1、6-3带电粒子在电场中的运动电容器一、选择题1(2012江苏单科)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是()AC和U均增大BC增大，U减小CC减小，U增大 DC和U均减小答案B解析当电容器两极板间插入一电介质时，根据C可知电容器电容C变大，由于电容器电荷量不变，根据C可知电容器两端电压减小，选项B正确。2如图甲所示，一电子以v0的初速度沿平行金属板的轴线射入金属板空间。从电子射入的时刻开始在金属板间加如图乙所示的交变电压，假设电子能穿过平行金属板。则下列说法正确的是()A电子只可能从轴线到上极板之间的空
2、间射出(不包括轴线)B电子只可能从轴线到下极板之间的空间射出(不包括轴线)C电子可能从轴线到上极板之间的空间射出，也可能沿轴线方向射出D电子射出后动能一定增大答案C解析由题意可知，当电子在电场中运动的时间恰好等于在A、B板间所加交变偏转电压周期的整数倍，电子可沿轴线射出，故A、B错 ，C对；当电子恰好沿轴线射出时，电子速度不变，其动能也不变，故D错。3.如图所示，静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离。现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该()A使U2加倍 B使U2变为原来的4倍C使U2变为
3、原来的倍 D使U2变为原来的答案A解析电子获得的动能mv2qU1，电子的偏移量yat2()2，可见当U1加倍时，要使y不变，需使U2加倍，显然A正确。4(2012苏州名校4月测试)如图所示，矩形区域内有水平方向的匀强电场，一个带负电的粒子从A点以某一速度vA射入电场中，最后以另一速度vB从B点离开电场，不计粒子所受的重力，A、B两点的位置如图所示，则下列判断中正确的是()A电场强度的方向水平向左B带电粒子在A点的电势能小于在B点的电势能 C粒子在电场中运动的全过程中，电势能最大处为B点D粒子在电场中运动的全过程中，动能最大处为B点答案D解析根据力和运动的关系，可判定电场强度的方向水平向右，A错
4、；粒子在电场中运动的全过程中，电场力先做负功，后做正功，电势能先增大后减小，所以带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能，粒子在电场中运动的全过程中，电势能最大处应在A点的右下方，粒子在电场中运动的全过程中，动能最大处应为B点，故D对，BC错。5(2012课标全国理综)如图所示，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做匀变速直线运动答案BD解析粒子做直线运动，其重力和电场力的合力应与速度共线，如图所示。重力与电场力不共线，不可能平衡，选项A错误
5、；粒子运动过程中电场力做负功，因而电势能增加，选项B正确；合力做负功，动能减小，选项C错误，电容器的极板与直流电源相连，即其电压、板间的场强不变，则电场力不变，合力恒定，因而粒子做匀变速直线运动，选项D正确。6.(2012厦门质检)如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上板的过程中()A它们运动的时间tQtPB它们运动的加速度aQd的粒子，h不同，在时间t内，电场力对粒子做的功不相等D不同h对应的粒子，进入电场时的速率v可能相同答案C解析 根据题
6、意，入射粒子都能从y轴通过，这说明粒子受到的电场力方向水平向左即沿电场线方向，据此可知，粒子带正电，A项错误；粒子进入电场后，只在水平向左的电场力的作用下做类平抛运动，其在y轴方向上做匀速直线运动，而在x轴方向上做初速度为零的匀加速直线运动，粒子在电场中的运动时间由粒子在水平方向上的位移确定，因为粒子带电性相同，所以粒子的加速度恒定不变，设均为a，再设P点到y轴的距离为l，对hd的粒子，满足lat2，所以t，可见，运动时间t与h无关，B项错误，对hd的粒子，h不同，粒子在电场中沿x轴方向上运动的位移大小不同，在时间t内，电场力对粒子做的功不相等，C项正确；不同h对应的粒子，进入电场时的速率v肯
7、定不同，D项错误。二、非选择题9.板长为L的平行金属板与水平面成角放置，板间有匀强电场。一个带负电、电量为q、质量为m的液滴，以速度v0垂直于电场方向射入两板间，如图所示，射入后液滴沿直线运动，两极板间的电场强度E_。液滴离开电场时的速度为_。(液滴的运动方向没有改变)答案解析受力情况如图所示，液滴一定沿初速度方向做匀减速运动。由图可知，qEmgcos，所以E，根据运动学公式有v2v2aL，式中agsin得v。10.在示波管中，电子通过电子枪加速，进入偏转电极，然后射到荧光屏上。如图所示，设电子的质量为m(不考虑所受重力)，电量为e，从静止开始，经过加速电场加速，加速电场电压为U1，然后进入偏
8、转电场，偏转电极中两板之间的距离为d，板长为L，偏转电压为U2，求电子射到荧光屏上的动能为多大？答案eU1解析电子在加速电场中加速时，根据动能定理eU1mv进入偏转电场后Lvxt，vyat，a射出偏转电场时合速度v以后匀速到达荧光屏。故Ekmv2eU111如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0。电容器板长和板间距离均为L10cm，下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是L10cm。在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示。(每个电子穿过平行板的时间极短，可以认为电压是不变的)(1)在t0.06s时刻，电子打在荧光屏上的何处？(2
9、)荧光屏上有电子打到的区间有多长？(3)屏上的亮点如何移动？答案(1)距O点13.5cm处(2)30cm(3)见解析解析(1)由图知t0.06s时刻偏转电压为U1.8U0电子在电场中加速mvqU0电子在电场中偏转y()2联立解得y0.45L4.5cm，由几何关系知：打在屏上的点距O点13.5cm。(2)电子的最大侧移是0.5L，由两式可得偏转电压最大为Umax2.0U0所以荧光屏上电子的最大侧移为Y(L)tanL能打到的区间长为2Y3L30cm。(3)屏上的亮点由下而上匀速上升，间歇一段时间后又重复出现。12(2013江苏南京)质量m1.0kg、带电量q2.5104C的小滑块(可视为质点)放在
10、质量为M2.0kg的绝缘长木板的左端，木板放在光滑水平面上，滑块与木板之间的动摩擦因数0.2，木板长L1.5m，开始时两者都处于静止状态，所在空间加有一个方向竖直向下强度为E4.0104N/C的匀强电场，如图所示。取g10m/s2，试求：(1)用水平力F0拉小滑块，要使小滑块与木板以相同的速度一起运动，力F0应满足什么条件？(2)用水平恒力F拉小滑块向木板的右端运动，在1.0s末使滑块从木板右端滑出，力F应为多大？(设m与M之间最大静摩擦力与它们之间的滑动摩擦力大小相等，滑块在运动中带电量不变)答案(1)F06.0N(2)9.0N解析(1)当拉力F0作用于滑块m上，木板能够产生的最大加速度为a
11、M2.0m/s2为了使滑块与木板以相同的速度共同运动，滑块的最大加速度amaM对滑块F0(mgqE)mam则F0(mgqE)mam6.0N，即F06.0N。(2)设滑块的加速度为a1，木板的加速度为a2，由运动学公式s1a1t2，s2a2t2且s1s2L滑动过程中木板的加速度a22.0m/s2则a15.0m/s2对滑块F(mgqE)ma19.0N。13(2012四川理综卷)如图所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，AB段光滑水平，BC段为光滑圆弧，对应的圆心角37，半径r2.5m，CD段平直倾斜且粗糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为E2105N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强
12、电场。质量m5102kg、电荷量q1106C的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在C点以速度v03m/s冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点，0.1s以后，场强大小不变，方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数0.25。设小物体的电荷量保持不变，取g10m/s2，sin 370.6，cos370.8。(1)求弹簧枪对小物体所做的功；(2)在斜轨上小物体能到达的最高点为P，求CP的长度。答案(1)0.475J(2)0.57m解析(1)设弹簧枪对小物体做功为Wf，由动能定理得Wfmgr(1cos)mv代入数据得Wf0.475J(2)取沿平直斜轨向上为正方向。设小物体通过C点进入电场后的加速度为a1，由牛顿第二定律得mgsin(mgcosqE)ma1小物体向上做匀减速运动，经t10.1s后，速度达到v1，有v1v0a1t1由可得v12.1m/s，设运动的位移为x1，有x1v0t1a1t电场力反向后，设小物体的加速度为a2，由牛顿第二定律得mgsin(mgcosqE)ma2设小物体以此加速度运动到速度为0，运动的时间为t2，位移为x2，有0v1a2t2x2v1t2a2t设CP的长度为x，有xx1x2联立相关方程，代入数据解得x0.57m高考资源网w。w-w*k&s%5￥u高考资源网w。w-w*k&s%5￥u