【物理】2020届二轮复习电磁学专题：带电粒子在电场中的运动A强化训练（解析版） 12页

带电粒子在电场中的运动A ‎1、如图所示,有一带电粒子贴着A板沿水平方向射人匀强电场,当偏转电压为时,带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出;当偏转电压为时,带电粒子沿②轨迹落到B板中间.设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次偏转电压之比为( ) ‎ A. B. C. D.‎ ‎2、带箭头的线段表示电场线的分布情况.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中所示.若不考虑其它力的影响,则下列判断中正确的是(   ) ‎ A.粒子一定带正电 B.粒子一定负带电 C.若粒子是从运动到,则其速度减小 D.若粒子是从运动到,则其电势能增加 ‎3、如图所示空间存在两块相互平行的绝缘带电薄金属板A、B,问距为d中央分别开有小孔O、P。现有甲电子以速率从O点沿OP方向运动恰能运动到P点。若仅将B板向右平移距离d,再将乙电子从点由静止释放,则(   )‎ A. 金属板A、B组成的平行板电容器的电容C不变 B.金属板A、B间的电压减小 C.甲、乙两电子在板间运动时的加速度相同 D.乙电子运动到O点的速率为 ‎4、如图所示,Q为真空中固定的点电荷,虚线表示该点电荷周围的等势面。一个带正电的粒子经过该电场,它的运动轨迹如图中实线所示,M和N是轨迹上的两点。不计带电粒子受到的重力,下列说法中正确的是(   )‎ A.此粒子在M点的加速度大于在N点的加速度 B.此粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 C.此粒子在M点的动能小于在N点的动能 D.电场中M点的电势低于N点的电势 ‎5、如图甲所示,在平行板电容器A、B两极板间加上如图乙所示的交变电压.开始时A板的电势比B板高,此时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动.设电子在运动中不与极板发生碰撞,向A板运动时为速度的正方向,则下列图象中能正确反映电子速度变化规律的是(其中C、D两项中的图线按正弦函数规律变化)( )‎ A.B.C.D.‎ ‎6、如图所示,一个带正电荷q、质量为m的小球,从光滑绝缘斜面轨道的A点由静止下滑,然后沿切线进入竖直面上半径为R的光滑绝缘圆形轨道,恰能到达轨道的最高点B。现在空间加一竖直向下的匀强电场,若仍从A点由静止释放该小球(假设小球的电量q在运动过程中保持不变,不计空气阻力),则(   ) ‎ A.小球一定不能到达B点 B.小球仍恰好能到达B点 C.小球一定能到达B点,且在B点对轨道有向上的压力 D.小球能否到达B点与所加的电场强度的大小有关 ‎7、如图，质量m的物块（质点）带正电Q，开始时让它静止在倾角的固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置放在水平方向、大小为的匀强电场（设斜面顶端处电势为零），斜面高为H。释放后，物块落地时的电势能为，物块落地时的速度大小，则（ ）‎ A． ‎ B．‎ C． D．‎ ‎8、如图所示，一水平放置的平行板电容器与电源相连，开始时开关闭合。一带电油滴沿两极板中心线方向以一初速度射入，恰好沿中心线①通过电容器。则下列判断正确的是( )‎ A. 粒子带正电 B. 保持开关闭合，将B板向上平移一定距离，可使粒子沿轨迹②运动 C. 保持开关闭合，将A板向上平移一定距离，可使粒子仍沿轨迹①运动 D. 断开开关，将B板向上平移一定距离，可使粒子沿轨迹②运动，‎ ‎9、如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象.当时,在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子,设带电粒子只受电场力的作用,则下列说法中正确的是(   )‎ A.带电粒子将始终向同一个方向运动 B. ‎ 末带电粒子回到原出发点 C. 末带电粒子的速度为零 D. 内,电场力做的总功为零 ‎10、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.若一带电粒子恰好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 ‎11、如图所示,匀强电场场强大小为E方向与水平方向夹角为θ=30°,场中有一质量为m,电荷量为q的带电小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点。当小球静止时,细线恰好水平。现用一外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点,小球电荷量不变,则在此过程中(   )‎ A.外力所做的功为 B.外力所做的功为 C.带电小球的重力势能减小mgL D.带电小球的电势能增加 ‎12、如图甲所示,两水平金属板间距为d,板间电场强度的变化规律如图乙所示。时刻,质量为m的带电微粒以初速度沿中线射入两板间, 时间内微粒匀速运动,T时刻微粒恰好经金属边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在时间内运动的描述,正确的是( )‎ A.末速度大小为 B.末速度沿水平方向 C.重力势能减少了 D.克服电场力做功为 ‎13、如图，ACB是一条足够长的绝缘水平轨道，轨道CB处在方向水平向右、大小 的匀强电场中，一质量、电荷量的可视为质点的小物体，在距离C点的A点处，以初速度开始向右运动.已知小物体与轨道间的动摩擦因数μ =0.4，取，求: ‎ ‎(1)小物体在电场中运动离C点的最远距离；‎ ‎(2)小物体在电场中运动的时间 ‎ ‎ ‎14、如图所示,在场强为的水平匀强电场中,有半径的光滑半圆形轨道竖直放置,与本平绝缘轨道平滑连接,电场线与轨道平面平行,C为圆弧的中点.一带正电、电荷量、质量、可视为质点的小滑块与水平轨道间的动摩擦因数,取.‎ ‎1.若小滑块从半圆形轨道上的C点静止释放,运动到水平轨道上的P点静止,求小滑块通过段的时间.‎ ‎2.若小滑块从水平轨道上的A端静止释放,沿轨道运动恰能到达并通过最高点D,求小滑块此次运动通过C点时对轨道的压力的大小.‎ ‎15、如图甲所示,长为L、间距为d的两金属板A、B 水平放置,ab为两板的中心线,一个带电粒子以速度v0从a点水平射入,沿直线从b点射出,若将两金属板接到如图乙所示的交变电压上,欲使该粒子仍能从b点以速度v0射出,求:‎ ‎1.若t=0粒子从a点射入金属板,粒子在内离开中心线的距离为多大? 2.粒子从a点射入金属板的时刻应满足什么条件? 3.交变电压的周期T应满足什么条件?‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：A 解析：带电粒子在电场中做类平抛运动,将合运动沿着平行于平板和垂直于平板方向正交分 解,有,,,解得,故.故选A.‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：B 解析：做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧,本题中粒子只受电场力,由此可判断电场力向左,根据电场力做功可以判断电势能的高低和动能变化情况.‎ A、根据做曲线运动物体所受合外力指向曲线内侧可知与电场线的方向相反,所以不论粒子是从A运动到B,还是从B运动到A,粒子必带负电,故A错误,‎ B正确;C、从B运动到A过程中电场力与速度方向成锐角,即做正功,动能增大,电势能减小,故CD错误.‎ 故选:B.‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：C 解析：由电容可知，若仅将B板向右平移距离d，电容C减小，电压U增大,A、B均错误；由于电容器极板上的电荷量不变，改变板间距离，电场强度E不变，所以加速度相同,C正确；由动能定理可得，甲：,乙：，则乙电子运动到O点的速率为,D错误.‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：D 解析：由库仑定律知，粒子在M点受到的库仑力小于在N点受 到的库仑力，故由牛顿第二定律知粒子在M点的加速度小于在N点的加速度，故A错误.从粒子运动轨迹看出，轨迹向左弯曲，可知带电粒子受到了向左的排斥力作用，假设粒子从M运动到N,则库仑力做负功，电势能增加，则粒子在M点的电势能小于在N点的电势能，故B错误.粒子从M到N库仑力对它做负功，电势能增加，由能量守恒定律可知其动能减小，即粒子在M点的动能大于在N点的动能，故C错误.带电粒子受到了向左的力（排斥力）作用，该粒子带正电荷，故中心的点电荷必为正电荷，由点电荷电场分布规律知，电场中M点的电势低于N点的电势，故D正确.‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：A 解析：从0时刻开始,电子向A板做匀加速直线运动, T后电场力反向,电子向A板做匀减速直线运动,直到t=T时刻速度变为零.之后重复上述运动,A选项正确,B选项错误.电子在交变电场中所受电场力大小恒定,加速度大小不变,C、D选项错误;故选A.‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：B 解析：不加电场时，设恰能到轨道最高点B的速度为v，则，由动能定理得.加上电场后，设到达轨道最高点的速度为，则由动能定理得，此时向心力,即重力与电场力的合力恰好提供向心力，所以小球仍恰好能到达B点.‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：C 解析：正电荷所受电场力的方向水平向左，电场力做正功，电势能减小了，电势能的变化，而电势能，由此可知，电势为零的地方，电荷的电势能也为零，故，AB选项错误；由动能定理，解得 ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：B 解析：A项：开关闭合时，油滴做匀速直线运动，电场力与重力平衡，A 极板和电源正极相连，所以场强方向向下，所以油滴带负电，故A错误；‎ B项：保持开关闭合，电容器两端电压不变，B板上移，板间距d变小，由公式知场强增大，电场力大于重力，粒子沿轨迹②运动，故B正确；‎ C项：保持开关闭合，将A板向上平移一定距离，板间距d增大，由公式知场强减小，电场力小于重力，所以粒子向下偏转，故C错误；‎ D项：断开开关，电容器电荷量不变，将B板向上平移一定距离，由公式，， 得，与板间距无关，故场强不变，所以粒子沿轨迹①运动，故D错误。‎ 故选：B。‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：CD 解析：设粒子第内的加速度大小为,第内的加速度大小为,由可知, ,可见,若规定第内粒子的运动方向为负方向,则粒子在第内向负方向运动,第时粒子的速度为零,然后向正方向运动,第末回到出发点,粒子的速度为零,由动能定理可知,此过程中电场力做功为零,AB错误,CD正确。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：BD 解析：带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用,一是重力mg,方向竖直向下;二是电场力F=Eq,方向垂直于极板向上.因二力均为恒力,已知带电粒子做直线运动,所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上,根据牛顿第二定律可知,该粒子做匀减速直线运动,选项D正确,选项A、C错误;从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出,电场力对粒子做负功,粒子 的电势能增加,选项B正确.‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：ACD 解析：小球在水平位置静止,可知小球带正电,由共点力的平衡有F电sinθ=mg,小球从初始位置移到最低点时,电场力所做的功W电=-EqL(cosθ+sinθ),因电场力微负功,电势能增加,电势能增加量,选项D正确；重力势能减少量，选项C正确；由动能定理有，则，选项A正确，B错误 ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：BC 解析：时间内微粒做匀速运动,故在时间内,微粒只受重力作用,做平拋运动,在时刻的竖直速度为,水平速度为,在时间内,微粒满足解得,方向向上,则在时刻,微粒的竖直速度减小到零,水平速度为,故选项A错误,选项B正确;微粒的重力势能减少了,选项C正确;微粒从射入到射出的过程中,由动能定理可知,克服电场力做功为,选项D错误。‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：.(1)根据牛顿第二定律，小物体的加速度大小 小物体到达C点的速度大小： 解得:v=‎12m/s 根据牛顿第二定律，小物体向右减速的加速度 小物体向右运动的时间:‎ 小物体向右运动的位移:‎ ‎(2)由于，所以小物体送减速后反向向左加速，直到滑出电场 根据牛顿第二定律，小物体向左加速的加速度:‎ 小物体在电场中向左运动的时间 小物体在电场中运动的总时间 解析：‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：1.设小滑块通过B点时的速度为,由C到B过程中,由动能定理得 设B到P时间为t,由动量定理得 联立解得.‎ ‎2.设小滑块通过D点的速度为v,沿轨道恰能到达最高点D的条件为 设小滑块通过C点时的速度为,小滑块从C点到D点过程中,由动能定理得 设小滑块在C点时所受的支持力为N,则由牛顿第二定律有 联立解得 由牛顿第三定律,小滑块通过C点时对轨道的压力大小.‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析：‎ 答案：1.粒子在内离开中心线的距离为 又 解得 2.粒子进入电场的时间为 即粒子进入电场的时间为 3.为使粒子仍从b点以速度v0穿出电场,在垂直于初速度方向上,粒子的运动应为:加速,减速,反向加速,反向减速,经历四个过程后,回到中心线上时,在垂直于金属板的方向上速度正好等于零,这段时间等于一个周期,故有,解得 粒子在内离开中心线的距离为 在运动过程中离开中心线的最大距离为 粒子不撞击金属板,应有,‎ 解得 故 所以粒子的周期应满足的条件为,其中n取大于或等于的整数.‎ ‎ ‎