一.选择题
1.(2016·山东潍坊高三期末)一带电荷量为+q、质量为m的带电粒子从O点以速率v0射入电场,运动到A点时速率为2v0。现有另一电荷量为-2q、质量为m的粒子仍以速率v0从O点射入该电场,运动到B点时速率为2v0。若忽略重力的影响,带电粒子从O到A和从O到B的运动过程中( )
A.在O、A、B三点中,B点电势最高
B.在O、A、B三点中,A点电势最高
C.带电荷量为+q的粒子电势能的变化量大
D.两粒子的电势能变化量相等
【参考答案】.AD
2.(2016·江苏启东中学高三月考)如图所示,在一点电荷的电场中有三个等势面,与电场线的交点依次为a、b、c,它们的电势分别为12φ、8φ和3φ,一带电粒子从一等势面上的a点由静止释放,粒子仅在电场力作用下沿直线由a点运动到c点,已知粒子经过b点时速度为v,则( )
A.粒子一定带负电
B.长度ab∶bc=4∶5
C.粒子经过c点时速度为v
D.粒子经过c点时速度为v
【参考答案】.C
【名师解析】沿着电场线方向电势是降低的,若φ>0,场源电荷和粒子均带正电,若φt2>t1
B.三微粒所带电荷量有q1>q2>q3
C.三微粒所受电场力有F1=F2>F3
D.微粒2和3出电场时动能相等
【参考答案】.B
4.(2016·湖南郴州监测)空间内有高度为d、宽度足够宽、方向水平向左的匀强电场。当在该空间内建立如图所示的坐标系后,在x轴上的P点沿y轴正方向连续射入质量和电荷量均相同、且带电性质也相同的带电粒子(粒子重力不计),由于粒子的入射速率v(v>0)不同,有的粒子将在电场中直接通过y轴,有的将穿出电场后再通过y轴。设粒子通过y轴时,离坐标原点的距离为h,从P到y轴所需的时间为t,则( )
A.由题设条件可以判断出粒子的带电性质
B.对h≤d的粒子,h越大,t越大
C.对h≤d的粒子,在时间t内,电场力对粒子做的功不相等
D.h越大的粒子,进入电场时的速率v也越大
【参考答案】.AD
5.(2016·浙江湖州高三模拟)如图,空间存在沿OM方向的匀强电场,ON与OM的夹角∠NOM=θ,某带正电粒子从OM上的P点垂直于OM进入电场,仅在电场力作用下运动,第一次经过ON的位置记为Q点。当粒子以不同大小的初速度进入电场,Q点的位置会不同,若Q点离O点最远距离OQ=L。下列说法正确的是( )
A.Q点最远时,粒子的速度沿ON方向
B.粒子在OM方向的分运动是匀加速直线运动,垂直OM方向的分运动是匀速直线运动
C.粒子进入电场的初速度越大,Q点离O点越远
D.根据条件可以求得OP=cos θ
【参考答案】.ABD
【名师解析】
当粒子的运动轨迹与ON相切时,Q点最远,则粒子的速度方向沿ON方向,A项正确;粒子垂直电场线方向上不受力,垂直OM方向的分运动是匀速直线运动,在OM方向上仅受电场力,初速度为零,做匀加速直线运动,B项正确;粒子进入电场的初速度越大,Q点离O点越近,C项错误;依题意得,粒子在Q点的速度方向沿着射线ON,粒子从P点开始做类平抛运动,如图所示。设加速度为a,沿着OM方向做匀加速直线运动,PS=at2
在Q点平行于OM方向的分速度vOM=at
SQ方向做匀速运动,有Lsin θ=v0t,
又tan θ=,解得OP=PS=cos θ,故D正确。
6.(2016·江苏徐州高三月考)一带正电的试探电荷,仅在电场力作用下沿x轴从x=-∞向x=+∞运动,其速度v随位置x变化的图象如图所示。x=x1和x=-x1处,图线切线的斜率绝对值相等且最大。则在x轴上( )
A.x=x1和x=-x1两处,电场强度相同
B.x=x1和x=-x1两处,电场强度最大
C.x=0处电势最高
D.从x=x1运动到x=+∞过程中,电荷的电势能逐渐增大
【参考答案】.BC
7.(福建省厦门市2016届高三第二次质量检查理科综合试题)在匀强电场中有一个半径为R=1m的圆,电场方向与圆的平面平行,O、P两点电势差为10V,一个电子在该匀强电场中仅受电场力作用下运动,且在P、Q两点上速度方向与圆的切线一致,速度大小均为1m/s ,则
A.电子从P到Q的运动过程中,动能先增大后减小
B.电子可能做圆周运动
C.该匀强电场的电场强度E=10V/m
D.O点与圆周上电势最低的点的电势差为10V
【参考答案】D
【名师解析】
考点:电势差与电场强度的关系;电势能
【名师点睛】紧扣动能相等作为解题突破口,由于仅在电场力作用下,所以得出两点的电势能大小关系.并利用等势面与电场线垂直的特性,从而推出电场线位置.再由曲线运动来确定电场力的方向.同时考查中的含义重要性。
二.计算题
1.(2016·浙江杭州高三月考) (20分)如图所示,在x>0,y>0区域内有平行于xOy平面的匀强电场和垂直xOy平面的匀强磁场。现有一带负电的粒子从坐标原点O沿某一方向以一定的初动能入射,在电场和磁场的作用下发生偏转,先后经过A(8,6)、B(12,18)两点时,动能变为初动能的0.6和0.4。不计重力的影响。
(1)确定电场强度的方向;
(2)若粒子的电荷量为-2×10-7 C,初动能为1×10-5 J,求电场强度的大小。
【名师解析】 (1)方法1
令电场强度的方向与x轴的夹角为θ,粒子在O点时的初动能为EkO,粒子从O点运动到A点,根据动能定理得
qEOAcos(α-θ)=EkO-EkA=0.4 EkO①
式中α为OA与x轴的夹角。
同理,粒子从O点运动到B点,有
qEOBcos(β-θ)=EkO-EkB=0.6 EkO②
②式中β为OB与x轴的夹角。
联立①②并利用A、B两点的坐标值解得
θ=0,即电场强度的方向沿x轴正方向。
答案 (1)沿x轴正方向 (2)250 V/m
2.(2016·江西南昌调研)(20分)如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,坐标系内有A、B两点,其中A点坐标为(6 cm,0),B点坐标为(0, cm),坐标原点O处的电势为0,A点的电势为8 V,B点的电势为4 V。现有一带电粒子从坐标原点O处沿电势为0的等势线方向以速度v=4×105 m/s射入电场,粒子运动时恰好通过B点,不计粒子所受重力,求:
(1)图中C处(3 cm,0)的电势;
(2)匀强电场的场强大小;
(3)带电粒子的比荷。
【名师解析】 (1)设C处的电势为φC,因为OC=CA
所以φO-φC=φC-φA
解得φC== V=4 V。
(3)带电粒子做类平抛运动,则有
Lcos θ=vt
Lsin θ= t2
解得== C/kg
=2.4×1011 C/kg
所以带电粒子的比荷为2.4×1011 C/kg。
答案 (1)4 V (2)×102 V/m (3)2.4×1011 C/kg
3. 如图所示,一个带正电的粒子以平行于x轴正方向的初速度v0从y轴上a点射入第一象限内,为了使这个粒子能经过x轴上定点b,可在第一象限的某区域内加一方向沿y轴负方向的匀强电场.已知所加电场的场强大小为E,电场区域沿x方向的宽度为s,Oa=L,Ob=2s,粒子的质量为m,带电量为q,重力不计,试讨论电场的左边界与b的可能距离.
(2)若粒子离开电场后做匀速直线运动到达b点,如图乙所示,即s