带电粒子在电场中的运动专题练习(附详细参考答案).doc

带电粒子在电场中的运动专题练习

1、如图所示，长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中， 一带电量为+q、质量为m的小球，以初速度v0从斜面底端 A点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端B点时，速度仍为v0，则 （ ）
A．A、B两点间的电压一定等于mgLsinθ/q
B．小球在B点的电势能一定大于在A点的电势能
C．若电场是匀强电场，则该电场的电场强度的最大值一定为mg/q
D．如果该电场由斜面中点正止方某处的点电荷产生，则该点电荷必为负电荷
2、如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中0点自由释放后，分别抵达B、C两点，若AB=BC，则它们带电荷量之比q1：q2等于（ ）
A．1：2 B．2：1 C．1： D．：1
3．如图所示，两块长均为L的平行金属板M、N与水平面成α角放置在同一竖直平面，充电后板间有匀强电场。一个质量为m、带电量为q的液滴沿垂直于电场线方向射人电场，并沿虚线通过电场。下列判断中正确的是( )。
A、电场强度的大小E＝mgcosα/q
B、电场强度的大小E＝mgtgα/q
C、液滴离开电场时的动能增量为-mgLtgα
D、液滴离开电场时的动能增量为-mgLsinα
4．如图所示，质量为m、电量为q的带电微粒，以初速度V0从A点竖直向上射入水平方向、电场强度为E的匀强电场中。当微粒经过B点时速率为VB＝2V0，而方向与E同向。下列判断中正确的是( )。
A、A、B两点间电势差为2mV02/q
B、A、B两点间的高度差为V02/2g
C、微粒在B点的电势能大于在A点的电势能
D、从A到B微粒作匀变速运动
5．一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图，AB与电场线夹角θ=30°，已知带电微粒的质量m=1.0×10－7kg，电量q=1.0×10－10C，A、B相距L=20cm．（取g=10m/s2，结果保留二位有效数字）求：
（1）说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由．
（2）电场强度的大小和方向？
（3）要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？

图3-1-6
6．一个带电荷量为－q的油滴，从O点以速度v射入匀强电场中，v的方向与电场方向成θ角，已知油滴的质量为m，测得油滴达到运动轨迹的最高点时，它的速度大小又为v，求：
O
v
θ
E
(1) 最高点的位置可能在O点的哪一方？　
(2) 电场强度 E为多少？
(3) 最高点处(设为N)与O点的电势差UNO为多少？

7. 如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，它的极板长L = 0.1m，两板间距离 d = 0.4 cm，有一束相同微粒组成的带电粒子流从两板中央平行极板射入，由于重力作用微粒能落到下板上，已知微粒质量为 m = 2×10-6kg，电量q = 1×10-8 C，电容器电容为C =10-6 F．求
(1) 为使第一粒子能落点范围在下板中点到紧靠边缘的B点之内，则微粒入射速度v0应为多少？
(2) 以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少落到下极板上？

L
B
m,q
d
v0
A

8.如图所示，在竖直平面内建立xOy直角坐标系，Oy表示竖直向上的方向。已知该平面内存在沿x轴负方向的区域足够大的匀强电场，现有一个带电量为2.5×10－4C的小球从坐标原点O沿y轴正方向以0.4kg.m/s的初动量竖直向上抛出，它到达的最高点位置为图中的Q点，不计空气阻力，g取10m/s2.
（1）指出小球带何种电荷；
（2）求匀强电场的电场强度大小；
（3）求小球从O点抛出到落回x轴的过程中电势能的改变量.
x/m
0
1.6
V0
Q
3.2
4.8
6.4
1.6
3.2
y/m

9、如图所示，一对竖直放置的平行金属板A、B构成电容器，电容为C。电容器的A板接地，且中间有一个小孔S，一个被加热的灯丝K与S位于同一水平线，从丝上可以不断地发射出电子，电子经过电压U0加速后通过小孔S沿水平方向射入A、B两极板间。设电子的质量为m，电荷量为e，电子从灯丝发射时的初速度不计。如果到达B板的电子都被B板吸收，且单位时间内射入电容器的电子数为n个，随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，最终使电子无法到达B板，求：
（1）当B板吸收了N个电子时，AB两板间的电势差
（2）A、B两板间可以达到的最大电势差(UO)
（3）从电子射入小孔S开始到A、B两板间的电势差达到最大值所经历的时间。

10．如图所示是示波器的示意图，竖直偏转电极的极板长L1=4cm，板间距离d=1cm。板右端距离荧光屏L2=18cm，（水平偏转电极上不加电压，没有画出）电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是v=1.6×107m/s，电子电量e=1.6×10-19C，质量m=0.91×10-30kg。
(1)要使电子束不打在偏转电极上，加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过多大？
(2)若在偏转电极上加u=27.3sin100πt (V)的交变电压，在荧光屏竖直坐标轴上能观察到多长的线段？
L1
L2
O
O'
O'
d

带电粒子在电场中的运动专题练习参考答案
1、A D 2、B 3 AD 4 ABD
5．（1）微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向作直线运动，所以其合力在AB方向上，分析可知电场力的方向水平向左，微粒所受合力的方向由B指向A，与初速度vA方向相反，微粒做匀减速运动．（2）在垂直于AB方向上，有qEsinθ－mgcosθ=0　所以电场强度E=1.7×104N/C　 电场强度的方向水平向左（3）微粒由A运动到B时的速度vB=0时，微粒进入电场时的速度最小，由动能定理得， mgLsinθ+qELcosθ=mvA2/2 代入数据，解得vA=2.8m/s　
6．(1) 在O点的左方．(2) UNO =．
(1)由动能定理可得在O点的左方．(2)在竖直方向 mgt = mv sinθ，水平方向 qEt = mv + mv cosθ．(3) 油滴由O点N点，由qU－mgh = 0，在竖直方向上，(v0 sinθ)2 = 2gh．UNO =．
7．(1)若第1个粒子落到O点，由＝v01t1，＝gt12得v01＝2.5 m/s．若落到B点，由L＝v02t1，＝gt22得v02＝5 m/s．故2.5 m/s≤v0≤5 m/s．(2)由L＝v01t，得t＝4×10-2 s．＝at2得a＝2.5 m/s2，有mg－qE=ma，E=得Q＝6×10-6　C．所以＝600个．
8.说明：动量是运动物体质量与速度的乘积。
（1）小球带负电（2）小球在y方向上做竖直上抛运动，在x方向做初速度为零的匀加速运动，最高点Q的坐标为（1.6m, 3.2m） 由 ①代入数据得 （1分） 由初动量p=mv0 ② 解得 m=0.05kg 又 ③ ④ 由③④代入数据得E=1×103N/C
（3）由④式可解得上升段时间为t=0.8s 所以全过程时间为
代入③式可解得x方向发生的位移为x=6.4m
由于电场力做正功，所以电势能减少，设减少量为△E，代入数据得△E=qEx=1.6J
9．（1）（2）U0（3）t=
10．解：(1) ① ② ③
由以上三式，解得： ④代入数据，得 U=91V ⑤
(2)偏转电压的最大值：U1=27.3V ⑥
通过偏转极板后，在垂直极板方向上的最大偏转距离： ⑦
设打在荧光屏上时，亮点距O'的距离为y'，则： ⑧
荧光屏上亮线的长度为：l=2y' ⑨代入数据，解得l=3cm ⑩

t0
t
0
2t0
3t0
v1
v2
vy
11． (画出电子在t=0时和t=t0时进入电场的v-t图象进行分析)
v1
0
t
t0
2t0
3t0
4t0
vy

（1），

解得 ，
（2）由此得，
而
5