1、选择题 如图所示竖直放置的两个平行金属板间存在匀强电场,与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电小球,P小球从紧靠左极板处由静止开始释放,Q小球从两板正中央由静止开始释放,两小球最终都能运动到右极板上的同一位置,则从开始释放到运动到右极板的过程中它们的(?)
A.运行时间
B.电势能减少量之比
C.电荷量之比
D.动能增加量之比
参考答案:C
本题解析:小球在竖直方向为自由落体运动,两者下落高度相同,说明运动时间一样,所以A错。在水平方向小球为匀加速直线运动,根据可知位移之比为2:1,说明PQ粒子的电量之比为2:1,C正确。电势能的减少量为电场力做的功即,所以B错。动能增加量为合外力做的功,即,由于不知道重力与电场力的关系,所以D不确定。
点评:此类题型结合了运动独立性,通过独立性分析出时间相等。结合动能定理、电场力做功分析出动能变化量和电势能的改变量。
本题难度:一般
2、计算题 (16分) 如图所示,水平放置的平行板电容器,与某一电源相连,它的极板长L=0.4 m,两板间距离d=4×10-3 m,有一束由相同带电微粒组成的粒子流,以相同的速度v0从两板中央平行极板射入,开关S闭合前,两板不带电,由于重力作用微粒能落到下板的正中央,已知微粒质量为m=4×10-5 kg,电荷量q=+1×10-8 C.(g=10 m/s2)求:
(1)微粒入射速度v0为多少?
(2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场,电容器的上板应与电源的正极还是负极相连?所加的电压U应取什么范围?
参考答案:(1)10m/s(2)120V<U<200V
本题解析:(1)据题意,带电粒子进入电场做类平抛运动,即
=v0t
=gt2
可解得v0==10 m/s.
(2)电容器的上板应接电源的负极,
当所加的电压为U1时,微粒恰好从下板的右边缘射出
=a1
a1=
解得:U1=120 V(1分)
当所加的电压为U2时,微粒恰好从上板的右边缘射出
=a2
a2=
解得U2=200V
所以120 V<U<200V.
本题难度:一般
3、计算题 (18分)如右图所示,匀强电场E=4V/m,方向水平向左,匀强磁场 B=2T,方向垂直纸面向里。m=1g带正电的小物块A,从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速下滑,它滑行0.8m到N点时就离开壁做曲线运动,在P点A瞬时受力平衡,此时其速度与水平方向成45°角。设P与M的高度差为1.6m。(g取10m/s2) 求:
(1)A沿壁下滑时摩擦力做的功;
(2)P与M的水平距离。
参考答案:(1)6×10-3J (2)0.6m
本题解析:(1)从M→N过程,只有重力和摩擦力做功.刚离开N点时有? Eq=Bqv
即v=E/B=m/s=2m/s.
根据动能定理mgh-Wf=mv2
所以Wf=mgh+mv2=1×10-3×10×0.8-×1×10-3×22=6×10-3(J).
(2)从已知P点速度方向及受力情况分析如下图
由θ=45°可知 mg=Eq
f洛=mg=Bqvp
所以vP===2m/s.
根据动能定理,取M→P全过程有? mgH-Wf-Eqs=
求得最后结果s==0.6m.
本题考查带电粒子在复合场中的运动,离开竖直墙面时弹力等于零,分析受力可知,此时的电场力等于洛仑兹力,由此求得此时的速度大小,在运动过程中,有重力和阻力做功,根据动能定理可求得克服阻力做功,再以P点分析,由于在P点受力平衡可以判断电场力与重力的合力、洛仑兹力的关系是等大反向的,根据洛仑兹力公式可判断此时速度大小,由M到P点应用动能定理可求得位移s
点评:复合场的问题一直是高考的热点,分析受力、做功和某一个状态是解决此类问题的关键,本题中随着物体速度的变化洛仑兹力也在发生变化,物体不是匀变速运动,这是学生容易忽视的问题
本题难度:一般
4、选择题 如图所示的匀强电场中,水平等距离的虚线表示其等势面,带电荷量粒子只在电场力作用下从A点运动到B点过程中,动能增加,若A点电势为一10V,下列关于粒子的运动轨迹和B点电势的说法中正确的是
A.粒子沿轨迹l运动,B点电势为零
B.粒子沿轨迹2运动,B点电势为20V
C.粒子沿轨迹1运动,B点电势为一20V
D.粒子沿轨迹2运动,B点电势为一20V
参考答案:A
本题解析:粒子从A点运动到B点,动能增加,电场力做正功,电场力方向必定向上,又根据电场力将指向运动轨迹的内侧,所以粒子沿轨道1运动.根据动能定理得:,得,又,得,故A正确
本题难度:一般
5、选择题 分别将带正电、负电和不带电的三个等质量小球,分别以相同的水平速度由P点射入水平放置的平行金属板间,已知上板带负电,下板接地.三小球分别落在图中A、B、C三点,则 [ ?]
A.A带正电、B不带电、C带负电
B.三小球在电场中加速度大小关系是:aA<aB<aC
C.三小球在电场中运动时间相等
D.三小球到达下板时的动能关系是EkC>EkB>EkA
参考答案:ABD
本题解析:上板带负电,下板接地可知场强方向向上,带正电小球受向上的电场力,则加速度最小,带负电小球受向下的电场力,则加速度最大,不带电小球只受重力作用,加速度居中。所以B不带电,A带正电,C带负电,AB对。三小球在电场中运动时间,因为水平位移不同,故运动时间也不同,C错。重力对它们做功相同,电场力对A做负功故,对C做正功,对B不做功,所以三小球到达下板时的动能关系是EkC>EkB>EkA,D对
本题难度:一般