高中物理 1_9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1

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9．帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1．一帶電粒子在電場(chǎng)中只受到電場(chǎng)力作用時(shí)，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是(　　) A．勻速直線運(yùn)動(dòng)　　　　　　　 B．勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D．勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析：　只在電場(chǎng)力的作用下，說明電荷受到的合外力的大小為電場(chǎng)力，不為零，所以選項(xiàng)A不可能；當(dāng)電荷在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止釋放后，電荷做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B可能；當(dāng)電荷垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，電荷做類平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C可能；正電荷周圍的負(fù)電荷只在電場(chǎng)力作用下且電場(chǎng)力恰好充當(dāng)向心力時(shí)，可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D可能． 答案：　A 2. 如圖所示，有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的油滴，被置于豎直放置的兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．設(shè)油滴是從兩板中間位置，由靜止釋放，則可以判定(　　) A．油滴在電場(chǎng)中做拋物線運(yùn)動(dòng) B．油滴在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．油滴打在極板上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間只取決于電場(chǎng)強(qiáng)度和兩板間距離 D．油滴打在極板上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不僅取決于電場(chǎng)強(qiáng)度和兩板間距離，還取決于油滴的比荷 解析：　油滴初速度為0，受不變的重力和電場(chǎng)力，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)，B對(duì)；由＝ t2得，C錯(cuò)，D對(duì)． 答案：　BD 3．一束正離子以相同的速率從同一位置，垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所有離子的軌跡都是一樣的，這說明所有離子(　　) A．都具有相同的質(zhì)量 B．都具有相同的電荷量 C．具有相同的比荷 D．都是同一元素的同位素 解析：　軌跡相同的含義為：偏轉(zhuǎn)位移、偏轉(zhuǎn)角度相同，即這些離子通過電場(chǎng)時(shí)軌跡不分叉． tan θ＝＝，所以這些離子只要有相同的比荷，軌跡便相同，故只有C正確． 答案：　C 4. 右圖為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空，A為發(fā)射熱電子的陰極，K為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速陽極，A、K間電壓為U.電子離開陰極時(shí)的速度可以忽略．電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出的速度大小為v.下面的說法中正確的是(　　) A．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)?v B．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)? C．如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)? D．如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)関 解析：　由動(dòng)能定理qU＝mv2得v＝，帶電粒子確定，v與成正比，與A、K間距離無關(guān)，故D正確． 答案：　D 5．如圖所示，質(zhì)量相等的兩個(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中O點(diǎn)自由釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn)，若AB＝BC，則它們帶電荷量之比q1∶q2等于(　　) A．1∶2 B．2∶1 C．1∶ D.∶1 解析：　豎直方向有h＝gt2，水平方向有l(wèi)＝t2，聯(lián)立可得q＝，所以有＝，B對(duì)． 答案：　B 6．示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖所示，如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的(　　) A．極板X應(yīng)帶正電 B．極板X′應(yīng)帶正電 C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y′應(yīng)帶正電 解析：　由題意可知，在XX′方向上向X方向偏轉(zhuǎn)，X帶正電，A對(duì)B錯(cuò)；在YY′方向上向Y方向偏轉(zhuǎn)，Y帶正電，C對(duì)D錯(cuò)． 答案：　AC 7．如圖所示，兩極板與電源相連接，電子從負(fù)極板邊沿垂直電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，且恰好從正極板邊沿飛出，現(xiàn)在使電子入射速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?，而電子仍從原位置射入，且仍從正極板邊沿飛出，則兩極板的間距應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?　　) A．2倍 B．4倍 C. D. 解析：　電子在兩極板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向：l＝v0t，t＝；豎直方向：d＝at2＝t2＝，故d2＝，即d∝，故C正確． 答案：　C 8．某原子電離后其核外只有一個(gè)電子，若該電子在核的靜電力作用下繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么電子運(yùn)動(dòng)(　　) A．半徑越大，加速度越大 B．半徑越小，周期越大 C．半徑越大，角速度越小 D．半徑越小，線速度越小 解析：　本題是以微觀情景為背景，電子所受的庫侖力提供向心力，可根據(jù)庫侖定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)來判斷． 對(duì)電子來說，庫侖力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則k＝ma＝m＝mω2r＝mr得a＝，v＝，ω＝，T＝，因此選項(xiàng)C正確． 答案：　C 9. 在一個(gè)水平面上，建立x軸，在過原點(diǎn)O垂直于x軸的平面右側(cè)空間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E＝6105 N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個(gè)帶電荷量q＝－510－8 C、質(zhì)量m＝10 g的絕緣物塊，物塊與水平面動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v0＝2 m/s，如圖所示，求：(g取10 m/s2) (1)物塊再次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)速度大小； (2)物塊停止時(shí)距O點(diǎn)的距離． 解析：　(1)物塊向右減速至速度為零的過程a1＝＝5 m/s2，x＝＝0.4 m，因?yàn)镋q>μmg，減速至零后物塊會(huì)向左加速運(yùn)動(dòng)，有a2＝＝1 m/s2 再次回到O點(diǎn)，有v2＝2a2x 解得v＝ m/s (2)經(jīng)過O點(diǎn)后，物塊在摩擦力作用下減速至零，有 a3＝＝2 m/s2 所以x′＝＝ m 答案：　(1) m/s　(2) m 10．一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì))．小孔正上方處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處(未與極板接觸)返回．若將下極板向上平移，則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子將(　　) A．打到下極板上 B．在下極板處返回 C．在距上極板處返回 D．在距上極板d處返回 解析：　本題應(yīng)從動(dòng)能定理的角度解決問題． 帶電粒子在重力作用下下落，此過程中重力做正功，當(dāng)帶電粒子進(jìn)入平行板電容器時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做負(fù)功，若帶電粒子在下極板處返回，由動(dòng)能定理得mg－qU＝0；若電容器下極板上移，設(shè)帶電粒子在距上極板d′處返回，則重力做功WG＝mg，電場(chǎng)力做功W電＝－qU′＝－qU＝－qU，由動(dòng)能定理得WG＋W電＝0，聯(lián)立各式解得d′＝d，選項(xiàng)D正確． 答案：　D 11. 如圖所示，長L＝0.4 m的兩平行金屬板A、B豎直放置，相距d＝0.02 m，兩板間接入恒定電壓為182 V且B板接正極．一電子質(zhì)量m＝9.110－31 kg，電荷量e＝1.610－19 C，以v0＝4107 m/s的速度緊靠A板向上射入電場(chǎng)中，不計(jì)電子的重力，則電子能否射出電場(chǎng)？若能，計(jì)算電子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離；若不能，在保持電壓不變的情況下，B板至少平移多少，電子才能射出電場(chǎng)？ 解析：　電子進(jìn)入電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，假設(shè)電子恰能射出極板，則t＝＝ s＝10－8 s y＝at2＝t2 代入數(shù)值得y＝0.08 m>d 故此電子不能射出電場(chǎng) 若電子恰能射出電場(chǎng)，則B板需向右移動(dòng)Δd，板間距離變?yōu)閐′，則d′＝t2 d′＝t＝10－8 m＝0.04 m Δd＝d′－d＝0.02 m 答案：　電子不能射出電場(chǎng)　B板至少向右平移0.02 m 12．下圖為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中(偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng))，電子進(jìn)入M、N間電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn)．已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長為L，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子受到的重力及它們之間的相互作用力． (1)求電子穿過A板時(shí)速度的大小； (2)求電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量； (3)若要電子打在熒光屏上P點(diǎn)的上方，可采取哪些措施？ 解析：　(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0，由動(dòng)能定理有eU1＝mv 解得v0＝ (2)電子沿極板方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，加速度為a，電子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量為y.由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 t＝ a＝ y＝at2 解得y＝. (3)減小加速電壓U1或增大偏轉(zhuǎn)電壓U2. 答案：　(1) 　(2)　(3)減小加速電壓U1或增大偏轉(zhuǎn)電壓U2