高考物理 電容器電場中帶電粒子的運(yùn)動練習(xí)

1、2011年高考物理 電容器 電場中帶電粒子的運(yùn)動練習(xí)一、選擇題(共10小題，每小題6分，共60分，在每小題給出的四個選項(xiàng)中至少有一項(xiàng)符合題意，全部選對的得6分，漏選的得3分，錯選的得0分)1(2009·石家莊模擬)對于給定的電容器，在描述電容c，所帶電荷量q，極板間電壓u之間的關(guān)系的四種圖象中，如圖所示，正確的是()【答案】abc2如圖所示，平行板電容器的兩極板a、b通過開關(guān)s與直流電源相連接當(dāng)s接通時，放入板間的帶電液滴p剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將s斷開，保持a板不動，而將另一個與大地相接的b板下移一小段距離，則()a帶電液滴會向下運(yùn)動b帶電液滴會向上運(yùn)動ca、b兩板間的電壓增大，帶電液

2、滴的電勢能增大da、b兩板間的場強(qiáng)不變，帶電液滴的電勢能減小【答案】d3如圖所示，一絕緣光滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)為e.在與環(huán)心等高處放有一質(zhì)量為m、帶電q的小球，由靜止開始沿軌道運(yùn)動，下列說法正確的是()a小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒b小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時速度最大c小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時對軌道壓力為3(mgqe)d小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時對軌道壓力為(mgqe)【答案】bc4如圖所示，處于真空中的勻強(qiáng)電場與水平方向成15°角，在豎直平面內(nèi)的直線ab與場強(qiáng)e互相垂直在a點(diǎn)，以大小為v0的初速度水平向右拋出一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球，經(jīng)時間t，小球下落一段距離過c點(diǎn)(圖中

3、未畫出)時其速度大小仍為v0，已知a、b、c三點(diǎn)在同一平面內(nèi)，則在小球a點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)的過程中()a電場力對小球做功為零b小球的電勢能增加c小球機(jī)械能減少dc點(diǎn)可能位于直線ab的左側(cè)【解析】由動能定理，動能不變，合外力的功為零，重力做正功，電場力必然做負(fù)功，電勢能增加，b對，a錯；a、b兩點(diǎn)等勢，故c點(diǎn)必定在ab直線的右側(cè)，d錯；小球的機(jī)械能的減少量即為豎直方向的重力勢能減少量mgh，在豎直方向的加速度a大于g，豎直方向hat2>gt2，即mgh>mg2t2，故c錯【答案】b5(2010·重慶聯(lián)合診斷)如下圖所示，水平放置的兩平行金屬板間有一豎直方向的勻強(qiáng)電場，板長為l，板

4、間距離為d，在距極板右端l處有一豎直放置的屏m，一帶電荷量為q，質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從兩板中央平行于極板射入電場，最后垂直打在m屏上，以下說法中正確的是()a質(zhì)點(diǎn)打在屏的p點(diǎn)上方，板間場強(qiáng)大小為b質(zhì)點(diǎn)打在屏的p點(diǎn)上方，板間場強(qiáng)大小為c質(zhì)點(diǎn)打在屏的p點(diǎn)下方，板間場強(qiáng)大小為d質(zhì)點(diǎn)打在屏的p點(diǎn)下方，板間場強(qiáng)大小為【解析】質(zhì)點(diǎn)要垂直打在m屏上，則打在m屏上時豎直方向上速度為零對豎直方向上的運(yùn)動進(jìn)行分析，質(zhì)點(diǎn)的前一段運(yùn)動必定是在電場力和重力作用下做加速運(yùn)動，后一段運(yùn)動必定是在重力作用下做減速運(yùn)動，最后速度減小為零，則只可能先向上做加速運(yùn)動，然后向上做減速運(yùn)動，位移應(yīng)向上，故質(zhì)點(diǎn)打在p點(diǎn)上方又因兩段運(yùn)動的過程中

5、質(zhì)點(diǎn)在水平方向上的位移相等，質(zhì)點(diǎn)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，故質(zhì)點(diǎn)做兩段運(yùn)動所經(jīng)歷的時間相等，設(shè)為t，對豎直方向上的運(yùn)動有：a1，ga2，根據(jù)兩段運(yùn)動的對稱性知a1ta2t，則e，a正確【答案】a6(2009·高考天津理綜)如圖所示，帶等量異號電荷的兩平行金屬板在真空中水平放置，m、n為板間同一電場線上的兩點(diǎn)，一帶電粒子(不計重力)以速度vm經(jīng)過m點(diǎn)在電場線上向下運(yùn)動，且未與下板接觸，一段時間后，粒子以速度vn折回n點(diǎn)，則()a粒子受電場力的方向一定由m指向nb粒子在m點(diǎn)的速度一定比在n點(diǎn)的大c粒子在m點(diǎn)的電勢能一定比在n點(diǎn)的大d電場中m點(diǎn)的電勢一定高于n點(diǎn)的電勢【解析】本題考查了電

6、場的基本概念、帶電粒子在電場中的受力及運(yùn)動相關(guān)知識，意在考查考生的分析與綜合能力由題意可知m、n在同一電場線上，帶電粒子從m點(diǎn)運(yùn)動到n點(diǎn)的過程中，電場力做負(fù)功，動能減小，電勢能增加，故a、c錯誤，b正確；由于題中未說明帶電粒子及兩極板的電性，故無法判斷m、n兩點(diǎn)的電勢高低，d錯誤【答案】b7(2009·高考浙江理綜)空間存在勻強(qiáng)電場，有一電荷量q(q>0)、質(zhì)量m的粒子從o點(diǎn)以速度v0射入電場，運(yùn)動到a點(diǎn)時速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷量q、質(zhì)量m的粒子以速率2v0仍從o點(diǎn)射入該電場，運(yùn)動到b點(diǎn)時速率為3v0.若忽略重力的影響，則()a在o、a、b三點(diǎn)中，b點(diǎn)電勢最高b在o、a、b

7、三點(diǎn)中，a點(diǎn)電勢最高coa間的電勢差比bo間的電勢差大doa間的電勢差比ba間的電勢差小【解析】本題考查電場力做功和動能定理，意在考查考生掌握電場力做功與電勢能的變化關(guān)系由動能定理有：quoam(2v0)2mvmv；quobm(3v0)2m(2v0)2mv，故在三點(diǎn)中，b點(diǎn)的電勢最高，a點(diǎn)的電勢最低，oa間的電勢差比bo間的電勢差小，所以ad正確【答案】ad8(2009·高考海南物理單科卷)一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場，電場沿豎直方向兩個比荷(即粒子的電荷量與質(zhì)量之比)不同的帶正電荷的粒子a和b，從電容器邊緣的p點(diǎn)(如圖所示)以相同的水平速度射入兩平行板之間測得a和b與電容器極板的撞

8、擊點(diǎn)到入射點(diǎn)之間的水平距離之比為1，則a和b的比荷之比是()a12b18c21d41【答案】d9如圖所示，a、b、c、d為勻強(qiáng)電場中的四個等勢面，一個電子由m點(diǎn)射入電場后的運(yùn)動軌跡如實(shí)線mn所示，由此可知()a電子在n點(diǎn)的動能大于在m點(diǎn)的動能b電子在n點(diǎn)的電勢能小于在m點(diǎn)的電勢能c電場強(qiáng)度方向向左d電場中，a面的電勢低于d面的電勢【解析】由題圖可知，電子在電場力的作用下發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，因?yàn)殡妶隽Φ姆较蛞欢ㄅc等勢面垂直，所以偏轉(zhuǎn)方向向下，電場力的方向也向下，可見電場力對電子做了負(fù)功，且電場線方向向上由電場力做負(fù)功，電勢能增大，電子在n點(diǎn)的電勢能大于電子在m點(diǎn)的電勢能，b錯誤由能量守恒，電子的動能減小

9、，電子在n點(diǎn)的動能小于在m點(diǎn)的動能，a錯誤由電場線的方向向上可得c錯誤同時可得a等勢面的電勢低于d等勢面的電勢，d正確【答案】d10(2008·高考全國卷)一平行板電容器的兩個極板水平放置，兩極板間有一帶電荷量不變的小油滴，油滴在極板間運(yùn)動時所受空氣阻力的大小與其速率成正比若兩極板間電壓為零，經(jīng)一段時間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間電壓為u，經(jīng)一段時間后，油滴以速率v勻速上升若兩極板間電壓為u，油滴做勻速運(yùn)動時速度的大小、方向?qū)⑹?)a2v、向下 b2v、向上c3v、向下 d3v、向上【解析】當(dāng)不加電場時，油滴勻速下降，即ffkvmg；當(dāng)兩極板間電壓為u時，油滴向上勻速運(yùn)動，即

10、f電kvmg，解之得：f電2mg，當(dāng)兩極間電壓為u時，電場力方向反向，大小不變，油滴向下運(yùn)動，當(dāng)勻速運(yùn)動時，f電mgkv，解之得：v3v，c項(xiàng)正確【答案】c二、論述、計算題(本題共3小題，共40分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、計算公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確數(shù)值和單位)11(2009·萊蕪模擬)一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球以水平初速度v0進(jìn)入豎直向上的勻強(qiáng)電場中，如圖甲所示今測得小球進(jìn)入電場后在豎直方向下降的高度y與水平方向的位移x之間的關(guān)系如圖乙所示根據(jù)圖乙給出的信息，(重力加速度為g)求：(1)勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的大小；(2)小球從進(jìn)入勻

11、強(qiáng)電場到下降h高度的過程中，電場力做的功；(3)小球在h高度處的動能【解析】(1)小球進(jìn)入電場后，水平方向做勻速直線運(yùn)動，設(shè)經(jīng)過時間t，水平方向：v0tl豎直方向：h所以e(2)電場力做功為wqeh(3)根據(jù)動能定理ekmghqehek【答案】(1)(2)(3)12(2010·武漢調(diào)研)如圖所示，在正交坐標(biāo)系xoy的第一、四象限內(nèi)分別存在兩個大小相等、方向不同的勻強(qiáng)電場，兩組平行且等間距的實(shí)線分別表示兩個電場的電場線，每條電場線與x軸所夾的銳角均為60°.一質(zhì)子從y軸上某點(diǎn)a沿著垂直于電場線的方向射入第一象限，僅在電場力的作用下第一次到達(dá)x軸上的b點(diǎn)時速度方向正好垂直于第四

12、象限內(nèi)的電場線，之后第二次到達(dá)x軸上的c點(diǎn)求ob與bc的比值【解析】質(zhì)子的運(yùn)動軌跡如圖所示，設(shè)質(zhì)子在電場中運(yùn)動的加速度為a，在a、b兩點(diǎn)的速度分別為v0、v，經(jīng)歷時間為t1.作am垂直于v0方向，bm平行于v0方向，過交點(diǎn)m作x軸的垂線，垂足為n，則obonnb 由幾何關(guān)系onamsin30° nbmbcos30° 由題意知v與v0的夾角為60°，根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律沿垂直于v0方向的位移amat沿平行于v0方向的位移mbv0t1在b點(diǎn)，沿垂直于v0方向的速度分量vsin60°at1沿平行于v0方向的速度分量v0vcos60°聯(lián)立解得ammb聯(lián)立解

13、得ob設(shè)質(zhì)子從b到c經(jīng)歷時間為t2，作bp垂直于v方向，cp平行于v方向，根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律沿pc方向bc·sin60°vt2沿bp方向bc·cos60°at聯(lián)立解得bc聯(lián)立解得13(2009·高考廣東卷)如圖所示，絕緣長方體b置于水平面上，兩端固定一對平行帶電極板，極板間形成勻強(qiáng)電場e，長方體b的上表面光滑，下表面與水平面的動摩擦因數(shù)0.05(設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相同)b與極板的總質(zhì)量mb.帶正電的小滑塊a質(zhì)量ma，其受到的電場力大小fa所帶的電荷量不影響極板間的電場分布t0時刻，小滑塊a從b表面上的a點(diǎn)以相對地面的速度va/s向左運(yùn)動，同時，b(連同極板)以相對地面的速度vb/s向右運(yùn)動問(g取10m/s2) (1)a和b剛開始運(yùn)動時的加速度大小分別為多少？(2)若a最遠(yuǎn)能到達(dá)b點(diǎn)，a、b的距離l應(yīng)為多少？從t0時刻至a運(yùn)動到b點(diǎn)時，摩擦力對b做的功為多少？【解析】(1)以向右運(yùn)動為正方向，初始時刻，a、b受力情況如圖甲所示，其中f與f互為作用力與反作用力，大小相等ff.b受到的摩擦力大小為ff(mamb)g設(shè)a、b的加速度分別為aa和abaa/s2ab/s2(2)由加速度和初速度的值，可以判定b的速度首先