1、选择题 如图虚线为某电场的等势面,有两个带电粒子(重力不计),以不同的速率沿不同的方向,从A点飞入电场后,沿不同的径迹1和2运动,由轨迹可以判定( )
A.两粒子带电多少一定不同
B.两粒子的电性可能相同
C.两粒子的电势能都是先减少后增大
D.经过B、C两点,两粒子的速率可能相等
参考答案:D
本题解析:由图无法判定两电荷在同一位置时所受电场力的大小,故无法判定两粒子带电量的大小关系,故A错误.由图可知电荷1如果不受电场力的话将沿直线向中心电荷运动,而本题中电荷1却逐渐远离了中心电荷,故电荷1受到中心电荷的斥力,而电荷2受到中心电荷的引力,故两粒子的电性一定不同.故B错误.由B选项分析可知2粒子在从A向C运动过程中电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大,而粒子1在从A向B运动过程中电场力先做负功后做正功,电势能小增大后减小,故C错误;从A到B和从A到C电场力做功不同,而两粒子的初速度不同,所以经过B、C两点,两粒子的速率可能相等,D正确;
故选D
考点:带电粒子在电场中的运动
点评:根据轨迹判定“电荷1受到中心电荷的斥力,而电荷2受到中心电荷的引力”是解决本题的突破口.
本题难度:一般
2、选择题 让质子和氘核的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场,要使它们最后穿出电场时偏转角相同,这些粒子进入电场时必须具有相同的…(?)
A.初速度
B.动能
C.动量
D.质量
参考答案:B
本题解析:由带电粒子在匀强电场中的偏转规律得偏向角的正切值为tanφ=U,因为混合物粒子的带电荷量都是e,所选B.
本题难度:简单
3、简答题 如图所示,水平放置两平行金属板长为L,间距为d,板间电压为U,一束电子均以速度v平行金属板射入电场中,欲使所有电子都不从板间飞出,则两板电压U至少为多少?(电子电量为e,质量为m)
参考答案:
本题解析:电子在电场内沿垂直极板方向运动路程不小于d时,所有电子会到达极板.
本题难度:简单
4、计算题 (16分)如图所示,两块相同的金属板正对着水平放置,板间距离为d。当两板间加电压U时,一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以水平速度v0从A点射入电场,经过一段时间后从B点射出电场,A、B间的水平距离为L,不计重力影响。求:
(1)带电粒子从A点运动到B点经历的时间;
(2)带电粒子经过B点时速度的大小;
(3)A、B间的电势差。
参考答案:(1);(2);(3)。
本题解析:(1)带电粒子在水平方向做匀速直线运动,
从A点运动到B点经历的时间?(4分)
(2)带电粒子在竖直方向做匀加速直线运动
板间场强大小?(2分)
加速度大小?(2分)
经过B点时粒子沿竖直方向的速度大小vy=at=?(2分)
带电粒子在B点速度的大小v =?(2分)
(3)带电粒子从A点运动到B点过程中,根据动能定理得:?(2分)
A、B间的电势差UAB=?(2分)
本题难度:一般
5、计算题 在足够大的真空空间中,存在水平向右的匀强电场。若用绝缘细线将质量为m 的带电小球悬挂在电场中,静止时,细线偏离竖直方向夹角θ=370。(1)、若将该小球从电场中某点竖直向上抛出,初速度大小为V0,求:小球在电场中运动过程中的最小速率?(2)、若有足够多的小球从A点沿与水平方向α=370的方向不断抛出。一竖直方向放置的绝缘板在距A点的B处放置,板上涂有特殊的物质,带电小球打到板上会使该物质持续发光。从第一个小球达到板上开始,板会缓慢向左平移直至A点,忽略电荷对电场的影响,小球可以看成质点,求板上的发光部分的长度?(、)
参考答案:最小速率:
发光长度:()
本题解析:小球悬挂静止时受到竖直方向的重力、水平向右的电场力和绳子的拉力,三个力构成一个首尾相接的三角形。则tan37=qE/mg=3/4,则电场力qE=3mg/4
小球竖直上抛,受到的力是水平向右的电场力和竖直向下的重力,水平方向做初速度为零,加速度为3g/4的匀加速运动,v//=3gt/4。竖直方向做竖直上抛运动,v⊥=v0-gt。合速度=sqrt((5gt/4)^2-2gv0t+v0^2),当t=16v0/25g时有最小速度0.6v0。
水平方向速度=3gt/4=12v0/25,则水平方向位移=(12v0/25)^/2a=(12v0/25)^2/(3g/2)。电场力做功等于电场力乘以水平方向位移=(12v0/25)^2*m/2
本题难度:一般