题目内容

1.如图,一质量为m,电荷量为q的带负电粒子在匀强电场中运动,A、B为其运动轨迹上的两点.已知该粒子在A点的速度大小为v0,方向与电场方向间的夹角为45°,它运动到B点时速度方向与电场方向间的夹角为30°.下列说法中正确的是(不计重力)(  )
A.电场的方向向右B.A点的电势比B点的电势低
C.粒子在B点的速度为$\sqrt{3}$v0D.A、B两点间的电势差U=$\frac{m{{v}_{0}}^{2}}{2q}$

分析 根据粒子的受力方向和粒子的电性可判断电场线的方向,便可以确定AB点的电势高低,粒子水平方向受电场力,做匀加速直线运动;竖直方向不受力,做匀速直线运动.结合速度的分解知识得到A点速度与B点速度的关系,然后对A到B过程根据动能定理列式可求出电势差.

解答 解:A、粒子所受合外力指向运动轨迹的凹侧,则带负电粒子受力方向水平向右,故电场方向水平向左,故A错误;
B、由于电场方向水平向左,则A点的电势比B点的电势低,故B正确;
C、设带电粒子在B点的速度为v,粒子在垂直电场方向的分速度不变,即vsin30°=v0sin45°,v=$\frac{{v}_{0}sin45°}{sin30°}$=$\sqrt{2}{v}_{0}$,故C错误;
D、由动能定理得,UABq=$\frac{1}{2}$mv2-$\frac{1}{2}$m${v}_{0}^{2}$,UAB=$\frac{m{v}_{0}^{2}}{2q}$,故D正确;
故选:BD

点评 本题关键是通过运动的合成与分解得到A点速度和B点速度的关系,然后结合动能定理列式求解电势差.通过粒子的受力方向和粒子的电性可判断电场线的方向,确定AB电势的高低.

练习册系列答案
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6.如图甲所示为山丹一中两位同学探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”的实验装置图.

(1)实验中,两位同学安装好实验装置后,首先平衡摩擦力,他们将长木板的一端适当垫高些后,在不挂砝码盘的情况下,使小车靠近打点计时器后,先接通电源,后用手轻拨小车,小车便拖动纸带在木板上自由运动.若打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏(从打出的点的先后顺序看),则第二次打点前应将长木板底下的小木块垫的比原先更加低(填“高”或“低”)些;重复以上操作步骤,直到打点计时器在纸带上打出一系列间隔均匀的计时点,便说明平衡摩擦力合适.
(2)平衡摩擦力后,在在砝码盘(连同砝码)的总质量远小于小车的质量或小车的质量远大于砝码盘(连同砝码)的总质量的条件下,两位同学可以认为砝码盘(连同砝码)的总重力近似等于小车的所受的合外力.
(3)接下来,这两位同学先保持小车的质量不变的条件下,研究小车的加速度与受到的合外力的关系;如图乙为某次操作中打出的一条纸带,他们在纸带上标出了5个计数点,在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出,图中数据的单位是cm.实验中使用的频率f=50Hz的交变电流.根据以上数据,可以算出小车的加速度a=0.343m/s2.(结果保留三位有效数字)
(4)然后,两位同学在保持小车受到的拉力不变的条件下,研究小车的加速度a与其质量M的关系.他们通过给小车中增加砝码来改变小车的质量M,得到小车的加速度a与质量M的数据,画出a-$\frac{1}{M}$图线后,发现当$\frac{1}{M}$较大时,图线发生弯曲.于是,两位同学又对实验方案进行了进一步地修正,避免了图线的末端发生弯曲的现象,那么,两位同学的修正方案可能是C.
A.改画a与(M+m)的关系图线B.改画a与$\frac{m}{M}$的关系图线
C.改画a与$\frac{1}{M+m}$的关系图线D.改画a与$\frac{1}{(M+m)^{2}}$的关系图线
(5)探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”实验完成后,两位同学又打算测出小车与长木板间的动摩擦因数.于是两位同学先取掉了长木板右端垫的小木块,使得长木板平放在了实验桌上,并把长木板固定在实验桌上,具体的实验装置 如图丙所示;在砝码盘中放入适当的砝码后,将小车靠近打点计时器,接通电源后释放小车,打点计时器便在纸带上打出了一系列的点,并在保证小车的质量M、砝码(连同砝码盘)的质量m不变的情况下,多次进行实验打出了多条纸带,分别利用打出的多条纸带计算出了小车运动的加速度a,并求出平均加速度$\overline{a}$,则小车与长木板间的动摩擦因数μ=$\frac{mg-(m+M)\overline{a}}{Mg}$.(用m、M、$\overline{a}$、g表示)

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