试题-全国-2008_高三物理静电场极其相关问题（3）.rar

用心爱心专心静电场极其相关问题⑶电荷在电场中的运动带电粒子在电场中如何运动，取决于带电粒子如何受力，及力的方向与初速的关系，由牛顿定律及运动学相关规律决定粒子的运动趋势。（一）带电粒子在电场中的直线运动带电粒子在电场中从静止开始加速，或受合力方向与初速平行，粒子将在电场中作直线运动。带电粒子经电场加速：处理方法，可用动能定理、牛顿运动定律或用功能关系。A图1例1．如图1所示,将带正电的粒子从电场中的A点无初速地释放,不计重力的作用,则下列说法中正确的是（）A.带电粒子一定做加速直线运动B.带电粒子的电势能一定逐渐增大C.带电粒子的加速度一定越来越小D.带电粒子的加速度一定越来越大【解析】：带电粒子在电场中必受电场力，使粒子开始沿受力方向加速；由于电场非匀强电场，右侧电场减弱，故选项A、C正确。【答案】：A、C。OPvθ图2例2．O为一质量为、带电量为的带电小球，为使小球能无初速地沿直线OP运动（OP直线与竖直方向的夹角为），如图2所示，须在运动区域加一匀强电场，求所加的匀强电场的场强的最小值及电场方向【解析】：为使带电小球能沿直线运动，小球的合力必需沿OP方向，只要将电场力平衡重力沿垂直OP方向分量即可，故有，∴，方向垂直OP左向下。【答案】：；方向垂直OP左向下。图3例3．如图3所示，一带电小球用丝线悬挂在水平方向的匀强电场中，当小球静止后把悬线烧断，则小球在电场中将作（）A．自由落体运动B．曲线运动C．沿着悬线的延长线作匀加速运动D．变加速直线运动图1-69BAQ4Q图1-70图1-71【解析】：由于小球所受重力与电场力均为恒力，则小球所受合力也为恒力，烧断丝线后，拉力消失，小球将在重力与电场力的合力作用下，沿着悬线的延长线作匀加速运动，故C正确。【答案】：C图4例4．如图4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/qB．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/qD．如果该电场由斜面中点正上方某处的点电荷产生，则该点电荷必为负电荷图4-1【解析】：带电小球从A到B沿斜面运动，速度未变，一种可能为合力沿斜面，且合力功为零，还有就是合力为零，运动中只有电场力与重力可做功，则：，即∴，A正确；重力做负功，电场力做正功，故电势能减小，B错；如果受力平衡，电场必为匀强电场，由受力图4-1可见，场强大小与电场力成正比，电场力最小值，则，最大值将为无穷大，C错；有点电荷的电场性质分析可知，D正确。【答案】：A、D。例5．在平行板电容器A、B两板上加上如图5所示的电压，开始B板的电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力)()Ａ.电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动Ｂ.电子一直向A板运动Ｃ.电子一直向B板运动Ｄ.电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做来回周期性运动图1-63图5【解析】：电子在电场力的作用下，将开始做为周期的先匀加速、后匀减速的直线运动，方向始终向B板。所以C正确。【答案】：C图6例6．如图6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（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。【解析】：⑴当B板吸收了N个电子后，应有AB两板间的电势差应为；⑵最终电子无法再到达B板时，板间电势差为，电场力对电子所做功应等于电子的初动能，即有：，∴⑶当AB两板间的电势差到达最大值时，从小孔S射入的电子数为N，则有，即，∴，∴这些电子射入小孔所需时间。【答案】：（1）（2）U0（3）t=图7例7．真空中足够大的两个相互平行的金属板a和b之间的距离为d，两板之间的电压按图7所示规律变化，其变化周期为T．在t=0时刻，一带电粒子(+q)仅在该电场的作用下，由a板从静止开始向b板运动，并于t=nT(n为自然数)时刻，恰好到达b板．求：⑴若粒子在时刻才开始从a板运动，那么经过同样长时间，它将运动到离a板多远的地方？⑵若该粒子在时