2018年高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 1.12 帶電粒子在電場(chǎng)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(chǎng)中的加速 （答題時(shí)間：30分鐘） 1. 在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球由靜止開(kāi)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(dòng). 關(guān)于帶電小球的電勢(shì)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(hào)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(chǎng)線上的兩點(diǎn)。一帶電粒子（不計(jì)重力）以速度vM經(jīng)過(guò)M點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向向右運(yùn)動(dòng)，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(guò)N點(diǎn)。則下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 電場(chǎng)中M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì) B. 粒子受到的電場(chǎng)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(shì)能一定比在N點(diǎn)的電勢(shì)能大 3. 沿電場(chǎng)中某條直線電場(chǎng)線方向建立x軸，該電場(chǎng)線上各點(diǎn)電場(chǎng)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(duì)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(dòng)到A點(diǎn)處的動(dòng)能為Ek，僅考慮電場(chǎng)力作用。則下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 從O點(diǎn)到C點(diǎn)，電勢(shì)先升高后降低 B. 粒子先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做變加速運(yùn)動(dòng) C. 粒子在AB段電勢(shì)能變化量大于BC段的 D. 粒子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能小于3Ek 4. 空間存在某電場(chǎng)，一帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下從x1處沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。粒子質(zhì)量為m，初速度大小為v0，其電勢(shì)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(duì)稱(chēng)，以無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)能點(diǎn)，粒子在原點(diǎn)0處電勢(shì)能為E0，在x1處電勢(shì)能為E1，則下列說(shuō)法中正確的是（ ） A. 坐標(biāo)原點(diǎn)0處兩側(cè)電場(chǎng)方向相反 B. 粒子經(jīng)過(guò)x1、－x1處速度相同 C. 由x1運(yùn)動(dòng)到0過(guò)程電場(chǎng)力做正功 D. 若粒子能夠沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)越過(guò)0點(diǎn)，一定有v0＞ 5. AB是電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，若將一負(fù)電荷從A點(diǎn)處自由釋放，負(fù)電荷沿電場(chǎng)線從A到B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度圖線如圖所示，則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)高低和場(chǎng)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(chǎng)力作用下向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則滑塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過(guò)程中（ ） A. 電勢(shì)能不斷增大 B. 電場(chǎng)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(dòng)并從極板N的右邊緣B處射出，則下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 微粒到達(dá)B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為 B. 微粒的加速度大小等于 C. 兩極板的電勢(shì)差 D. 微粒從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程電勢(shì)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。現(xiàn)讓A、B兩板水平正對(duì)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(dòng)，將B板向上移動(dòng)，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(chǎng)中，電場(chǎng)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(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2，求： （1）滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大?。? （2）滑塊通過(guò)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(chǎng)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(chǎng)力與速度方向垂直，電場(chǎng)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(chǎng)力沿水平方向，且和重力的合力與速度方向同向，電場(chǎng)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(dòng)，當(dāng)速度減到零時(shí)反向加速，故粒子所受的電場(chǎng)力向左，即由N點(diǎn)指向M點(diǎn)；粒子由M到N的過(guò)程電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減少，電勢(shì)能增加，故M點(diǎn)的電勢(shì)能小于N點(diǎn)的電勢(shì)能，但是由于粒子的電性不確定，故無(wú)法比較M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)高低；故選C。 3. CD 解析：由題意知，帶正電的粒子受電場(chǎng)力方向沿x軸正方向，由圖知，從O點(diǎn)到C點(diǎn)，電場(chǎng)的方向不變，電勢(shì)一直降低，所以A錯(cuò)誤；由圖知，電場(chǎng)強(qiáng)度一直在變，粒子受電場(chǎng)力大小在變，所以粒子一直做變加速運(yùn)動(dòng)，所以B錯(cuò)誤；由圖知AB段電場(chǎng)強(qiáng)度的平均值大于BC段的場(chǎng)強(qiáng)平均值，而位移相同，所以在BC段電場(chǎng)力做功較多，電勢(shì)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(shì)差，由圖知，AC間圖線所圍面積小于OA間的2倍，根據(jù)動(dòng)能定理知粒子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)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(dòng)時(shí)，電勢(shì)能都增加，電場(chǎng)力都做負(fù)功，電場(chǎng)線的方向由x1→0，C錯(cuò)誤；而從0向－x1運(yùn)動(dòng)時(shí)，電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做正功，電場(chǎng)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(shì)能相等，因此這兩點(diǎn)處于相同的等勢(shì)面上，從x1到－x1過(guò)程中，電場(chǎng)力做功等于零，根據(jù)動(dòng)能定理，可知粒子經(jīng)過(guò)x1、－x1處速度相同，B正確；若能從x1運(yùn)動(dòng)到0，且運(yùn)動(dòng)到0點(diǎn)時(shí)的速度恰好為零，根據(jù)動(dòng)能定理有，可得，若能越過(guò)0點(diǎn)，則運(yùn)動(dòng)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(chǎng)方向相反，故電場(chǎng)線方向應(yīng)該是由B→A，順著電場(chǎng)線方向，電勢(shì)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(chǎng)，連線上面中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小等于0，從兩端到中點(diǎn)，電場(chǎng)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(chǎng)線從A指向O，正電荷受力方向與電場(chǎng)線方向相同，所以從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)AB錯(cuò)。根據(jù)動(dòng)能定理，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增大速度增大，選項(xiàng)D錯(cuò)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸變小，電場(chǎng)力逐漸變小，加速度逐漸減小，選項(xiàng)C對(duì)。 7. C 解析：微粒在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)的動(dòng)能一定不是，因此A錯(cuò)誤；將電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度，因此兩極板間的電勢(shì)差為，C正確，從A向B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)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(duì)小球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程，由動(dòng)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(dòng)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(guò)程中，只有重力和電場(chǎng)力做功。設(shè)滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為，根據(jù)動(dòng)能定理有，整理得=4m/s 。 （2）滑塊通過(guò)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(guò)B點(diǎn)時(shí)圓弧軌道對(duì)其的支持力大小，設(shè)圓弧軌道對(duì)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(dòng)能定理有，代入數(shù)值有x=2m。