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题型: 单选题
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单选题

如图所示电路,在平行金属板M,N内部左侧中央P有一质量为m的带电粒子(重力不计)以水平速度v0射入电场并打在N板的O点.改变R1或R2的阻值,粒子仍以v0射入电场,则(  )

A该粒子带正电

B减少R2,粒子还能打在O点

C减少R1,粒子将打在O点右侧

D增大R1,粒子在板间运动时间不变

正确答案

B

解析

解:A、根据外电路中顺着电流方向电势逐渐降低,可知M板的电势低于N板的电势,板间电场方向向下,而粒子在电场中向下偏转,所受的电场力方向向下,则知该粒子带负电,故A错误.

B、电路稳定时R2中没有电流,相当于导线,改变R2,不改变M、N间的电压,板间电场强度不变,粒子所受的电场力不变,所以粒子的运动情况不变,仍打在O点.故B正确.

C、D、设平行金属板M、N间的电压为U.粒子在电场中水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,则竖直方向有:

y=at2=•t2…①

水平方向有:

x=v0t…②

联立得:

y=…③

由图知,y一定,q、m、d、v0不变,则由③式知:当减少R1时,M、N间的电压U增大,x减小,所以粒子将打在O点左侧;

由①知,增大R1,U减小,t增大,故C错误,D错误.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,矩形区域ABCD内存在竖直向下的匀强电场,两个带正电的粒子 a和b以相同的水平速度射入电场,粒子a由顶点A射入,从BC的中点P射出,粒子b由AB的中点O射入,从顶点C射出,若不计重力,则a和b比荷(即粒子的电荷量与质量之比)是(  )

A1﹕2

B2﹕1

C1﹕8

D8﹕1

正确答案

D

解析

解:粒子在水平方向上做匀速直线运动,a、b两粒子的水平位移之比为1:2,根据x=v0t,知时间比为1:2.

粒子在竖直方向上做匀加速直线运动,根据知,y之比为2:1,则a、b的加速度之比为8:1.根据牛顿第二定律知,加速度,加速度之比等于电荷量与质量之比,则两电荷的比荷之比为8:1.故D正确,A、B、C错误.

故选D.

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题型: 多选题
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多选题

某一电场场强随时间变化的图象如图所示.在这个变化的电场中有一个带电粒子,t=0时刻由静止释放.若带电粒子只受电场力作用,则(  )

A带电粒子将在电场中做往复运动,但总体上看是不断向前的运动

B0-3s内电场力的冲量为零,电场力做功为零

C3s末带电粒子回到原出发点

D0-4s内电场力的冲量不等于零,而电场力做功却等于零

正确答案

B,C

解析

解:A、在每个周期的第一秒和三秒内,带电粒子的加速度大小为a1=,第二秒的加速度大小为a2=,可得a2=2a1,粒子在第1s内做初速度为零的匀加速运动,第2s内沿反向做匀减速运动,.5s末速度减为零反向做匀加速直线运动.故A错误.

B、0-3s内,电场力的冲量I=qE•2t-2qE•t=0,根据动量定理知,第3s末的速度为零,根据动能定理得,电场力做功为零.故B正确.

C、在第1s内做匀加速直线运动,第2s内做匀减速直线运动,1.5s末速度减为零反向做匀加速直线运动,2s后反向做匀减速直线运动,3s末速度为零,根据运动的对称性知,3s末带电粒子回到出发点.故C正确.

D、0-4s内,电场力的冲量不等于零,根据动量定理知,4s末的速度不为零,根据动能定理得,电场力做功不为零.故D错误.

故选:BC.

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题型:简答题
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简答题

有一带负电的小球,其带电量。如图所示,开始时静止在场强E=200N/C的匀强电场中的P点,靠近电场极板处有一档板s,小球与档板s的距离x1=5cm,与A板距离x2=45cm,小球的重力不计。在电场力作用下小球向左运动,与档板s相碰后电量减少到碰前的K倍,已知,而碰撞过程中小球的机械能不损失。

(1)设匀强电场中档板s所在位置的电势为0,则电场中P点的电势为多少?小球的电势能多大?

(2)小球经过多少次碰撞后,才能运动到A板?

正确答案

(1 )   

 (2)13次

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题型:简答题
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简答题

(9分)如图所示,在绝缘水平面上,相距为L的A、B两点处分别固定着两个等量正电荷。a、b是AB连线上两点,其中Aa=Bb=L/4,a、b两点电势相等,O为AB连线的中点。一质量为m带电量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能E0从a点出发,沿AB直线向b运动,其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍(n>1),到达b点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,求:

(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数μ;

(2)Ob两点间的电势差Uob

(3)小滑块运动的总路程s。

正确答案

(1)  (2)  (3)

试题分析:(1)由Aa=Bb=,O为AB连线的中点得:a、b关于O点对称,则

                          ①   (1分)

设小滑块与水平面间的摩擦力大小为f,对于滑块从a→b过程,由动能定理得:

        ②   (1分)

而f=μmg                      ③   

由①——③式得:      ④   (1分)

(2)对于滑块从O→b过程,由动能定理得:

        ⑤   (2分)

由③——⑤式得:      ⑥   (1分)

(3)对于小滑块从a开始运动到最终在O点停下的整个过程,由动能定理得:

                    ⑦  (2分)

              ⑧   (1分)

由③——⑧式得:            ⑨   (1分)

点评:难题。力学中的很多规律在电学中同样适用,在选择规律时,首先考虑功和能的原理,其次考虑牛顿定律,因为前者往往更简捷。此题注意摩擦力在整个过程中始终做负功,其所做功与运动的总路程S有直接关系。

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题型:简答题
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简答题

如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图.在xOy平面的第一象限,存在以x轴、y轴及双曲线的一段(0≤x≤L,0≤y≤L)为边界的匀强电场区域Ⅰ;在第二象限存在以x=-L、x=-2L、y=0、y=L的匀强电场区域Ⅱ.两个电场大小均为E,不计电子所受重力,电子的电荷量为e,则:

(1)求从电场区域Ⅰ的边界B点(B点的纵坐标为L)处由静止释放电子,到达区域Ⅱ的M点时的速度;

(2) 求(1)中的电子离开MNPQ时的坐标;

(3)证明在电场区域Ⅰ的AB曲线上任何一点处,由静止释放电子恰能从MNPQ区域左下角P点离开;

正确答案

(1) v=;(2)(-2L,0);

(3)离开点的横坐标X1=-2L,纵坐标y1=y-y’=0,即(-2L,0)为P点。

试题分析: (1)  B点坐标(, L),在电场I中电子被加速到v,由动能定理

eE=,解得v=

(2)电子进入电场II做类平抛运动,有

t= ;

所以横坐标x=" -" 2L;纵坐标y=L-y=0即为(-2L,0)

(3)设释放点在电场区域I的AB曲线边界,其坐标为(x,y),在电场I中电子被加速到v1,然后进入电场II做类平抛运动,有eEx=;t= ;

所以离开点的横坐标X1=-2L,纵坐标y1=y-y’=0,即(-2L,0)为P点。

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题型:简答题
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简答题

如图a所示,为一组间距d足够大的平行金属板,板间加有随时间变化的电压(如图b所示),设U0和T已知。A板上O处有一静止的带电粒子,其带电量为q,质量为m(不计重力),在t=0时刻起该带电粒子受板间电场加速向B板运动,途中由于电场反向,粒子又向A板返回(粒子未曾与B板相碰)。

小题1:当Ux=2U0时求带电粒子在t=T时刻的动能;

小题2:为使带电粒子在0~T时间内能回到O点,Ux要大于多少?

正确答案

小题1:

小题2:

(1)

(2),由上面四式,得,因为,所以

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题型:简答题
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简答题

(20分)

如图所示,空间有场强的竖直向下的匀强电场,长的不可伸长的轻绳一端固定于O点,另一端系一质量的不带电小球,拉起小球至绳水平后,无初速释放。另一电荷量、质量与相同的小球,以速度水平抛出,经时间与小球点下方一足够大的平板相遇。不计空气阻力,小球均可视为质点,取

(1)求碰撞前瞬间小球的速度。

(2)若小球经过路到达平板,此时速度恰好为O,求所加的恒力。

(3)若施加恒力后,保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变,在点下方任意改变平板位置,小球均能与平板正碰,求出所有满足条件的恒力。

正确答案

(1)

(2)

(3)

本题主要考查了带电粒子在场中运动、碰撞、动量守恒。牛顿定律、功能关系的综合运用。重点考查对物理过程分析和建立物理模型能力的考查。

(1)设的加速度为、到点时竖直速度为,合速度大小为、与水平方向的夹角为,有:

                                        ①

                                               ②

                                            ③

                                             ④

联立上述方程,代人数据,解得:                ⑤

                  ⑥

(2)设A碰钱速度为,此时轻绳与竖直线的夹角为,由动能定理得:

     ⑦

AP碰撞后小球C的速度为,由动量守恒定律,得:

          ⑧

小球C到达平板时速度为零,应做匀减速直线运动,设加速度大小为,有:

                  ⑨

设恒力大小为F,与竖直方向夹角为,如右图,由牛顿第二定律,得:

 ⑩

  ⑾

代人相关数据,解得:              ⑿

                      ⒀

(3)由于平板可距D点无限远,小球C必做匀速或匀加速直线运动,恒力的方向可从竖直向上顺时针转向无限接近速度方向,设恒力与竖直向上方向的角度为,有:

                 ⒁

在垂直于速度方向上,有  ⒂

大小的条件为:

            (式中)   ⒃

思维拓展:本题考查的内容比较多,题设中以巧妙的情景形式呈现.首先要了解研究对象所处的环境,受力分析、牛顿运动定律和直线运动、平抛或类平抛运动是物理学的基础,也是高考命题重点,一定要牢固掌握。对于多过程问题,要分析物理过程,弄清各个状态的特点,本题中小球P开始受到重力和电场力,做类平抛运动,注意第一问中速度是矢量不仅要求出大小,还要求出方向。本题中2、3问,物理过程较复杂,我们只有仔细分析过程,找到临界条件,建立正确的物理模型才是解好本题的关键。这时是高考考查的重点之一。

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C(重力不计),从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转角θ=30°,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。已知偏转电场中金属板长L=20cm,两板间距d=17.3cm。(注意:计算中取1.73)求:

(1)带电微粒进入偏转电场时的速率v1

(2)偏转电场中两金属板间的电压U2

(3)为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少多大?

正确答案

解:(1)带电微粒经加速电场加速后速度为v,根据动能定理

=1.0×104m/s

(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,做类平抛运动。在水平方向微粒做匀速直线运动

水平方向:

带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动,加速度为a,出电场时竖直方向速度为v2竖直方向:          

由几何关系

    

得U2=100V

(3)带电微粒进入磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设微粒轨道半径为R,由几何关系知

      

设微粒进入磁场时的速度为v'

    得 =0.1T

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题型:简答题
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简答题

如图所示,空间相距为的平行金属板加上电压后,它们之间的电场可视为匀强电场,其变化如图,当t=0时,A板电势比B板电势高,这时在靠近B板处有一初速度为零的电子(质量为,电量为)在电场力作用下开始运动,若要使这电子到达A板时具有最大的动能,则所加交变电压的频率最大不能超过多少?

正确答案

不能超过

根据题意当电子从t=0时开始运动,运动时间时,电子到达A板时具有最大的动能。

临界条件:,所以

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