块经多长时间离开木板?2.求物块离开木板时木板获得的动能.3.求物块在木板上运动的过程中,由于摩擦而产生的内能.1 答案及解析：答案：B解析：微粒做直线运动的条件是速度方向与合外力的方向在同一条直线上,微粒只有受到水平向左的电场力时才能使合外力方向与速度方向相反且在同一条直线上,由此可知微粒所受的电场力的方向与场强方向
14、相反,则微粒必带负电且运动过程中微粒做匀减速直线运动,故B 项正确.2 答案及解析：答案：A解析：由题意可知，电子在 A、B 板间的电场中加速运动，在B、C 板间的电场中减速运动，设 A、B 板间的电压为 U、B、C 板间的电场强度为E、M、P 两点间的距离为 d,则有 eU - eEd = 0 ，若将 C 板向右平移到 P'点， B、C 两 板 所
15、 带 电 荷 量 不变 ， 由 E = UQ4kQ=dC de S0r可知， B、C 两板 间的电场强度不变，由此可以判断，电子在 A、B 板 间加速运动后，在 B、C 板间减速运动，到达P 点时速度为零，然后返回，A 正确， BCD 错误。解析：粒子只受点电荷的库仑力作用,由牛顿第二定律得
16、0;a = F3 答案及解析：答案：DkQq1, F =,联立得 a µmr 2r 2由图知 r < r < r ,故 a < a < a 粒子受力指向轨迹的凹侧,由题意可知两虚线圆为等势acbbca,线, P、Q 带同种电荷,则带电粒子 Q 动能与电势能之和不变,则有 Eka>
17、0;E > E ,则kc kbqUmv2qUv > v > v ,D 正确.acb4 答案及解析：答案： C解析：小球做直线运动的条件是合外力方向与速度方向在一条直线上,即垂直于速度方向的合 外 力为 零 , 静电力 最 小值 就 等于 重力 垂 直于 速 度方 向的 分 力 ,即
18、,同时电场方向也是唯一的,选项 C 正确。5 答案及解析：答案：B2md 21解析：设加速电场的宽度为 d ,离子在加速电场中运动时间 t =,经加速电场后速度111v =2qU 1 设偏转电场的极板长为 L ,极板间距离为 d ,离子在偏转电场中运动时间02LmL2t =,由于两离子的比荷不相同,可知两离子通过电场的时间不相同,它们先后2011 qUL2U L22 ×=2到达屏上.经偏转电场后,
19、离子的偏移量 y =×,可知两离子到达屏上同2 mdv22d U2021一点,故选项 B 正确.6 答案及解析：答案：D解析：在 0 0.1s时间内,电子受到的电场力方向向上,则向上做匀加速直线运动,在0.1 0.2s时间内,电子受到的电场力方向向下,向上做匀减速直线运动,0.2s 时刻速度为零;在 0.2 0.3s 时间内,电子受到的电场力方向向下,向下做匀加速直线运动,在 0.3 0.4
20、s 时间内,电子受到的电场力方向向上,向下做匀减速直线运动,接着重复前面的运动,故电子在两板间做周期性往返运动.故选 D.7 答案及解析：答案：A解析：8 答案及解析：答案：CD解析：9 答案及解析：答案：AD解析：两个粒子在水平方向上做匀速直线运动,a、b 两粒子的水平位移之比为 1:2,根据2x = v t 可知运动时间之比为 1:2.粒子在竖直方向上做匀加速直线运动,根据 y = 10at 2 ,两b粒子在竖直方向的位移
21、之比为 2:1,则 a、 的加速度之比为 8:1,根据牛顿第二定律知加速度a = qEm,加速度之比等于两粒子的比荷之比,则两粒子的比荷之比为 8:1.故 A、D 正确,B、C错误.10 答案及解析：答案：CD解析：据题意,小球受到重力、拉力和向右的电场力,当小球从起始位置到速度为 0 的位置 B ,由动能定理可知这个过程中重力做的正功与电场力做的负功相等,即mgl sin 600 = qEl (1
22、0;- cos 600 )=12qEl ,故选项 D 正确;由于电场力是重力的根号3 倍,由于在 B 点时,电场力和重力沿垂直于半径方向的分力不相等,且两分力满足BqE sin q > mg cosq ,故小球将反向运动,故选项 A、 错误;当小球运动到最高点时速度又再次为 0,将反向运动,故选项 C 正确。考点:本题考查动能定理和曲线运动。11 答案及解析：答案：（1）竖直方向做
23、匀加速直线运动，根据电容器电压与电场的关系得：E= U =9000V/mdF=Eq=9000×1.6×10-19=1.44×10-15N又因为 F=ma所以 a= F =1.6×1015m/s2m水平方向做匀速运动，故 t= L =2.5×10-9sv0所以 y0= 12 at 2=0.005m（2）竖直方向速度 v = at = 4 ´
24、;106 m / s1从平行板出去后做匀速直线运动，水平和竖直方向都是匀速运动，v2 ´ 107水平方向：s 0.1t = = s = 5 ´ 10-9 s10竖直方向 PM=v1t1=0.02mPO=PM+MO=PM+y=0.025m解析：12 答案及解析：答案：1.设物块的加速度为 a
25、 ,木板的加速度为 a ,由牛顿第二定律可得12对物块有 mg sin 37° - m (mg cos37 ° + qE) = ma1又 1对木板有 Mg sin 37° + m (mg cos37 ° + qE) - F = Ma21a
26、;t 2 -a t 2 = L2122联立解得物块离开木板所用时间 t =2s .2.物块离开木板时木板的速度 v = a t = 3 2m/s22其动能为 Ek2 =12Mv 2 = 27J .23.由于摩擦而产生的内能为 Q = F x = m (mg cos37 ° + qE ) × L = 2.16J .f相解析：