高中 | 带电粒子在等效重力场中的运动 题目答案及解析

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选修3-1

第一章 静电场

1.9 带电粒子在电场中的运动

带电粒子在等效重力场中的运动

空间存在水平向左的匀强电场,一质量为$m$、带电量为$q$的小球由$M$点以速度$v_{0}$竖直向上抛出,运动到最高点$P$时速度大小恰好也为$v_{0}$,空气阻力不计,重力加速度为$g$,小球从$M$运动到$P$的过程中,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

小球的电势能增加

","

小球的机械能先减少后增加

","

匀强电场的电场强度大小为$\\dfrac{mg}{2q}$

","

小球运动过程中速度的最小值为$\\dfrac{\\sqrt{2}v_{0}}{2}$

"]
[["D"]]

$\rm AB$.小球运动过程中,电场力做正功,电势能减少,机械能增加,故$\rm AB$错误;

$\rm C$.小球在竖直方向做竖直上抛运动,从出发点运动到最高点$P$满足$t=\dfrac{v_{0}}{g}$

水平方向做初速度为$0$的匀加速直线运动,则$v_{0}=a_{x}t$

解得$a_{x}=g$

$a_{x}=\dfrac{Eq}{m}$

解得匀强电场的电场强度大小为$E=\dfrac{mg}{q}$

$\rm C$错误;

$\rm D$.根据矢量合成法则,小球的合加速度大小为$\sqrt{2}g$,将初速度沿加速度方向和垂直加速度方向分解,可知当沿着加速度方向的分速度为$0$时,小球的合速度最小,且合速度等于垂直于加速度方向的分速度,即$v=\dfrac{\sqrt{2}}{2}v_{0}$

$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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如图所示,有一带电物块(可视为质点)静止在光滑斜面的 处,物块的电荷量,质量 ,斜面的倾角为。斜面与水平绝缘轨道 平滑,在直线 左侧有水平向左的匀强电场, 右侧有水平向右的匀强电场,水平轨道 与竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道 平滑连接,半圆形轨道的半径。现撤去电场,物块从 处由静止下滑,恰好能通过半圆形轨道的最高点 ,然后落至水平轨道 上。已知 距离水平轨道的高度为,带电物块与 间的动摩擦因数为 ,取 ,求: 设在地面上方的真空室内,存在着方向水平向右的匀强电场和方向垂直于纸面向内的匀强磁场,如图所示。一段光滑且绝缘的圆弧轨道固定在纸面内,其圆心为点,半径,,连线在竖直方向上,弧对应的圆心角。今有一质量、电荷量的带电小球,以的初速度沿水平方向从点射入圆弧轨道内,一段时间后从点离开,此后小球做匀速直线运动。重力加速度,,。求: 如图所示,在竖直平面内有水平向左的匀强电场,在匀强电场中有一根长为的绝缘细线,细线一端固定在点,另一端系一质量为的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成角,此时让小球获得初速度且恰能绕点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动,重力加速度为,不考虑空气阻力。下列说法正确的是 如图,竖直平面内有平行于该平面的匀强电场,一带电小球由点斜向上抛出,速度大小为、方向与水平面成角,经过时间到达点,速度大小仍为、方向水平向右。已知小球运动轨迹在该竖直平面内,重力加速度大小为,。下列说法正确的是 如图,在竖直向上的匀强电场中,球位于球的正上方,质量相等的两个小球以相同初速度水平抛出,它们最后落在水平面上同一点,其中只有一个小球带电,不计空气阻力,下列判断正确的是 如图,竖直平面内有一半径为的光滑绝缘圆形轨道,圆心位于点,、分别为圆轨道的最低点和最高点,为轨道上与圆心等高的一点。空间中存在平行于轨道平面的匀强电场(图中未画出),、、三点电势分别为、和。质量、电荷量的小滑块从点以初动能出发,沿轨道做圆周运动。取重力加速度,则
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