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2018年高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 1.12 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速習(xí)題 新人教版選修3-1.doc

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2018年高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 1.12 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速習(xí)題 新人教版選修3-1.doc

帶電粒子在電場(chǎng)中的加速(答題時(shí)間:30分鐘)1. 在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球由靜止開始釋放,帶電小球沿與豎直方向成角的方向做直線運(yùn)動(dòng). 關(guān)于帶電小球的電勢(shì)能和機(jī)械能W的判斷,不正確的是( )A. 若sin<,則一定減小,W一定增加B. 若sin,則、W一定不變C. 若sin=,則一定增加,W一定減小D. 若tan,則可能增加,W一定增加2. 如圖所示,帶等量異號(hào)電荷的兩平行金屬板在真空中豎直放置,M、N為板間同一電場(chǎng)線上的兩點(diǎn)。一帶電粒子(不計(jì)重力)以速度vM經(jīng)過M點(diǎn)沿電場(chǎng)線方向向右運(yùn)動(dòng),且未與右側(cè)金屬板接觸,一段時(shí)間后,粒子以速度vN向左經(jīng)過N點(diǎn)。則下列說法正確的是( )A. 電場(chǎng)中M點(diǎn)的電勢(shì)一定高于N點(diǎn)的電勢(shì)B. 粒子受到的電場(chǎng)力一定由M點(diǎn)指向N點(diǎn)C. 粒子在M點(diǎn)的速度一定比在N點(diǎn)的速度大D. 粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能一定比在N點(diǎn)的電勢(shì)能大3. 沿電場(chǎng)中某條直線電場(chǎng)線方向建立x軸,該電場(chǎng)線上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的變化規(guī)律如圖所示,坐標(biāo)點(diǎn)0、x1、x2和x3分別與x軸上O、A、B、C四點(diǎn)相對(duì)應(yīng),相鄰兩點(diǎn)間距相等。一個(gè)帶正電的粒子從O點(diǎn)附近由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)處的動(dòng)能為Ek,僅考慮電場(chǎng)力作用。則下列說法正確的是( )A. 從O點(diǎn)到C點(diǎn),電勢(shì)先升高后降低B. 粒子先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做變加速運(yùn)動(dòng)C. 粒子在AB段電勢(shì)能變化量大于BC段的D. 粒子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能小于3Ek4. 空間存在某電場(chǎng),一帶負(fù)電的粒子僅在電場(chǎng)力作用下從x1處沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。粒子質(zhì)量為m,初速度大小為v0,其電勢(shì)能Ep隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系如圖所示,圖線關(guān)于縱軸左右對(duì)稱,以無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)能點(diǎn),粒子在原點(diǎn)0處電勢(shì)能為E0,在x1處電勢(shì)能為E1,則下列說法中正確的是( )A. 坐標(biāo)原點(diǎn)0處兩側(cè)電場(chǎng)方向相反B. 粒子經(jīng)過x1、x1處速度相同C. 由x1運(yùn)動(dòng)到0過程電場(chǎng)力做正功D. 若粒子能夠沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)越過0點(diǎn),一定有v05. AB是電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線,若將一負(fù)電荷從A點(diǎn)處自由釋放,負(fù)電荷沿電場(chǎng)線從A到B運(yùn)動(dòng)過程中的速度圖線如圖所示,則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)高低和場(chǎng)強(qiáng)的大小關(guān)系是( )A. AB ,EAEB B. AB ,EAEBC. AB ,EAEB D. AB ,EAEB6. 如圖所示,兩個(gè)帶等量正電荷的相同小球,固定在絕緣、粗糙的水平面上A、B兩點(diǎn),O是AB的中點(diǎn)。帶正電的小滑塊從C點(diǎn)由靜止釋放,在電場(chǎng)力作用下向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng),則滑塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過程中( )A. 電勢(shì)能不斷增大B. 電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功C. 加速度不斷減小D. 速度先增大后減小7. 如圖所示,傾斜放置的平行板電容器兩極板與水平面夾角為 ,極板間距為d,一帶負(fù)電的微粒質(zhì)量為m、帶電荷量為q,從極板M的左邊緣A處以初速度v0水平射入,沿直線運(yùn)動(dòng)并從極板N的右邊緣B處射出,則下列說法正確的是( )A. 微粒到達(dá)B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為B. 微粒的加速度大小等于C. 兩極板的電勢(shì)差 D. 微粒從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程電勢(shì)能減少8. A、B為兩個(gè)完全一樣的面積足夠大的金屬薄板,其中A板上有一小孔。現(xiàn)讓A、B兩板水平正對(duì)放置,兩板間距離為d,且使A、B兩板與電源兩極保持相連。讓質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從A孔正上方與A相距為d的O處由靜止釋放,小球剛好不能與B 板接觸。若保持A板不動(dòng),將B板向上移動(dòng),使A、B間距離為0.5d,仍讓小球從O處由靜止釋放,求小球從O下落的最大距離。(設(shè)重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力)9. 如下圖所示,BC是半徑為R=1m的1/4圓弧形光滑且絕緣的軌道,位于豎直平面內(nèi),其下端與水平絕緣軌道平滑連接,整個(gè)軌道處在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度為E=2.0104N/C,今有一質(zhì)量為m=1kg、帶正電q=1.0104C的小滑塊,(體積很小可視為質(zhì)點(diǎn)),從C點(diǎn)由靜止釋放,滑到水平軌道上的A點(diǎn)時(shí)速度減為零。若已知滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.2,求:(1)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的速度大??;(2)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)圓弧軌道B點(diǎn)受到的壓力大?。唬?)水平軌道上A、B兩點(diǎn)之間的距離。1. ACD 解析:若sin,電場(chǎng)力可能做正功,也可能做負(fù)功,所以可能減小也可能增大、W可能增大也可能減小,故A錯(cuò)誤。若sin=,則電場(chǎng)力與速度方向垂直,電場(chǎng)力不做功,不變化、W一定守恒。故B正確,C錯(cuò)誤。若tan=,則電場(chǎng)力沿水平方向,且和重力的合力與速度方向同向,電場(chǎng)力做正功減少,W一定增加,D錯(cuò)誤;此題選錯(cuò)誤選項(xiàng),故選ACD。2. C 解析:由題意可知,粒子從M點(diǎn)向右做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度減到零時(shí)反向加速,故粒子所受的電場(chǎng)力向左,即由N點(diǎn)指向M點(diǎn);粒子由M到N的過程電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減少,電勢(shì)能增加,故M點(diǎn)的電勢(shì)能小于N點(diǎn)的電勢(shì)能,但是由于粒子的電性不確定,故無法比較M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)高低;故選C。3. CD 解析:由題意知,帶正電的粒子受電場(chǎng)力方向沿x軸正方向,由圖知,從O點(diǎn)到C點(diǎn),電場(chǎng)的方向不變,電勢(shì)一直降低,所以A錯(cuò)誤;由圖知,電場(chǎng)強(qiáng)度一直在變,粒子受電場(chǎng)力大小在變,所以粒子一直做變加速運(yùn)動(dòng),所以B錯(cuò)誤;由圖知AB段電場(chǎng)強(qiáng)度的平均值大于BC段的場(chǎng)強(qiáng)平均值,而位移相同,所以在BC段電場(chǎng)力做功較多,電勢(shì)能的變化量較大,所以C正確;根據(jù)E-x圖象與坐標(biāo)軸所圍面積表示兩點(diǎn)間的電勢(shì)差,由圖知,AC間圖線所圍面積小于OA間的2倍,根據(jù)動(dòng)能定理知粒子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能小于3Ek,所以D正確。4. ABD 解析:一帶負(fù)電的粒子從x1向0點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),電勢(shì)能都增加,電場(chǎng)力都做負(fù)功,電場(chǎng)線的方向由x10,C錯(cuò)誤;而從0向x1運(yùn)動(dòng)時(shí),電勢(shì)能減小,電場(chǎng)力做正功,電場(chǎng)線的方向由x10,A正確;由于帶負(fù)電的粒子在x1、x1處具有的電勢(shì)能相等,因此這兩點(diǎn)處于相同的等勢(shì)面上,從x1到x1過程中,電場(chǎng)力做功等于零,根據(jù)動(dòng)能定理,可知粒子經(jīng)過x1、x1處速度相同,B正確;若能從x1運(yùn)動(dòng)到0,且運(yùn)動(dòng)到0點(diǎn)時(shí)的速度恰好為零,根據(jù)動(dòng)能定理有,可得,若能越過0點(diǎn),則運(yùn)動(dòng)到0點(diǎn)時(shí)的速度大于零,則,D正確。5. C 解析:負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)方向相反,故電場(chǎng)線方向應(yīng)該是由BA,順著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)依次降低,故AB;vt圖象中斜率的大小表示加速度的大小,則aAaB,而a,故EAEB。選項(xiàng)C正確。6. C 解析:等量同種正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng),連線上面中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度最小等于0,從兩端到中點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減小,帶正電的滑塊從C點(diǎn)由靜止釋放,OA部分電場(chǎng)線從A指向O,正電荷受力方向與電場(chǎng)線方向相同,所以從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,選項(xiàng)AB錯(cuò)。根據(jù)動(dòng)能定理,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增大速度增大,選項(xiàng)D錯(cuò)。運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)強(qiáng)度逐漸變小,電場(chǎng)力逐漸變小,加速度逐漸減小,選項(xiàng)C對(duì)。7. C 解析:微粒在運(yùn)動(dòng)過程中,受力如圖所示由于微粒受力不在一條直線上,因此不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)的動(dòng)能一定不是,因此A錯(cuò)誤;將電場(chǎng)力分解到水平方向和豎直方向上,可知,因此加速度大小為,B錯(cuò)誤;電容器內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度,因此兩極板間的電勢(shì)差為,C正確,從A向B運(yùn)動(dòng)的過程中,由于電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,D錯(cuò)誤。8. 解:設(shè)A、B兩板間的電壓為U。A、B兩板間距離為d時(shí),對(duì)小球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程,由動(dòng)能定理得:mg2dqU=0則得:qU=2mgd當(dāng)A、B兩板間距離為時(shí),設(shè)小球從O下落的最大距離為h。A板與小球下落最低點(diǎn)間的電壓為U,由動(dòng)能定理得: mghq U=0而 聯(lián)立解得:9. 解:(1)小滑塊從C到B的過程中,只有重力和電場(chǎng)力做功。設(shè)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的速度為,根據(jù)動(dòng)能定理有,整理得=4m/s 。(2)滑塊通過B點(diǎn)時(shí)圓弧軌道B點(diǎn)受到的壓力大小應(yīng)等于滑塊通過B點(diǎn)時(shí)圓弧軌道對(duì)其的支持力大小,設(shè)圓弧軌道對(duì)滑塊的支持力大小為F,則有,代入數(shù)值有F=26(N);(3)設(shè)A、B兩點(diǎn)之間的距離為x,則由動(dòng)能定理有,代入數(shù)值有x=2m。

注意事項(xiàng)

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