人教版高中物理必修第三冊(cè)第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用習(xí)題課2帶電粒子在靜電場(chǎng)中平衡和運(yùn)動(dòng)問題課時(shí)作業(yè)含答案

(限時(shí)：30分鐘)【合格考練】1.在如圖所示的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶電粒子M和N(可視為點(diǎn)電荷)移至同一水平線上的不同位置，釋放后，M、N恰好保持靜止，不計(jì)粒子的重力，忽略M、N對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)的影響，則()A．M帶正電荷，N帶負(fù)電荷B．M、N所帶電荷量大小一定相等C．靜止時(shí)M受到的合力比N的大D．將M、N分開一些，釋放后M、N仍保持靜止解析：選B。由題意可知M、N所受對(duì)方的庫侖力與各自在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力平衡，因此M帶負(fù)電荷，N帶正電荷，故A錯(cuò)誤；根據(jù)前面分析可知，M、N所受勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)力大小相等，所以M、N所帶電荷量大小一定相等，故B正確；靜止時(shí)M、N受到的合力均為零，故C錯(cuò)誤；將M、N分開一些，M、N之間的庫侖力大小變化，將不能與在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力平衡，所以釋放后M、N將不能保持靜止，故D錯(cuò)誤。2．(多選)如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2，電荷量分別為q1、q2的兩小球，分別用絕緣輕絲線懸掛起來，兩絲線與豎直方向的夾角分別為α和β(α>β)，兩小球恰在同一水平線上，那么()A．兩球一定帶異種電荷B．q1一定大于q2C．m1一定小于m2D．m1所受的庫侖力一定大于m2所受的庫侖力解析：選AC。由于兩帶電小球相互吸引，所以一定帶異種電荷，A正確；設(shè)輕絲線與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)平衡條件可得兩球之間的庫侖力F＝mgtanθ，因此m1g<m2g，即m1<m2，C正確。3．如圖甲所示，直線上固定兩個(gè)正點(diǎn)電荷A與B，其中B帶＋Q的電荷量，C、D兩點(diǎn)將AB連線三等分，現(xiàn)有一個(gè)帶負(fù)電的粒子從C點(diǎn)開始以某一初速度向右運(yùn)動(dòng)，不計(jì)粒子所受的重力，并且已知該粒子在C、D間運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖乙所示，則A點(diǎn)電荷的帶電荷量可能是()A．＋5Q B．＋3QC．＋2Q D．＋Q解析：選A。由v－t圖像可知該粒子在兩正電荷A、B的作用下做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，故點(diǎn)電荷A對(duì)其的庫侖引力大于點(diǎn)電荷B對(duì)其的庫侖引力，根據(jù)庫侖定律，在D點(diǎn)：keq\f(QAq,4r2)>keq\f(Qq,r2)，即QA>4Q，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。4．(多選)如圖所示，這是一簇未標(biāo)明方向、由單一點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是一帶電粒子通過該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可判斷出該帶電粒子()A．電性與場(chǎng)源電荷的電性相同B．在a、b兩點(diǎn)所受電場(chǎng)力大小Fa>FbC．在a、b兩點(diǎn)的速度大小va>vbD．在a、b兩點(diǎn)的動(dòng)能Eka<Ekb解析：選BC。根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，帶電粒子所受電場(chǎng)力的方向跟電場(chǎng)線共線，指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè)，由此可知，帶電粒子與場(chǎng)源電荷電性相反，A錯(cuò)誤；a點(diǎn)處電場(chǎng)線比b點(diǎn)處密，所以a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度較大，帶電粒子在a點(diǎn)所受電場(chǎng)力較大，B正確；假設(shè)帶電粒子由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，所受電場(chǎng)力方向與速度方向之間的夾角大于90°，電場(chǎng)力做負(fù)功，帶電粒子的動(dòng)能減少，速度減小，即Eka>Ekb，va>vb，同理可分析帶電粒子由b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)時(shí)也有Eka>Ekb，va>vb，C正確，D錯(cuò)誤?！镜燃?jí)考練】5．如圖所示，真空中兩個(gè)等量帶正電的點(diǎn)電荷分別固定在P、Q兩點(diǎn)，O為P、Q的中點(diǎn)，MO垂直于P、Q連線，a點(diǎn)位于P、Q連線上，b點(diǎn)位于連線的中垂線MO上，下列說法正確的是()A．若將一電子從a點(diǎn)由靜止釋放，則電子做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B．若將一電子從b點(diǎn)由靜止釋放，則電子做往復(fù)運(yùn)動(dòng)C．若一質(zhì)子從O點(diǎn)以某一初速度沿OM運(yùn)動(dòng)，質(zhì)子可能回到原處D．若一質(zhì)子從b點(diǎn)以某一初速度垂直于紙面向里運(yùn)動(dòng)，質(zhì)子可能回到原處解析：選B。等量同種電荷連線的中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0，向兩邊逐漸增大，中垂線上的電場(chǎng)由O點(diǎn)向外，先增大后減小，若將一電子從a點(diǎn)由靜止釋放，電子受力指向P，向P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；若將一電子從b點(diǎn)由靜止釋放，電子受力指向O點(diǎn)，電子先做加速運(yùn)動(dòng)，過O點(diǎn)后做減速運(yùn)動(dòng)，電子將做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，B正確；若一質(zhì)子從O點(diǎn)以某一初速度沿OM運(yùn)動(dòng)，質(zhì)子受力向外，不可能回到原處，C錯(cuò)誤；若一質(zhì)子從b點(diǎn)以某一初速度垂直紙面向里運(yùn)動(dòng)，質(zhì)子做速度增大的曲線運(yùn)動(dòng)，回不到原點(diǎn)，D錯(cuò)誤。6．如圖，在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為g，則()A．小球帶負(fù)電，q＝eq\f(mg,E)B．小球帶正電，q＝eq\f(mg,E)C．若減小E，小球?qū)⒇Q直向上運(yùn)動(dòng)D．若增大q，小球?qū)⒇Q直向下運(yùn)動(dòng)答案：B7．如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球，用絕緣細(xì)線懸掛在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，小球靜止時(shí)懸線上的張力恰好為零，重力加速度為g。(1)判斷電場(chǎng)方向。(2)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E。(3)若將電場(chǎng)反向，求小球平衡時(shí)懸線上的張力大小F。解析：(1)根據(jù)平衡條件知，小球所受電場(chǎng)力豎直向上，小球帶正電，所以電場(chǎng)方向豎直向上。(2)小球受到重力、電場(chǎng)力，處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以有Eq＝mg解得E＝eq\f(mg,q)。(3)若將電場(chǎng)反向，小球所受電場(chǎng)力反向，為豎直向下，小球受到重力、電場(chǎng)力、繩子的拉力處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以有F＝Eq＋mg得F＝2mg。答案：(1)豎直向上(2)eq\f(mg,q)(3)2mg8．如圖所示，豎直放置的兩塊足夠大的帶電平行板間形成一個(gè)方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝3×104N/C。在兩板間用絕緣細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量m＝5×10－3kg的帶電小球，靜止時(shí)小球偏離豎直方向的角度θ＝60°，g取10m/s2。(1)求小球的電性和電荷量；(2)若小球靜止時(shí)離右板d＝5eq\r(3)×10－2m，剪斷懸線后，小球經(jīng)多長時(shí)間碰到右極板？解析：(1)因?yàn)樾∏蜢o止，即受力平衡，所以小球帶正電荷，小球受力分析如圖所示。由平衡條件有qE＝mgtanθ，解得q＝eq\f(5,3)eq\r(3)×10