时间:2019-06-28 04:16:42
1、计算题 （10分）如图所示，某区域存在着竖直向下的匀强电场，一个质量为m，电荷量为q的带电粒子以水平方向的初速度v0由O点射入该区域，粒子作类平抛运动刚好通过竖直平面中的P点，已知连线OP长为L，与初速度方向的夹角为
。不考虑带电粒子的重力大小，试求：
（1）判断带电粒子的电性和带电粒子在电场中运动的加速度
（2）匀强电场的场强大小
（3）OP两点的电势差
参考答案：（1）正电?
?（2）
?（3）
本题解析：（1）由题意知，粒子受竖直向下的电场力，故粒子带正电?
粒子在电场中作类平抛运动：?
?解得
（2）粒子受电场力：?
?解得?
（3）
?
本题难度：一般
2、选择题 如图所示,空间存在足够大的竖直向下的匀强电场,带正电荷的小球（可视为质点且所受电场力与重力相等）自空间O点以水平初速度v0抛出,落在地面上的A点,其轨迹为一抛物线．现仿此抛物线制作一个光滑绝缘滑道并固定在与OA完全重合的位置上,将此小球从O点由静止释放,并沿此滑道滑下,在下滑过程中小球未脱离滑道．P为滑道上一点,已知小球沿滑道滑至P点时其速度与水平方向的夹角为45°,下列说法正确的是(? )
A．小球两次由O点运动到P点的时间相等
B．小球经过P点时,水平位移与竖直位移之比为1：2
C．小球经过滑道上P点时,电势能变化了
m
D．小球经过滑道上P点时,重力的瞬时功率为
mgv0
参考答案：C
本题解析：由于杆对小球的作用，则两次由O点运动到P点的时间不相等，A错误；由P点时其速度与水平方向的夹角为45°，有
，由于轨迹为类平抛轨迹，故得
，B错误；做类平抛运动时，有
，
，，当小球从0点由静止释放，到达P点，根据动能定理有
，得
，则电势能变化了
，C正确；根据功率公式
，D错误。
点评：带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同．先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直 线或曲线），然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化 的观点，选用动能定理和功能关系求解．
本题难度：一般
3、简答题 喷墨打印机的原理示意图如图所示，其中墨盒可以发出墨汁液滴，此液滴经过带电室时被带上负电，带电多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制．带电后液滴以一定的初速度进入偏转电场，带电液滴经过偏转电场发生偏转后打到纸上，显示出字体．计算机无信号输入时，墨汁液滴不带电，径直通过偏转板最后注入回流槽流回墨盒．
设偏转极板长L1="1.6" cm，两板间的距离d="0.50" cm,两板间的电压U=8.0×103 V，偏转极板的右端距纸的距离L2="3.2" cm．若一个墨汁液滴的质量m=1.6×10-10 kg,墨汁液滴以v0="20" m/s的初速度垂直电场方向进入偏转电场，此液滴打到纸上的点距原入射方向的距离为2. 0 mm．不计空气阻力和重力作用．求：这个液滴通过带电室后所带的电量q．
参考答案：q="1." 3×10-13C（或1.25×10-13C).
本题解析：液滴以速度v0进入电场后，在v0方向做匀速直线运动，在垂直于v0方向做初速度为零的匀加速直线运动，设其加速度为a，在这个方向上的位移为y1，在电场中的运动时间为t1，有
，
液滴射出电场瞬间的垂直于v0方向速度为v，则v= at1,
液滴射出电场后的运动时间为t2，有
液滴射出电场后在垂直于v0方向的位移为y2 =vt2，
液滴打到纸上的点距原入射方向的距离为y，则y=y1+y2 ,
由以上各式可得
,
对上式整理并代入数据得q="1." 3×10-13C（或1.25×10-13C).
本题难度：一般
4、计算题 如图所示，直线MN上方存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，质量为m、电荷量为-q（q＞0）的粒子1在纸面内以速度v1=v0从O点射入磁场，其方向与MN的夹角α=30°；质量为m、电荷量为+q的粒子2在纸面内以速度v2=
v0也从O点射入磁场，其方向与MN的夹角β=60°角。已知粒子1、2同时到达磁场边界的A、B两点（图中未画出），不计粒子的重力及粒子间的相互作用。
（1）求两粒子在磁场边界上的穿出点A、B之间的距离d；
（2）求两粒子进入磁场的时间间隔Δt；
（3）若MN下方有平行于纸面的匀强电场，且两粒子在电场中相遇，其中的粒子1做直线运动。求电场强度E的大小和方向。
参考答案：（1）
（2）
（3）
，方向与MN成30°角斜向右上。
本题解析：（1）粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动
?
故
?
（2）粒子1圆周运动的圆心角
， 
?
粒子2圆周运动的圆心角
， 
?
粒子圆周运动的周期
?
粒子1在匀强磁场中运动的时间
?
粒子2在匀强磁场中运动的时间
?
所以
?
（3）由题意，电场强度的方向应与粒子1穿出磁场的方向平行。
a．若电场强度的方向与MN成30°角斜向右上，则粒子1做匀加速直线运动，粒子2做类平抛运动。
Eq="ma" ?
ABcos30°=v1t+
ABsin30°=v2t?
解得E=
?
b．若电场强度的方向与MN成30°角斜向左下，则粒子1做匀减速直线运动，粒子2做类平抛运动。
Eq="ma" ?
ABcos30°=v1t-
ABsin30°=v2t?
解得E=
，假设不成立。?
综上所述，电场强度的大小E=，方向与MN成30°角斜向右上。
本题难度：一般
5、选择题 如图所示，有三个质量相等，分别带正电，负电和不带电的小球，从上、下带电平行金属板间的P点.以相同速率垂直电场方向射入电场，它们分别落到A、B、C三点，则 （?）?
A.A带正电、B不带电、C带负电
B.三小球在电场中运动时间相等
C.在电场中加速度的关系是aC>aB>aA
D.到达正极板时动能关系EA>EB>EC
参考答案：AC
本题解析：
【错解分析】产生上述错解得原因是学生没有认真地分析问题的运动本质，表面的看认为三个小球在电场中运动的水平距离不一样，就认为距离越大的就应该电场力对它做功的时间越长，它获得的动能也就越多。
【正解】三个粒子做的都是类平抛运动，但是运动时间不一样，而竖直位移则是一样的，由此可得到三个粒子的加速度的关系aC>aB>aA，力是产生加速度的原因，而三个粒子的受力基本都是重力和电场力，所以就可以根据这个判断出A带正电、B不带电、C带负电。因此，本题的正确选项为A、C。
【点评】带电粒子在电场中的偏转，可以看作是类平抛运动，所以运动时间由水平位移和初速度可以得出，但是，引起能量变化的原因应该是电场力做功，电场力做功与带电粒子在电场中运动的时间没有关系，它仅由初末位置的电势差决定。
本题难度：简单