1、简答题 一个带电粒子以初速度
与水平方向成q 角(sinq =0.6)斜向上射入某匀强电场区域,粒子进入电场区域后沿直线运动.已知:粒子的质量为m=7.5×
kg,带电量q=4×
C,取
,带电粒子所受的重力不能忽略.
(1)要使带电粒子进入电场后沿直线运动,求:该电场电场强度的最小值及方向.
(2)当电场强度为最小值时,通过计算说明该粒子进入这个电场区域后运动的性质.
?
参考答案:(1)1.5×
N/C 方向:垂直于
斜向上.(2)
本题解析:(1)带电粒子受重力和电场力如图所示. (2分)
要使带电粒子沿直线运动,其初速度方向必与合外力方向共线,必须使粒子在垂直于运动直线方向上所受合力为零.要使电场强度最小,匀强电场方向应垂直于运动直线(或
)向上,即:使电场力与重力在垂直于运动直线方向上的分力互相平衡. (2分)
设E为满足条件的电场强度的最小值并满足方程:
(2分)
得:
(2分)
代入数据:E=1.5×
N/C (2分)
方向:垂直于
斜向上. (2分)
(2)由于粒子所受重力、电场力均为恒力,所以粒子的加速度恒定.粒子所受的合外力方向与
方向相反,所以粒子做匀减速运动. (3分)
由:mgsinq =ma解得:
(3分)

本题难度:一般
2、选择题 如图所示,平行金属板A、B间加速电压为U1,C、D间的偏转电压为U2,M为荧光屏。今有电子(不计重力)从A板由静止开始经加速和偏转后打在与荧光屏中心点O相距为Y的P点,电子从A板运动到荧光屏的时间为t。下列判断中正确的是

A.若只增大U1,则Y增大,t增大
B.若只增大U1,则Y减小,t减小
C.若只减小U2,则Y增大,t增大
D.若只减小U2,则Y减小,t减小
参考答案:B
本题解析:粒子在加速电场中只有电场力做功,根据动能定理有:eU1=
mv02
电子在偏转电场中做类平抛运动,离开电场的时间:
加速度:
竖直方向的位移:
由几何关系知:
,故y与Y成正比,若只增大U1,则Y减小;电子从A板运动到荧光屏的时间由电子出离电场的速度决定,而
,故若只增大U1,则v0减小,则t减小,选项B正确。
考点:带电粒子在电场中的加速极偏转.
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,光滑水平桌面上有A、B两个带电小球(可以看成点电荷),A球带电量为+2q,B球带电量为-q,由静止开始释放后A球加速度大小为B球的两倍。现在AB中点固定一个带电C球(也可看作点电荷),再由静止释放A、B两球,结果两球加速度大小相等。则C球带电量为

A.
? B.
? C.
? D.
参考答案:AD
本题解析:A、B两个带电小球带异号电荷,相互吸引,根据由静止开始释放后A球加速度大小为B球的两倍,由牛顿第二定律可知B球质量为A球的两倍。现在AB中点固定一个带电C球,设C球带电量为Q,A、B两个带电小球之间距离为2r,A球质量为m,B球质量为2m。若两球加速度方向相反,对A球,由牛顿第二定律,k
-k
=ma;对B球,由牛顿第二定律,k
+k
=2ma;联立解得:Q=
,选项A正确。若两球加速度方向相同,对A球,由牛顿第二定律,k
-k
?=ma;对B球,由牛顿第二定律,k
+k
=2ma;联立解得:Q=
,选项D正确。
本题难度:一般
4、计算题 如图所示,在两条平行的虚线内存在着宽度为L、场强为E的匀强电场,在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏。现有一电荷量为+q、质量为m的带电粒子(重力不计),以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中,v0方向的延长线与屏的交点为O。试求:
(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间;
(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tanα;
(3)粒子打到屏上的点P到O点的距离x。

参考答案:解:(1)根据题意,粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动,所以粒子从射入到打到屏上所用的时间t=
(2)设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为vy
根据牛顿第二定律,粒子在电场中的加速度为:a=
所以vy=a
所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tanα=
(3)设粒子在电场中的偏转距离为y,则
y=
又x=y+Ltan α
解得:x=
本题解析:
本题难度:困难
5、选择题 在地面上空中有方向未知的匀强电场,一带电量为-q的小球以某一速度由M点沿如图所示的轨迹运动到N点.由此可知( )

A.小球所受的电场力一定大于重力
B.小球的动能、电势能和重力势能之和保持不变
C.小球的机械能保持不变
D.小球的动能一定减小
参考答案:AB
本题解析:小球在重力和电场力的作用下做曲线运动,根据曲线运动的条件可得出小球受合力的方向指向轨迹内侧,即可得出两力的大小关系
A、由图可知,小球向上偏转,小球受合力的方向指向轨迹内侧,粒子只受重力和电场力,所以小球所受的电场力一定大于重力;正确
B、小球增加的机械能是由电场力做功转化来的,而电场力做的功等于减少的电势能,由能量守恒定律可知,小球的动能、电势能和重力势能之和保持不变;正确
C、电场力做正功,机械能增加;错误
D、根据轨迹可知,合外力对小球做正功,动能增加;错误
故选AB
点评:中等难度。本题根据能量守恒可知能量转化的关系。
本题难度:简单