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

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

带电粒子在电场中的运动B ‎1、如图所示,在某一真空中,只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场,在竖直平面内有初速度为的带电微粒,恰能沿图示虚线由向做直线运动.那么(   )‎ A.微粒带正、负电荷都有可能 B.微粒做匀减速直线运动 C.微粒做匀速直线运动 D.微粒做匀加速直线运动 ‎2、如图所示,竖直实线表示某匀强电场中的一簇等势面,一带电微粒在电场中从A 到B做直线运动(如图中虚线所示)。则该微粒(   )‎ A.—定带正电 B.从A到B的过程中做匀速直线运动 C.从A到B的过程中电势能增加 D.从A到B的过程中机械能守恒 ‎3、如图所示，竖直平面内平行直线间距为d直线与水平面成30°角，两线间有垂直指向的匀强电场.一电荷量为、质量为m 的粒子在直线上某点O以初速度竖直向上射出.不计重力，直线足够长.若粒子能打到上，则下列说法正确的是( )‎ A.电场强度最大值为 B.电场强度最小值为 C.电场强度最大值为 D.电场强度最小值为 ‎4、一匀强电场的方向竖直向上，t=0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P，不计粒子重力，则P-t关系图象是( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎5、如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从点竖直向上运动，通过点时，速度大小为，方向与电场方向相反，则小球从运动到的过程（ ）‎ A.动能增加 B.机械能增加 C.重力势能增加 D.电势能增加 ‎6、如图所示，在竖直向下的场强为E的匀强电场中有一动摩擦因数为μ ‎，与地面的夹角为θ=45°的粗糙绝缘斜面，有一半径为R的光滑半圆轨道与斜面相连，现有一带电荷量为+q,质量为m的小球从A点静止释放，绝缘斜面与圆轨道相连处没有能量损失，重力加速度为g。若使小球能够通过光滑圆轨道最高点C，则小球释放位置距地面的竖直高度至少为（ ）‎ A. B. C. D.‎ ‎7、如图所示,是在真空中竖直放置的两块平行金属板.质量为m、电荷量为q的带负电的粒子(不计重力)以初速度由小孔水平射入电场,当间的电压为U时,粒子刚好能到达N板.如果要使该带电粒子到达两板中点位置处即返回,则下列措施能满足要求的是( )‎ A.使初速度减小为原来的一半 B.使间的电压加倍 C.使间的电压提高到原来的4倍 D.使初速度减小为原来的一半,同时间的电压加倍 ‎8、在真空中有水平放置的两个平行、正对金属平板,板长为l,两板间距离为d,在两极板间加一交变电压如图乙,质量为m,电荷量为e的电子以速度v0 (v0接近光速的1/20)从两极板左端中点沿水平方向连续不断地射入两平行板之间。若电子经过两极板间的时间相比交变电流的周期可忽略不计,不考虑电子间的相互作用和相对论效应,则(   )‎ A.当时,所有电子都能从极板的右端射出 B.当时,将没有电子能从极板的右端射出 C.当时,有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1:2 D.当时,有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1: ‎ ‎9、如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场,之后进入电场线竖直向下的匀强电场发生偏转,最后打在屏上,整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么(    )‎ A.偏转电场对三种粒子做功一样多 B.三种粒子打到屏上的速度一样大 C.三种粒子运动到屏上所用时间相同 D.三种粒子一定打到屏上的同一位置 ‎10、如图所示， 长为L、倾角为的光滑绝缘斜面处于沿斜面向下的匀强电场中，一带电荷量绝对值为q、质最为m的小球，以初速度由斜面底端的A点开始沿斜面向上做匀速直线运动，最终通过斜面顶端C点.已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）‎ A.小球带正电 B.小球在C点的电势能大于在A点的电势能 C. 两点间的电势差 D.电场强度大小为 ‎11、如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是( )‎ A.M带负电荷，N带正电荷 B.M在b点的动能小于它在a点的动能 C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能 D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功 ‎12、竖直放置的固定绝缘光滑轨道由半径分别为R的四分之一圆周和半径r的半圆周拼接而成,两段圆弧相切于N点, ,现将一小球由M点静止释放，它刚好能通过P点。已知小球带正电,质量为m,电荷量为q,重力加速度为g,不计空气阻力.下列说法正确的是(   )‎ ‎ ‎ A.若整个轨道空间加竖直向上的匀强电场E(),则小球仍能通过P点 B.若整个轨道空间加竖直向下的匀强电场E,则小球不能通过P点 C.若整个轨道空间加垂直纸面向里的匀强磁场B,则小球一定不能通过P点 D.若整个轨道空间加垂直纸面向外的匀强磁场B,则小球可能不能通过P点 ‎13、如图所示，平行金属板MN竖直放置，两板足够长且板间有水平向左的匀强电场，P点离N板的距离为d，离M板的距离。为一个质量为m、带正电荷量为q的小球从P点以初速度水平向右抛出，结果小球恰好不能打在N板上。已知重力加速度为g，小球的大小不计，求：‎ ‎(1)两板间的电场强度的大小；‎ ‎(2)小球打到M板时动能的大小。‎ ‎14、如图所示,在竖直平面内建立直角坐标系,在y轴右侧区域内有、沿y轴负方向的匀强电场,有质量均为的小球A和小球B带电荷量分别为,.现将小球A从点以一定的初速度水平向右抛出,过一段时间后,将小球B从点以相同的初速度水平抛出,小球B运动1s后与小球A相遇.两小球均可视为质点,不计两小球间的相互作用和空气阻力,.‎ ‎1.求小球的初速度大小;‎ ‎2.求两小球相遇点P的坐标.‎ ‎15、如图所示,一内壁光滑的绝缘圆管A固定在竖直平面内.圆环的圆心为点为圆管的最低点,两点在同一水平线上,,圆环的半径为(圆管的直径忽略不计),过OD的虚线与过AB的虚线垂直相交于C点.在虚线AB的上方存在水平向右的、范围足够大的匀强电场;虚线AB的下方存在竖直向下的、范围足够大的匀强电场,电场强度大小等于.圆心O正上方的P点有一质量为m、电荷量为的绝缘小物体(视为质点),PC间距为L.现将该小物体无初速释放,经过一段时间,小物体刚好沿切线从A点无碰撞地进入圆管内,并继续运动.重力加速度用g表示.‎ ‎（1）虚线AB上方匀强电场的电场强度为多大?‎ ‎（2）小物体从管口B离开后,经过一段时间的运动落到虚线AB上的N点(图中未标出N点),则N点距离C点多远?‎ ‎（3）小物体由P点运动到N点的总时间为多少?‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：B 解析：微粒做直线运动的条件是速度方向与合外力的方向在同一条直线上,微粒只有受到水平向左的电场力时才能使合外力方向与速度方向相反且在同一条直线上,由此可知微粒所受的电场力的方向与场强方向相反,则微粒必带负电且运动过程中微粒做匀减速直线运动,故B项正确.‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：C 解析：匀强电场中的等势面沿竖直方向,则电场线沿水平方向,由力和运动的关系知,微粒受竖直向下的重力和水平向左的电场力,且合力方向沿虚线向下,故微粒由A到B做匀减速直线运动,一定不是匀速直线运动,选项B错误;由于各等势面的电势高低未知,电场E的方向可能水平向左也可能向右,故该微粒可能带正电,也可能带负电,选项A错误;从A到B的过程中电场力做负功,故微粒的电势能增加,选项C正确;由于电场力做功,故微粒的机械能不守恒,选项D 错误.‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：C 解析：带电粒子受电场力，把速度分解，垂直于方向的分速度，沿方向的分速度,若粒子刚好能打到上，则粒子到达时，速度平行于 方向，此时电场强度最大，在垂直于方向, ，解得, C正确。‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：A 解析：由于带电粒子在电场中类平抛运动，在电场力方向上做匀加速直线运动，加速度为 ，经过时间，电场力方向速度为，功率为 ，所以P与t成正比，故A正确。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：B 解析：由动能的表达式可知带电小球在M点的动能为，在N点的动能为，所以动能的增量为，故A错误；带电小球在电场中做类平抛运动，竖直方向受重力做匀减速运动，水平方向受电场力做匀加速运动，由运动学公式有，可得，竖直方向的位移，水平方向的位移，因此有，对小球写动能定理有，联立上式可解得，，因此电场力做正功，机械能增加，故机械能增加，电势能减少，故B正确D错误，重力做负功重力势能增加量为，故C错误。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：C 解析：小球刚好通过最高点时，对圆轨道的压力为零，即，小球从B到C过程由动能定理可得，从A往下滑到B的过程中设高度至少为h，则有，联立以上三式解得，C正确。‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：B 解析：粒子在进入电场运动的过程中,设带电粒子在电场中运动的最远距离为x,由动能定理得,所以,则使初速度减小为原来的一半,可得x减小为原来的,故A错误;若电压提高到原来的2倍,则x减小为原来的,即粒子运动到 两板中点处即返回,故B正确;使间的电压提高到原来的4倍,则x减小为原来的,故C错误;使初速度减小为原来的一半,同时间的电压加倍,则x减小为原来的,故D错误.‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：A 解析：A、B、当由电子恰好飞出极板时有:l=v0t, , 由此求出: ,当电压大于该最大值时电子不能飞出,故A正确,B错误;C、当,一个周期内有的时间电压低于临界电压,因此有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1:1,故C错误,D、若,有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为,则D选项错误.故选A.‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：AD 解析：带电粒子在加速电场中加速,由动能定理有,得,粒子在偏转电场中运动的时间,加速度大小,纵向速度大小,纵向位移大小,即y与比荷无关,与速度无关,由相似三角形可知,三种粒子打在屏幕上的位置一定相同,到屏上的时间与横向速度成反比,故只有AD正确。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：CD 解析：小球沿斜面向上做匀速直线运动，可知小球所受的电场力平行斜面向上，小球带负电，选项A错误;从A到C电场力做正功，则电势能减小，即小球在C点的电势能小于在A点的电势能，选项B错误；由平衡知识可知,解得,选项D正确；两点间的电势差,选项C正确.‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：ABC 解析：如图所示,M粒子的轨迹向左弯曲,则带电粒子所受的电场力方向向左,可知M带电粒子受到了引力作用,故M带负电荷,而N粒子的轨迹向下弯曲,则带电粒子所受的电场力方向向下,说明N粒子受到斥力作用,故N粒子带正电荷,故选项A正确;由于虚线是等势面,故M粒子从a到b电场力对其做负功,故动能减小,故选项B正确;对于N粒子,由于d和e在同一等势面上,故从d到e电场力不做功,故电势能不变,故选项C正确;由于N粒子带正电,故从c点运动到d点的过程中,电场力做正功,故选项D错误。‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：AC 解析：设M、P间的高度差为h,小球从M到P过程由动能定理得:,解得小球到达P点的速度 ,小球恰好通过P点,重力提供向心力,由牛顿第二定律得: ,解得;若加竖直向下的匀强电场E(),假设小球仍能通过P点，小球从M到P过程由动能定理得:,解得: ,‎ ‎,则小球恰好通过P点,假设成立，故A正确;同理，若加竖直向上的匀强电场E,小球恰好能通过P点，故B错误。若加垂直纸面向里的匀强磁场B,假设小球仍能通过P点，小球到达P点的速度v不变,洛伦兹力竖直向下,则: ‎ ‎,则假设不成立，小球不能通过P点,故C正确;同理，若加垂直纸面向外的匀强磁场B,小球能通过P点,故D错误. ‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：1.设板间电场强度为E,根据动能定理有求得 ‎2.设小球从P点运动到M板所用的时间为，则有求得 设小球从N板运动到M板所用的时间为，则有 求得 因此小球从P点开始运动到M板所用的时间为 这段时间内小球下落的高度 根据动能定理 求得 解析： ‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：1.设小球分别运动了时间后相遇,两小球的加速度 ‎,方向竖直向下 ‎,方向竖直向上 两小球在复合场中做类平抛运动,由几何关系有 x轴方向:‎ y轴方向:‎ 代入数据解得,.‎ ‎2.设相遇点P的坐标为,则有 解得 相遇点P的坐标为.‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析：‎ 答案：（1）小物体释放后,在重力和电场力作用下做匀变速运动,小物体刚好沿切线进入圆管内,故小物体刚好沿PA连线运动,重力与电场力的合力沿PA方向;又,故.‎ ‎（2）小物体从P到A的运动由动能定理可得,解得 虚线AB的下方存在竖直向下的、范围足够大的匀强电场,电场强度大小等于,电荷量为的绝缘小物体所受电场力,方向竖直向上,故小物体从A到B做匀速圆周运动,‎ 小物体从管口B离开后,经过一段时间的运动落到虚线AB上的N点,对竖直方向:,解得 水平方向:,,解得 N点距离C点:.‎ ‎（3）小物体从P到A的时间用表示,则,解得 物体从A运动到B的时间 小物体由P点运动到N点的总时间.‎ 解析：‎ ‎ ‎