资源描述
电场带电粒子在电场中的运动一、选择题每题6分图31101(2013山东卷)如图3110所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷Q、Q，虚线是以Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称下列判断正确的是()Ab、d两点处的电势相同B四个点中c点处的电势最低Cb、d两点处的电场强度相同D将一试探电荷q沿圆周由a点移至c点，q的电势能减小图3111解析：等量异种点电荷的电场线及等势线的分布如图3111所示由于b、d两点关于x轴对称，故b、d两点电势相等，A项正确；a、b、c、d四个点中，只有c点电势为零，其余各点的电势均大于零，故B项正确；b、d两点的电场强度大小相等，方向不同，故C项错；将一正的试探电荷由a点移动到c点的过程中，由于a点电势高于c点电势，故该电荷的电势能减小，D项正确答案：ABD图31122图3112中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点则该粒子()A带负电B在c点受力最大C在b点的电势能大于在c点的电势能D由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化解析：由于带电粒子受到的电场力指向轨迹凹侧，说明带电粒子带正电，选项A错误；根据库仑定律Fk可知，选项B错误；粒子从b点运动到c点的过程中，电场力对粒子做正功，粒子电势能减小，选项C正确；由动能定理可得qUEk，因此UabUbc，所以选项D正确答案：CD3(2013江西联考)有一个大塑料圆环固定在水平面上，以圆环圆心为坐标原点建立平面直角坐标系其上面套有两个带电小环1和小环2，小环2固定在半圆环ACB上某点(图中未画出)，小环1原来在A点现让小环1逆时针从A点转到B点(如图a)，在该过程中坐标原点O处的电场强度沿x轴方向的分量Ex随变化的情况如图b所示，沿y轴方向的分量Ey随变化的情况如图c所示，则下列说法正确的是()图a图b图c图3113A小环2可能在A、C间的某点B小环1带负电，小环2带正电C小环1在转动过程中，电势能先减小后增大D坐标原点O处的电势一直为零解析：本题考查了电场强度，意在考查学生对点电荷的场强公式、矢量叠加和电势分布的理解与应用小环1在O点处产生的电场Ex1cos，Ey1sin；而小环2在O点处产生的电场Ex2Excos，Ey2Eysin，由题图b、题图c分析易知小环1带正电，小环2在C点带负电，且q1q2，坐标原点O处在两等量电荷的中垂线上，电势一直为零，则A、B错误，D正确；小环1在转动过程中电场力先做负功再做正功，电势能先增大后减小，则C错误答案：D图31144如图3114，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A所受重力与电场力平衡B电势能逐渐增加C动能逐渐增加 D做匀变速直线运动解析：由题意可知粒子做直线运动，受到竖直向下的重力和垂直极板的电场力，考虑到电场力和重力不可能平衡，故只有电场力与重力的合力方向水平向左才能满足直线运动条件，故粒子做匀减速直线运动，电场力做负功，电势能逐渐增加，B、D对答案：BD5.图3115如图3115所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电整个系统置于方向水平的匀强电场中已知静电力常量为k.若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为()A. B.C. D.解析：设小球c带电荷量为Q，由库仑定律可知小球a对小球c的库仑引力为Fk，小球b对小球c的库仑引力为Fk，二力合力为2Fcos30.设水平匀强电场场强的大小为E，对c球，由平衡条件可得：QE2Fcos30，解得：E，选项B正确答案：B6(2013苏北调研)如图3116甲所示，A、B为某电场中的一条直线上的两个点，现将正点电荷从A点由静止释放，该点电荷仅在电场力的作用下运动到B点，其电势能Ep随位移x的变化关系如图3116乙所示从A点到B点的过程中，下列说法正确的是()甲乙图3116A电场力对该点电荷一直做正功B电势一直升高C该点电荷所受电场力先减小后增大D该点电荷所受电场力先增大后减小解析：本题考查电场力做功和电势能变化的关系，意在考查学生对电场力做功和电势能变化规律的理解由题图乙可知，电势能先减小后增大，所以电场力先做正功后做负功，A错误；由于移动的是正电荷，电势能先减小后增大，所以电势也是先减小后增大，B错误；由电势能随位移的变化曲线的切线的斜率可知电场力先减小后增大，C正确，D错误答案：C7.图3117如图3117所示，空间分布着竖直向上的匀强电场E，现在电场区域内某点O处放置一负点电荷Q，并在以O点为球心的球面上选取a、b、c、d四点，其中ac连线为球的水平大圆直径，bd连线与电场方向平行不计空气阻力，则下列说法中正确的是()Ab、d两点的电场强度大小相等，电势相等Ba、c两点的电场强度大小相等，电势相等C若从a点抛出一带正电小球，小球可能沿a、c所在圆周做匀速圆周运动D若从a点抛出一带负电小球，小球可能沿b、d所在圆周做匀速圆周运动解析：Q在b、d两点产生的场强方向分别与匀强电场E反向和同向，场强不同，A错误；Q在a、c两点产生的场强方向与匀强电场E垂直等大，合成后大小相等，并且都在电荷Q产生的电场、匀强电场E的等势面上，电势相等B正确；只有当mgqE时才可能以Q之间的库仑力充当向心力，做匀速圆周运动，正电荷小球可以满足条件，C正确，D错误答案：BC8.图3118如图3118所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两板中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处一带电质点由静止开始下落，不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回现要使带电质点能穿出b孔，可行的方法是()A保持S闭合，将B板适当上移B保持S闭合，将B板适当下移C先断开S，再将A板适当上移D先断开S，再将B板适当下移解析：质点到达b孔时速度恰为零，说明重力对带电质点做的正功与电场力做的负功和为零；保持S闭合，带电质点若从A板运动到B板，电场力做的功WqU是不变的，将B板适当上移，重力做的功减少，带电质点不会穿出b孔，将B板适当下移，重力做的功增加，带电质点会穿出b孔，A错误，B正确；断开S，两极板间的电荷量不变，WqUqq，将A板适当上移，带电质点从A板运动到B板，电场力做的功大于重力做的功，C错误；断开S，将B板适当下移，带电质点从A板运动到B板，重力和电场力做功的绝对值都增多，带电质点不一定能穿出b孔，D错误答案：B9(2013新课标全国卷)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将()A打到下极板上B在下极板处返回C在距上极板处返回D在距上极板d处返回解析：当两极板距离为d时，粒子从开始下落到恰好到达下极板过程中，根据动能定理可得：mgdqU0，当下极板向上移动，设粒子在电场中运动距离x时速度减为零，全过程应用动能定理可得：mg(x)qx0，两式联立解得：xd，选项D正确答案：D10.图3119如图3119所示，在等势面沿竖直方向的匀强电场中，一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线AB运动，由此可知()A电场中A点的电势低于B点的电势B微粒在A点时的动能大于在B点时的动能，在A点时的电势能小于在B点时的电势能C微粒在A点时的动能小于在B点时的动能，在A点时的电势能大于在B点时的电势能D微粒在A点时的动能与电势能之和等于在B点时的动能与电势能之和解析：图3120一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线AB运动，其受到的电场力F只能垂直等势面水平向左，则电场方向水平向右，如图3120所示，所以电场中A点的电势高于B点的电势，A错；微粒从A向B运动，则合外力做负功，动能减小，电场力做负功，电势能增加，C错，B对；微粒的动能、重力势能、电势能三种能量的总和保持不变，所以D错答案：B二、非选择题每题10分11(2013新课标全国卷)图3121如图3121所示，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行一电荷量为q(q0)的质点沿轨道内侧运动， 经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb.不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能解析：质点所受电场力的大小为fqE设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有fNamNbfm设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb，有EkamvEkbmv根据动能定理有EkbEka2rf联立式得E(NbNa)Eka(Nb5Na)Ekb(5NbNa)答案：(NbNa)(Nb5Na)(5NbNa)12如图3122(甲)所示，两平行金属板AB长均为L，板间距为d，两板加上如图(乙)所示的交变电压，当tT/4时恰有一质量为m，电荷量为q的粒子在两板中央沿与电场垂直的方向以速度v0射入电场，若粒子离开电场时恰能以平行于AB两板的速度飞出(不计粒子重力)，问：甲乙图3122(1)两板所加交变电压的频率应满足什么条件？(2)该交变电压的取值范围？解析：(1)由题意知，粒子在交变电场中的运动就是一种类平抛运动，在平行于板的方向，粒子做匀速直线运动，在竖直方向根据电场的变化做往复运动所以粒子在电场中运动的时间为：tL/v0要使粒子能够以平行于极板的速度射出极板区域，则粒子在电场中运动的时间就应该满足条件：tn(n1,2,3，)由上面两式可得：fn(n1,2,3，)(2)要使粒子能够以平行于极板的速度飞出电场区域，那么粒子在tT/4的时间内竖直方向上的位移不能超过d/4(假设粒子开始时向上运动，则先用时tT/4匀加速向上运动d/4，接着tT/2时刻电场反向粒子做匀减速运动继续向上产生位移d/4，使得竖直方向速度为零，到t3T/4时刻，接着继续向下匀加速运动，到tT时电场又反向，粒子又做匀减速运动由牛顿运动定律知：FqE，qEq，Fma由运动学规律知粒子在竖直方向位移为：hat2，综合上面几个式子可得：ht2.把相关数据代入可得：ht2所以U0.答案：(1)fn(n1,2,3，)(2)U0
展开阅读全文