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1、電場的性質(zhì)及帶電粒子在電場中的運動
滿分:100分 時間:60分鐘
一、單項選擇題(本題共5小題,每小題5分,共25分。每小題只有一個選項符合題意。)
1.(2020·姜堰市模擬)如圖所示,真空中ab、cd是圓O的兩條直徑,在a、b兩點分別固定電荷量+Q和-Q的點電荷,下列說法中正確的是( )
A.c、d兩點的電場強度相同,電勢相同
B.c、d兩點的電場強度不同,電勢相同
C.直徑ab上O點的電場強度最大,電勢為零
D.一負電荷在c點的電勢能小于它在d點的電勢能
2.真空中有一豎直向上的勻強電場,其場強大小為E,電場中的A、B兩點固定著兩個等量異號點電荷+Q、-Q,A、
2、B兩點的連線水平,O為其連線的中點,c、d是兩點電荷連線垂直平分線上的兩點,Oc=Od,a、b兩點在兩點電荷的連線上,且與c、d兩點的連線恰好形成一個菱形,則下列說法中正確的是( )
A.a(chǎn)、b兩點的電場強度相同
B.c、d兩點的電勢相同
C.將電子從a點移到c點的過程中,電場力對電子做正功
D.質(zhì)子在O點時的電勢能小于其在b點時的電勢能
3.如圖所示,一帶電粒子從小孔A以一定的初速度射入平行板P和Q之間的真空區(qū)域,經(jīng)偏轉(zhuǎn)后打在Q板上如圖所示的位置。在其他條件不變的情況下要使該粒子能從Q板上的小孔B射出,下列操作中可能實現(xiàn)的是(不計粒子重力)( )
A.保持開關(guān)S閉合,適當上移
3、P極板
B.保持開關(guān)S閉合,適當左移P極板
C.先斷開開關(guān)S,再適當上移P極板
D.先斷開開關(guān)S,再適當左移P極板
4.如圖甲所示,兩個點電荷Q1、Q2固定在x軸上的兩點,其中Q1位于原點O,a、b是它們的連線延長線上的兩點。現(xiàn)有一帶正電的粒子q以一定的初速度沿x軸從a點開始經(jīng)b點向遠處運動(粒子只受電場力作用),設(shè)粒子經(jīng)過a、b兩點時的速度分別為va、vb,其速度隨坐標x變化的圖象如圖乙所示,則以下判斷正確的是( )
A.粒子從a點運動到b點電場力先做負功,后做正功
B.Q2帶負電且<
C.a(chǎn)點的電勢比b點的電勢高
D.粒子在a點的電勢能比在b點的電勢能大
5.用輕繩
4、拴著一質(zhì)量為m、帶正電的小球在豎直面內(nèi)繞O點做圓周運動,豎直面內(nèi)加有豎直向下的勻強電場,電場強度為E,如圖甲所示,不計一切阻力,小球運動到最高點時的動能Ek與繩中張力F間的關(guān)系如圖乙所示,當?shù)氐闹亓铀俣葹間,則( )
A.小球所帶電荷量為
B.輕繩的長度為
C.小球在最高點的最小速度為
D.小球在最低點的最小速度為
二、多項選擇題(本題共5小題,每小題7分,共計35分。每小題有多個選項符合題意。全部選對的得7分,選對但不全的得4分,錯選或不答的得0分。)
6.(2020·無錫一模)一個正點電荷Q靜止在正方形的一個角上,另一個帶電質(zhì)點射入該區(qū)域時,只在電場力作用下恰好能經(jīng)過正
5、方形的另外三個角a、b、c,如圖所示,則有( )
A.a(chǎn)、b、c三點電勢高低及場強大小的關(guān)系是φa=φc>φb,Ea
=Ec=2Eb
B.質(zhì)點由a到b電勢能增加,由b到c電場力做正功,在b點動能最小
C.質(zhì)點在a、b、c三處的加速度大小之比是1∶2∶1
D.若改變帶電質(zhì)點在a處的速度大小和方向,有可能使其經(jīng)過a、b、c三點
做勻速圓周運動
7.空間內(nèi)有高度為d、寬度足夠?qū)?、方向水平向左的勻強電場。當在該空間內(nèi)建立如圖所示的坐標系后,在x軸上的P點沿y軸正方向連續(xù)射入質(zhì)量和電荷量均相同、且?guī)щ娦再|(zhì)也相同的帶電粒子(粒子重力不計),由于粒子的入射速率v(v>0)不同,有的粒子將在電
6、場中直接通過y軸,有的將穿出電場后再通過y軸。設(shè)粒子通過y軸時,離坐標原點的距離為h,從P到y(tǒng)軸所需的時間為t,則( )
A.由題設(shè)條件可以判斷出粒子的帶電性質(zhì)
B.對h≤d的粒子,h越大,t越大
C.對h≤d的粒子,在時間t內(nèi),電場力對粒子做的功不相等
D.h越大的粒子,進入電場時的速率v也越大
8.如圖所示,斜面AB和水平面BC是由相同絕緣材料組成的,在A處由靜止釋放一質(zhì)量為m的小滑塊,滑塊運動到C點時的速度為v1(v1≠0),最大水平位移為s1;現(xiàn)給小滑塊帶上正電荷,并在空間施加豎直向下的勻強電場,仍在A處由靜止釋放滑塊,它運動到C點時的速度為v2,最大水平位移為s2,忽略在
7、B點因碰撞而損失的能量,水平面足夠長,以下判斷正確的是( )
A.v1>v2 B.v1s2 D.s1=s2
9.(2020·江蘇常州一模)如圖所示,三根絕緣輕桿構(gòu)成一個等邊三角形,三個頂點上分別固定A、B、C三個帶正電的小球。小球質(zhì)量分別為m、2m、3m,所帶電荷量分別為q、2q、3q。CB邊處于水平面上,ABC處于豎直面內(nèi),整個裝置都處于方向與CB邊平行向右的勻強電場中?,F(xiàn)讓該裝置繞過中心O并與三角形平面垂直的軸順時針轉(zhuǎn)過120°角,則A、B、C三個球所構(gòu)成的系統(tǒng)的( )
A.電勢能不變 B.電勢能減小
C.重力勢能減小 D.重力勢能增大
8、
10.(2020·江蘇蘇北四市一模)如圖甲所示,兩平行金屬板MN、PQ的板長和板間距離相等,板間存在如圖乙所示的隨時間周期性變化的電場,電場方向與兩板垂直,不計重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向源源不斷地射入電場,粒子射入電場時的初動能均為Ek0。已知t=0時刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場。則( )
A.所有粒子都不會打到兩極板上
B.所有粒子最終都垂直電場方向射出電場
C.運動過程中所有粒子的最大動能不可能超過2Ek0
D.只有t=n(n=0,1,2…)時刻射入電場的粒子才能垂直電場方向射出電場
三、計算題(本題共2小題,共計40分。解答時寫出必要的
9、文字說明,方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不得分。)
11.(20分)真空中豎直平面內(nèi)存在范圍足夠大、方向水平向右的勻強電場,現(xiàn)于電場中的A點以初動能Ek0=4 J豎直向上拋出一質(zhì)量m=0.5 kg的帶電小球,運動中小球所帶電荷量不變,當小球運動到最高點B時其動能為Ek1=4 J,最后小球擊中與拋出點在同一水平高度處的C點,如圖所示,取g=10 m/s2,求:
(1)小球所受電場力的大小;
(2)小球在C點時的動能大小;
(3)小球在整個運動過程中的最小速度。
12.(20分)如圖所示,x軸上方有寬為L、方向水平向右的勻強電場,一質(zhì)量為m(重力不計)、帶電荷量為+q(q>0)的粒子從y軸上的A點以初速度v0沿y軸負方向射入電場,粒子從x軸上的B點沿與x軸正方向成37°角的方向射出電場,并打在x軸下方的接收屏上C點(沒畫出),已知粒子從B到C的運行時間與粒子在電場中的運行時間相同,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
(1)求勻強電場的電場強度E的大??;
(2)求粒子接收屏上C點到y(tǒng)軸的水平距離;
(3)若粒子是質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的液滴,重力加速度為g,若要求液滴也能通過B點,則液滴的初速度應(yīng)為多少?