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1. 如图所示,竖直固定的光滑绝缘细杆上O点套有一个电荷量为-q (q>0),质量为m的小环,整个装置处在固定于杆左侧电荷量为+Q (Q>0)的点电荷产生的电场中,杆上a、b两点与+Q正好构成等边三角形,c是ab的中点。使小环从O点无初速度释放,小环通过a点的速率为v,若已知ab=Oa=l,静电常量为k,重力加速度为g,规定O点电势为零。则( )
A.
小环下落过程中机械能守恒
B.
小环下落过程中电势能先减小后增大
C.
小环在从c点到b点的过程中,速度不断减小
D.
b点电势为
【考点】
带电粒子在电场中的运动综合;
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多选题
容易
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1. 如图所示,带电粒子在电场中由A点运动到B点,图中实线为电场线,虚线为粒子运动轨迹,则可判定( )
A.
粒子带正电
B.
粒子的电势能不断减少
C.
粒子的动能不断减少
D.
粒子在A点的加速度小于在B点的加速度
多选题
容易
2. 如图所示,在正点电荷Q的电场中有一固定的光滑绝缘无限长直杆,有一可视为质点的带正电的小环套在直杆上,小环静止在距离点电荷最近的O点。由于受到轻微的扰动,小环从O点沿杆向右运动,运动过程中小环的电荷量不变,以下说法正确的是
A.
小环运动的速度越来越大
B.
小环运动的加速度越来越大
C.
小环所受的静电力越来越小
D.
小环与点电荷Q所构成的系统的电势能越来越大
多选题
容易
3. 如图所示为某静电纺纱工艺中的电场分布示意图,虚线是电场线,实线是某带电粒子只在电场力作用下从P点运动到Q点的轨迹,不计粒子的重力。则下列判断正确的是( )
A.
粒子带正电
B.
粒子在P点的加速度大于在Q点的加速度
C.
粒子在P点的动能小于在Q点的动能
D.
电场中P点的电势高于Q点的电势
多选题
容易
1. 虚线间存在如图所示的电场,虚线左侧的匀强电场
与水平虚线间的夹角为
, 一比荷为k的带正电的粒子由水平虚线上的A点静止释放,经过一段时间由竖直虚线的B(图中未画出)点进入虚线右侧竖直向下的匀强电场
(
未知),最终粒子由水平虚线的C(图中未画出)点离开电场,离开电场瞬间的速度与水平虚线的夹角为
。已知
、电场强度
, 不计粒子的重力,
,
。则下列说法正确的是( )
A.
B.
C.
粒子由A到C的时间为
D.
A、C两点的电势差为
多选题
困难
2. 如图甲所示,粗糙水平轨道与半径为R的竖直光滑、绝缘的半圆轨道在B点平滑连接,过半圆轨道圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右范围足够大的匀强电场E,质量为m的带正电小滑块从水平轨道上A点由静止释放,运动中由于摩擦起电滑块电荷量会增加,过B点后电荷量保持不变,小滑块在AB段加速度随位移变化图象如图乙所示。已知A、B间距离为4R,滑块与轨道间动摩擦因数为
, 重力加速度为g。则( )
A.
小滑块运动到B点时速度大小为
B.
小滑块在圆弧轨道上运动时,过小滑块对半圆轨道压力最大处半径与OB夹角的正切值为2
C.
小滑块从圆弧轨道最高点C离开的同时,保持电场强度大小不变,方向变为水平向左,则从C离开到再次回到水平轨道的运动过程中小滑块一直做曲线运动
D.
在满足(C)选项的条件下小滑块再次到达水平轨道时,速度大小为
多选题
困难
3. 如图所示,一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M,N和Q是轨迹上的三点,其中M点在轨迹的最右端,
垂直于电场线。不计重力,下列表述正确的是( )
A.
粒子在M点速度不可能为0
B.
粒子在N点和Q点动量相同
C.
粒子所受电场力沿电场方向
D.
粒子在电场中的电势能先增加后减小
多选题
普通
1. 粒子直线加速器原理示意图如图1所示,由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成,序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连,交变电源两极间的电压变化规律如图2所示,在
时,奇数圆筒比偶数圆筒电势高,此时和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为0)的中央有一自由电子由静止开始发射,之后在各狭缝间持续加速。若电子质量为m,电荷量为e,交变电源电压为U,周期为T。不考虑电子的重力和相对论效应,忽略电子通过圆筒狭缝的时间,下列说法正确的是( )
A.
电子在圆筒里做加速运动
B.
要实现加速,电子在圆筒运动时间必须为T
C.
第n个圆筒的长度应满足
D.
保持加速器筒长不变,若要加速比荷更大的粒子,则要调小交变电压的周期
单选题
普通
2. 如图所示在场强为E的匀强电场中有一带电绝缘物体P处于水平面上。已知P的质量为m、带电量为
, 其所受阻力与时间的关系为
。
时物体P由静止开始运动直至速度再次为零的过程中,以下说法正确的是( )
A.
物体达到最大速度的时间
B.
物体达到的最大速度为
C.
全过程中,物体所受电场力的冲量为
D.
全过程中,物体的阻力f的冲量为
单选题
普通
3. 图甲所示是一种静电除尘装置,其原理简图如图乙所示,在板状收集器A与线状电离器B间加恒定高压,让废气从一端进入静电除尘区经过净化后从另一端排出,其中一带负电的尘埃微粒沿图乙中虚线向收集器A运动,P、Q是运动轨迹上的两点,不计微粒重力和微粒间的相互作用,不考虑微粒运动过程中的电荷量变化。下列分析正确的是( )
A.
P点电势比Q点电势高
B.
微粒在P点速度比Q点的大
C.
微粒在P点具有的电势能比Q点的大
D.
微粒在P点具有电势能比Q点的小
单选题
容易
1. 如图所示,BCDG是光滑绝缘的
圆形轨道,位于竖直平面内,轨道半径为R,下端与光滑水平绝缘轨道在B点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上,滑块受到的静电力大小为
(g为重力加速度)。将滑块从B点右侧距离为x的A点由静止释放。
(1)
若x = 0,即将滑块由B点静止释放,求滑块的最大动能。
(2)
为使滑块在经过圆形轨道(不包括端点B点和G点)运动过程中不脱离轨道,求x的范围。
(3)
若
, 滑块经圆形轨道后首次抛至水平轨道上的P点,求PB之间的距离x
'
。(第3问不需要写出计算过程,直接写出结果即可)
解答题
困难
2. 静止于A处的离子经加速电场加速后沿图中半径为R的圆弧虚线通过静电分析器,恰能沿虚线垂直NC由P点进入QNCD区域的匀强电场。在QNCD区域的左右两侧竖直放置了两块平行金属板,两板间加上一定的电压形成图示的匀强电场,静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场,已知加速电场的电压为U,虚线位置场强方向如图所示;离子质量为m、电荷量为q;
。离子重力不计。
(1)
试判断离子带什么电?加速电场中左、右两极板哪板电势高?
(2)
求虚线位置场强大小
。
(3)
要使离子恰好从Q点离开电场,试求NQ、CD两板间的电压
和离子离开Q点时的动能
;
解答题
普通
3. 密立根油滴实验是美国物理学家密立根于1908-1913年进行的一项物理学实验,该实验首次测定了电子电荷。此实验的方法主要是平衡重力与电场力,使油滴悬浮于两片金属电极之间,并根据已知的电场强度,计算出整个油滴的总电荷量。重复对许多油滴进行实验之后,密立根发现所有油滴的总电荷值皆为同一数字的倍数,因此认定此数值为单一电子的电荷。密立根因此获得了1923年诺贝尔物理学奖。
(1)
关于元电荷,下列说法正确的是( )
A.
元电荷是自然界中电荷的最小单元
B.
元电荷就是点电荷
C.
元电荷就是质子
D.
1C的电量叫元电荷
(2)
油滴在运动过程中受到的阻力可由斯托克斯公式
计算(其中r为油滴半径,v为油滴下落的速度,
为空气粘滞系数)。则空气粘滞系数的单位用国际基本单位制表示为( )
A.
B.
C.
D.
(3)
密立根在做油滴实验时,将带负电的油滴喷入竖直方向的匀强电场中,用显微镜观察,发现某个油滴在电场力和重力的共同作用下,缓慢地沿竖直向下方向做匀速运动。则对于该油滴( )
A.
它的电势能增大
B.
它的电场力不做功
C.
它的电场力小于重力
D.
无法判断
(4)
一平行板电容器的带电量
, 两极板间的电压
, 则它的电容为
F(结果均保留两位有效数字);如果将两板的带电量各减少了一半,则两板电势差为
V,平行板电容器的电容将
。填(“变化”或“不变”)
(5)
油滴实验的原理如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别接电源、正负极。油滴从喷雾器喷出后,由于相互碰撞而使部分油滴带负电。油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,观察者通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的电压为U,距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力及油滴间的相互作用。
(1)当某个质量为m的油滴恰好做匀速运动时,求该油滴所带电荷量q。
(2)观察到某个质量为2m的带负电油滴进入电场后由静止开始做匀加速运动,经过时间t运动到下金属板,求此油滴电势能的变化量∆E
p
。
解答题
普通
1. 空间存在着匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直于纸面(
平面)向里,电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下,从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中,可能正确描述该粒子运动轨迹的是( )
A.
B.
C.
D.
单选题
困难
2. 地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场,将一带正电荷的小球自电场中Р点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等,重力势能和电势能的零点均取在Р点。则射出后,( )
A.
小球的动能最小时,其电势能最大
B.
小球的动能等于初始动能时,其电势能最大
C.
小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时,其动能最大
D.
从射出时刻到小球速度的水平分量为零时,重力做的功等于小球电势能的增加量
多选题
困难
3. 图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2V。一电子经过a时的动能为10eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6eV。下列说法正确的是( )
A.
平面c上的电势为零
B.
该电子可能到达不了平面f
C.
该电子经过平面d时,其电势能为4eV
D.
该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
多选题
普通