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第3讲
电学中的曲线运动
1.(多选)如图所示,带正电的A球固定,质量为m,电荷量为十g的粒子B从a处以
速度o射向A,虚线abc是B运动的一段轨迹,b点距离A最近,粒子经过b点时速度为,
重力忽略不计,下列说法正确的是()
B
①A
A.从a运动到b的过程粒子所受电场力逐渐增大
B.从a运动到c的过程中粒子的动能和电势能之和保持不变
C.从a运动到c的过程中粒子加速度方向不变
D,可求出A产生的电场中b点的电场强度
【答案】AB
2.如图,场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd,水平边ab长
为s,竖直边ad长为h。质量均为m、带电荷量分别为十g和一g的两粒子,由a、c两点先
后沿ab和cd方向以速率进入矩形区域(两粒子不同时出现在电场中)。不计重力,若两粒
子轨迹恰好相切,则等于()
E
A.s22qEmh)
B.s2qEmh)
C.s42qEmh)
D.s4gEmh)
【答案】B
【解析】
两粒子轨迹恰好相切,根据对称性,两粒子的轨迹相切点一定在矩形区域的
中心,并且两粒子均做类平抛运动,根据运动的独立性和等时性可得,在水平方向上:s2
=ok,在竖直方向上:h2=12a2=12Eqmt2,两式联立解得:oo=s2qEmh),故B正确,A、
C、D错误。
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3.(多选)如图所示,竖直平面内有固定的半径为R的光滑绝缘圆形轨道,匀强电场的
方向平行于轨道平面水平向左,P、Q分别为轨道上的最高点、最低点,M、N是轨道上与
圆心O等高的点。质量为m、电荷量为q的带正电小球(可视为质点)在轨道内运动,已知重
力加速度为g,电场强度E=3mg4q,要使小球能沿轨道做完整的圆周运动,则下列说法正
确的是()
Q
A.小球在轨道上运动时,动能最小的位置,电势能最大
B.小球在轨道上运动时,机械能最大的位置一定在M点
C.小球过Q、P点时所受轨道弹力大小的差值为6mg
D.小球过Q、P点时所受轨道弹力大小的差值为75mg
【答案】BC
【解析】
根据等效场知识可得,电场力与重力的合力大小为mg等=mg2十
qE2=54g,故等效重力加速度为g等=54g,如图所示,
tan0=qEmg=34,即0=37°,若小球刚好能通过C点关于圆心O对称的D点,那么小
球就能做完整的圆周运动。小球在D点时的动能最小,但D点并非是其电势能最大的位置,
小球电势能最大的位置在N点,选项A错误;小球在轨道上运动的过程中遵守能量守恒定
律,小球在轨道上M点的电势能最小,机械能最大,选项B正确:小球过Q点和P点时,
由牛顿第二定律可得F。一mg=m2R,Fn十mg=m2R,小球从Q点到P点,由动能定理可
得-2mgR=12m2P-12o2Q,联立解得F。一F=6mg,选项C正确,D错误。
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4.将一带电量为十Q的点电荷固定在空间中的某一位置处,有两个质量相等的带电小
球A、B分别在Q下方不同高度的水平面内做匀速圆周运动,且运动轨迹处在以Q为球心
的同一球面上,如图所示。若A、B所带电量很少,两者间的作用力忽略不计,取无穷远处
电势为零,则下列说法中正确的是()
B
A.小球A、B所带电荷量相等
B.小球A、B运动轨迹上的各点场强相同
C,小球A、B运动轨迹上的各点电势相等
D.库仑力刚好提供小球做匀速圆周运动所需的向心力
【答案】C
【解析】A、B两个小球都做匀速圆周运动,合外力提供向心力,小球受到重力和库
仑力,合力提供向心力,故D错误;设小球与Q的连线与水平方向的夹角为,则有:F库
=mgsin 0,由于不等,则库仑力不等,而A、B小球到Q的距离相等,所以小球A、B
所带电荷量不相等,故A错误:小球A、B运动轨迹上的各点到Q点的距离相等,场强大
小相等,但是方向不同,所以电场强度不相同,故B错误:以Q为球心的同一球而是等势
面,则小球A、B运动轨迹上的各点电势相等,故C正确。
5.(多选)如图所示,平行板电容器P、Q两极板间加一恒定电源,Q板上有两小孔A、
B。一带电粒子(不计粒子重力),从小孔A以一定的初速度射入平行板P和Q之间的真空区
域,经偏转后打在Q板上C点,如图所示。关于粒子的运动情况和在其他条件不变的情况
下,要使该粒子能从Q板上的小孔B射出所采取的措施,下列说法正确的是()
A.从A点到最高点,粒子的速率减小,重力势能增加
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