2018年高中物理 第1章 靜電場 1.12 帶電粒子在電場中的加速習(xí)題 新人教版選修3-1.doc
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帶電粒子在電場中的加速 (答題時(shí)間:30分鐘) 1. 在電場強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場中,將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球由靜止開始釋放,帶電小球沿與豎直方向成θ角的方向做直線運(yùn)動. 關(guān)于帶電小球的電勢能ε和機(jī)械能W的判斷,不正確的是( ) A. 若sinθ<,則ε一定減小,W一定增加 B. 若sinθ=,則ε、W一定不變 C. 若sinθ=,則ε一定增加,W一定減小 D. 若tanθ=,則ε可能增加,W一定增加 2. 如圖所示,帶等量異號電荷的兩平行金屬板在真空中豎直放置,M、N為板間同一電場線上的兩點(diǎn)。一帶電粒子(不計(jì)重力)以速度vM經(jīng)過M點(diǎn)沿電場線方向向右運(yùn)動,且未與右側(cè)金屬板接觸,一段時(shí)間后,粒子以速度vN向左經(jīng)過N點(diǎn)。則下列說法正確的是( ) A. 電場中M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢 B. 粒子受到的電場力一定由M點(diǎn)指向N點(diǎn) C. 粒子在M點(diǎn)的速度一定比在N點(diǎn)的速度大 D. 粒子在M點(diǎn)的電勢能一定比在N點(diǎn)的電勢能大 3. 沿電場中某條直線電場線方向建立x軸,該電場線上各點(diǎn)電場強(qiáng)度E隨x的變化規(guī)律如圖所示,坐標(biāo)點(diǎn)0、x1、x2和x3分別與x軸上O、A、B、C四點(diǎn)相對應(yīng),相鄰兩點(diǎn)間距相等。一個(gè)帶正電的粒子從O點(diǎn)附近由靜止釋放,運(yùn)動到A點(diǎn)處的動能為Ek,僅考慮電場力作用。則下列說法正確的是( ) A. 從O點(diǎn)到C點(diǎn),電勢先升高后降低 B. 粒子先做勻加速運(yùn)動,后做變加速運(yùn)動 C. 粒子在AB段電勢能變化量大于BC段的 D. 粒子運(yùn)動到C點(diǎn)時(shí)動能小于3Ek 4. 空間存在某電場,一帶負(fù)電的粒子僅在電場力作用下從x1處沿x軸負(fù)方向運(yùn)動。粒子質(zhì)量為m,初速度大小為v0,其電勢能Ep隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系如圖所示,圖線關(guān)于縱軸左右對稱,以無窮遠(yuǎn)處為零電勢能點(diǎn),粒子在原點(diǎn)0處電勢能為E0,在x1處電勢能為E1,則下列說法中正確的是( ) A. 坐標(biāo)原點(diǎn)0處兩側(cè)電場方向相反 B. 粒子經(jīng)過x1、-x1處速度相同 C. 由x1運(yùn)動到0過程電場力做正功 D. 若粒子能夠沿x軸負(fù)方向運(yùn)動越過0點(diǎn),一定有v0> 5. AB是電場中的一條電場線,若將一負(fù)電荷從A點(diǎn)處自由釋放,負(fù)電荷沿電場線從A到B運(yùn)動過程中的速度圖線如圖所示,則A、B兩點(diǎn)的電勢高低和場強(qiáng)的大小關(guān)系是( ) A. A>B ,EA>EB B. A>B ,EA<EB C. A<B ,EA>EB D. A<B ,EA<EB 6. 如圖所示,兩個(gè)帶等量正電荷的相同小球,固定在絕緣、粗糙的水平面上A、B兩點(diǎn),O是AB的中點(diǎn)。帶正電的小滑塊從C點(diǎn)由靜止釋放,在電場力作用下向O點(diǎn)運(yùn)動,則滑塊從C點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)的過程中( ) A. 電勢能不斷增大 B. 電場力先做正功后做負(fù)功 C. 加速度不斷減小 D. 速度先增大后減小 7. 如圖所示,傾斜放置的平行板電容器兩極板與水平面夾角為θ ,極板間距為d,一帶負(fù)電的微粒質(zhì)量為m、帶電荷量為q,從極板M的左邊緣A處以初速度v0水平射入,沿直線運(yùn)動并從極板N的右邊緣B處射出,則下列說法正確的是( ) A. 微粒到達(dá)B點(diǎn)時(shí)動能為 B. 微粒的加速度大小等于 C. 兩極板的電勢差 D. 微粒從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程電勢能減少 8. A、B為兩個(gè)完全一樣的面積足夠大的金屬薄板,其中A板上有一小孔?,F(xiàn)讓A、B兩板水平正對放置,兩板間距離為d,且使A、B兩板與電源兩極保持相連。讓質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的小球從A孔正上方與A相距為d的O處由靜止釋放,小球剛好不能與B 板接觸。若保持A板不動,將B板向上移動,使A、B間距離為0.5d,仍讓小球從O處由靜止釋放,求小球從O下落的最大距離。(設(shè)重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力) 9. 如下圖所示,BC是半徑為R=1m的1/4圓弧形光滑且絕緣的軌道,位于豎直平面內(nèi),其下端與水平絕緣軌道平滑連接,整個(gè)軌道處在水平向左的勻強(qiáng)電場中,電場強(qiáng)度為E=2.010-4N/C,今有一質(zhì)量為m=1kg、帶正電q=1.010-4C的小滑塊,(體積很小可視為質(zhì)點(diǎn)),從C點(diǎn)由靜止釋放,滑到水平軌道上的A點(diǎn)時(shí)速度減為零。若已知滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,求: (1)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的速度大??; (2)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)圓弧軌道B點(diǎn)受到的壓力大?。? (3)水平軌道上A、B兩點(diǎn)之間的距離。 1. ACD 解析:若sinθ<,電場力可能做正功,也可能做負(fù)功,所以ε可能減小也可能增大、W可能增大也可能減小,故A錯(cuò)誤。若sinθ=,則電場力與速度方向垂直,電場力不做功,ε不變化、W一定守恒。故B正確,C錯(cuò)誤。若tanθ=,則電場力沿水平方向,且和重力的合力與速度方向同向,電場力做正功ε減少,W一定增加,D錯(cuò)誤;此題選錯(cuò)誤選項(xiàng),故選ACD。 2. C 解析:由題意可知,粒子從M點(diǎn)向右做減速運(yùn)動,當(dāng)速度減到零時(shí)反向加速,故粒子所受的電場力向左,即由N點(diǎn)指向M點(diǎn);粒子由M到N的過程電場力做負(fù)功,動能減少,電勢能增加,故M點(diǎn)的電勢能小于N點(diǎn)的電勢能,但是由于粒子的電性不確定,故無法比較M、N兩點(diǎn)的電勢高低;故選C。 3. CD 解析:由題意知,帶正電的粒子受電場力方向沿x軸正方向,由圖知,從O點(diǎn)到C點(diǎn),電場的方向不變,電勢一直降低,所以A錯(cuò)誤;由圖知,電場強(qiáng)度一直在變,粒子受電場力大小在變,所以粒子一直做變加速運(yùn)動,所以B錯(cuò)誤;由圖知AB段電場強(qiáng)度的平均值大于BC段的場強(qiáng)平均值,而位移相同,所以在BC段電場力做功較多,電勢能的變化量較大,所以C正確;根據(jù)E-x圖象與坐標(biāo)軸所圍面積表示兩點(diǎn)間的電勢差,由圖知,AC間圖線所圍面積小于OA間的2倍,根據(jù)動能定理知粒子運(yùn)動到C點(diǎn)時(shí)動能小于3Ek,所以D正確。 4. ABD 解析:一帶負(fù)電的粒子從x1向0點(diǎn)運(yùn)動時(shí),電勢能都增加,電場力都做負(fù)功,電場線的方向由x1→0,C錯(cuò)誤;而從0向-x1運(yùn)動時(shí),電勢能減小,電場力做正功,電場線的方向由-x1→0,A正確;由于帶負(fù)電的粒子在x1、-x1處具有的電勢能相等,因此這兩點(diǎn)處于相同的等勢面上,從x1到-x1過程中,電場力做功等于零,根據(jù)動能定理,可知粒子經(jīng)過x1、-x1處速度相同,B正確;若能從x1運(yùn)動到0,且運(yùn)動到0點(diǎn)時(shí)的速度恰好為零,根據(jù)動能定理有,可得,若能越過0點(diǎn),則運(yùn)動到0點(diǎn)時(shí)的速度大于零,則,D正確。 5. C 解析:負(fù)電荷受力方向與電場方向相反,故電場線方向應(yīng)該是由B→A,順著電場線方向,電勢依次降低,故A<B;v-t圖象中斜率的大小表示加速度的大小,則aA>aB,而a=,故EA>EB。選項(xiàng)C正確。 6. C 解析:等量同種正點(diǎn)電荷形成的電場,連線上面中點(diǎn)電場強(qiáng)度最小等于0,從兩端到中點(diǎn),電場強(qiáng)度逐漸減小,帶正電的滑塊從C點(diǎn)由靜止釋放,OA部分電場線從A指向O,正電荷受力方向與電場線方向相同,所以從C點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)的運(yùn)動過程電場力做正功,電勢能減小,選項(xiàng)AB錯(cuò)。根據(jù)動能定理,電場力做正功,動能增大速度增大,選項(xiàng)D錯(cuò)。運(yùn)動過程中電場強(qiáng)度逐漸變小,電場力逐漸變小,加速度逐漸減小,選項(xiàng)C對。 7. C 解析:微粒在運(yùn)動過程中,受力如圖所示 由于微粒受力不在一條直線上,因此不可能做勻速直線運(yùn)動,到達(dá)B點(diǎn)的動能一定不是,因此A錯(cuò)誤;將電場力分解到水平方向和豎直方向上,可知,,,因此加速度大小為,B錯(cuò)誤;電容器內(nèi)的電場強(qiáng)度,因此兩極板間的電勢差為,C正確,從A向B運(yùn)動的過程中,由于電場力做負(fù)功,電勢能增加,D錯(cuò)誤。 8. 解:設(shè)A、B兩板間的電壓為U。A、B兩板間距離為d時(shí),對小球運(yùn)動的整個(gè)過程,由動能定理得: mg?2d-qU=0 則得:qU=2mgd 當(dāng)A、B兩板間距離為時(shí),設(shè)小球從O下落的最大距離為h。 A板與小球下落最低點(diǎn)間的電壓為U′,由動能定理得: mgh-q U′=0 而 聯(lián)立解得: 9. 解:(1)小滑塊從C到B的過程中,只有重力和電場力做功。設(shè)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的速度為,根據(jù)動能定理有,整理得=4m/s 。 (2)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)圓弧軌道B點(diǎn)受到的壓力大小應(yīng)等于滑塊通過B點(diǎn)時(shí)圓弧軌道對其的支持力大小,設(shè)圓弧軌道對滑塊的支持力大小為F,則有,代入數(shù)值有F=26(N); (3)設(shè)A、B兩點(diǎn)之間的距離為x,則由動能定理有,代入數(shù)值有x=2m。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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