A.E1E2=R2R1B.E1E2=R12R22
C.E1E2=R1R2D.E1E2=R22R12
解析 粒子在下側(cè)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律得qE1=mv2R1,又由于粒子沿等勢線運(yùn)動(dòng),則粒子進(jìn)入上側(cè)電場的速度大小不變,由牛頓第二定律得qE2=mv2R2,整理得E1E2=R2R1,A對,BCD錯(cuò).
2.[電偏轉(zhuǎn)/2023湖北/多選]一帶正電微粒從靜止開始經(jīng)電壓U1加速后,射入水平放置的平行板電容器,極板間電壓為U2.微粒射入時(shí)緊靠下極板邊緣,速度方向與極板夾角為45°,微粒運(yùn)動(dòng)軌跡的最高點(diǎn)到極板左右兩端的水平距離分別為2L和L,到兩極板距離均為d,如圖所示.忽略邊緣效應(yīng),不計(jì)重力.下列說法正確的是( BD )
A.L∶d=2∶1
B.U1∶U2=1∶1
C.微粒穿過電容器區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角度的正切值為2
D.僅改變微粒的質(zhì)量或者電荷數(shù)量,微粒在電容器中的運(yùn)動(dòng)軌跡不變
解析
水平方向:x=vxt2豎直方向:y=vyt2-12at22→y=x-av02x2→y=x-14dx2,與q、m無關(guān),D對
3.[靜電場+平衡條件/2022湖北]密立根油滴實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正負(fù)極相接,板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場.用一個(gè)噴霧器把密度相同的許多油滴從上板中間的小孔噴入電場,油滴從噴口噴出時(shí)由于摩擦而帶電.金屬板間電勢差為U時(shí),電荷量為q、半徑為r的球狀油滴在板間保持靜止.若僅將金屬板間電勢差調(diào)整為2U,則在板間能保持靜止的球狀油滴所帶電荷量和半徑可以為( D )
A.q,rB.2q,rC.2q,2rD.4q,2r
解析 帶電油滴在電場中受力平衡,根據(jù)平衡條件有mg=qUd,而m=ρ43πr3,即43ρgπr3=qUd,僅將金屬板間電勢差調(diào)整為2U,則有43ρgπr13=q1·2Ud,依次將球狀油滴所帶電荷量和半徑代入此式,只有D項(xiàng)正確,ABC項(xiàng)錯(cuò)誤.
4.[平行板電容器+受力分析/江蘇高考]如圖所示,水平金屬板A、B分別與電源兩極相連,帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將B板右端向下移動(dòng)一小段距離,兩金屬板表面仍均為等勢面,則該油滴( D )
A.仍然保持靜止B.豎直向下運(yùn)動(dòng)
C.向左下方運(yùn)動(dòng)D.向右下方運(yùn)動(dòng)
解析 由于水平金屬板A、B分別與電源兩極相連,兩極板之間的電勢差不變,將B板右端向下移動(dòng)一小段距離,極板之間的電場強(qiáng)度將減小,油滴所受電場力減小,且電場力方向斜向右上方,則油滴所受的合外力斜向右下方,所以該油滴向右下方運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確.
5.[帶電體在電場中的運(yùn)動(dòng)/2023新課標(biāo)]密立根油滴實(shí)驗(yàn)的示意圖如圖所示.兩水平金屬平板上下放置,間距固定,可從上板中央的小孔向兩板間噴入大小不同、帶電荷量不同、密度相同的小油滴.兩板間不加電壓時(shí),油滴a、b在重力和空氣阻力的作用下豎直向下勻速運(yùn)動(dòng),速率分別為v0、v04;兩板間加上電壓后(上板為正極),這兩個(gè)油滴很快達(dá)到相同的速率v02,均豎直向下勻速運(yùn)動(dòng).油滴可視為球形,所受空氣阻力大小與油滴半徑、運(yùn)動(dòng)速率成正比,比例系數(shù)視為常量.不計(jì)空氣浮力和油滴間的相互作用.
(1)求油滴a和油滴b的質(zhì)量之比;
(2)判斷油滴a和油滴b所帶電荷的正負(fù),并求a、b所帶電荷量的絕對值之比.
答案 (1)8∶1 (2)a帶負(fù)電荷,b帶正電荷 4∶1
解析 (1)根據(jù)題述有f=kvr
設(shè)油滴a的質(zhì)量為m1,油滴a以速率v0向下勻速運(yùn)動(dòng),由平衡條件有m1g=kv0r1,m1=43πr13ρ
設(shè)油滴b的質(zhì)量為m2,油滴b以速率14v0向下勻速運(yùn)動(dòng),由平衡條件有m2g=k·14v0r2,m2=43πr23ρ
聯(lián)立解得m1∶m2=8∶1
(2)由于當(dāng)在上下平板加恒定電壓(上板為高電勢)時(shí),這兩個(gè)油滴很快以12v0的速率豎直向下勻速運(yùn)動(dòng),所以有
油滴a速度減小,說明油滴a受到了向上的電場力,則油滴a帶負(fù)電荷
油滴b速度增大,說明油滴b受到了向下的電場力,則油滴b帶正電荷
由m1m2=8和m1=43πr13ρ,m2=43πr23ρ可知,甲、乙油滴的半徑之比為r1r2=2
由f=kvr可知兩個(gè)油滴均以速率12v0豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),所受阻力之比為f1f2=r1r2=2
油滴b以速率14v0豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),所受阻力為f3=m2g
結(jié)合f=kvr可知油滴b以速率12v0豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),所受阻力為f2=2f3=2m2g
油滴a以速率12v0豎直向下勻速運(yùn)動(dòng),所受阻力為
f1=2f2=4m2g
設(shè)油滴a所帶電荷量的絕對值為q1,由平衡條件有
m1g=q1E+f1
設(shè)油滴b所帶電荷量的絕對值為q2,由平衡條件有
m2g+q2E=f2
聯(lián)立解得q1∶q2=4∶1.

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