遼寧省沈陽市第二十一中學(xué)高中物理 1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動練習(xí) 新人教版選修3-1（通用）

1、1-9帶電粒子在電場中的運(yùn)動習(xí)題 1一帶電粒子在電場中只受電場力作用時，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動狀態(tài)是()A.勻速直線運(yùn)動B.勻加速直線運(yùn)動C.勻變速曲線運(yùn)動 D.勻速圓周運(yùn)動答案：A2.一個帶正電的油滴從圖1915所示的勻強(qiáng)電場上方A點(diǎn)自由下落，油滴落入勻強(qiáng)電場后，能較準(zhǔn)確地描述油滴運(yùn)動軌跡的是圖1916中的()圖1915圖1916解析：選B.油滴從A點(diǎn)自由下落以一豎直速度進(jìn)入電場，進(jìn)入電場后受重力和電場力兩恒力作用.如圖，根據(jù)物體做曲線運(yùn)動的條件，運(yùn)動軌跡將向右彎曲，故選B.3(2020年高考天津理綜卷)如圖1917所示，帶等量異號電荷的兩平行金屬板在真空中水平放置，M、N為板間同一電場線上的兩

2、點(diǎn)，一帶電粒子(不計重力)以速度vM經(jīng)過M點(diǎn)在電場線上向下運(yùn)動，且未與下板接觸，一段時間后，粒子以速度vN折回N點(diǎn)，則()圖1917A.粒子受電場力的方向一定由M指向NB.粒子在M點(diǎn)的速度一定比在N點(diǎn)的大C.粒子在M點(diǎn)的電勢能一定比在N點(diǎn)的大D.電場中M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢解析：選B.兩平行金屬板間的電場為勻強(qiáng)電場.帶電粒子先向下運(yùn)動又折回說明粒子先向下做勻減速運(yùn)動，折回后向上做勻加速運(yùn)動.整個過程具有對稱性，由此可知B項正確.4(2020年福建廈門質(zhì)檢)如圖1918所示，質(zhì)量相同的兩個帶電粒子P、Q以相同的速度沿垂直于電場方向射入兩平行板間的勻強(qiáng)電場中，P從兩極板正中央射入，Q從下極板

3、邊緣處射入，它們最后打在同一點(diǎn)(重力不計)，則從開始射入到打到上板的過程中()圖1918A.它們運(yùn)動的時間tQtPB.它們運(yùn)動的加速度aQaPC.它們所帶的電荷量之比qPqQ12D.它們的動能增加量之比EkPEkQ12解析：選C.設(shè)P、Q兩粒子的初速度是v0，加速度分別是aP和aQ，粒子P到上極板的距離是h/2，它們類平拋的水平距離為l.則對P，由lv0tP，aPt，得到aP，同理對Q，lv0tQ，haQt，得到aQ.同時可見tPtQ，aQ2aP，而aP，aQ，可見，qPqQ12.由動能定理，它們的動能增加量之比EkPEkQmaPmaQh14.綜上，選C.5三個粒子在同一點(diǎn)沿同一方向垂直飛入偏

4、轉(zhuǎn)電場，出現(xiàn)了如圖1919所示的運(yùn)動軌跡，由此可判斷()圖1919A.在b飛離電場的同時，a剛好打在負(fù)極板上B.b和c同時飛離電場C.進(jìn)入電場時，c的速度最大，a的速度最小D.動能的增加值c最小，a和b一樣大答案：ACD6如圖1920所示，有三個質(zhì)量相等分別帶正電、負(fù)電和不帶電的小球，從平行板電場中的P點(diǎn)以相同的水平初速度垂直于E進(jìn)入電場，它們分別落到A、B、C三點(diǎn)，則可判斷()圖1920A.落到A點(diǎn)的小球帶正電，落到B點(diǎn)的小球不帶電B.三小球在電場中運(yùn)動時間相等C.三小球到達(dá)正極板時的動能關(guān)系是：EkAEkBEkCD.三小球在電場中運(yùn)動的加速度關(guān)系是：aCaBaA解析：選AD.帶負(fù)電的小球受

5、到的合力為：mgF電，帶正電的小球受到的合力為：mgF電，不帶電小球僅受重力mg，小球在板間運(yùn)動時間：t，所以tCtBtA，故aCaBaA；落在C點(diǎn)的小球帶負(fù)電，落在A點(diǎn)的小球帶正電，落在B點(diǎn)的小球不帶電.因為電場對帶負(fù)電的小球C做正功，對帶正電的小球A做負(fù)功，所以落在板上動能的大?。篍kCEkBEkA.7(2020年寧波高三調(diào)研)如圖1921所示，有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強(qiáng)電場，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U1時，帶電粒子沿軌跡從兩板正中間飛出；當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U2時，帶電粒子沿軌跡落到B板中間；設(shè)粒子兩次射入電場的水平速率相同，則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為()圖1921A.U1U218 B.U1U214C

6、.U1U212 D.U1U211解析：選A.設(shè)偏轉(zhuǎn)電極板長為l，板間距離為d，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U1時：()2當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U2時：d()2由兩式得U1U218.8如圖1922所示，一個質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子，從兩平行板左側(cè)中點(diǎn)沿垂直場強(qiáng)方向射入，當(dāng)入射速度為v時，恰好穿過電場而不碰金屬板.要使粒子的入射速度變?yōu)?，仍能恰好穿過電場，則必須再使()圖1922A.粒子的電荷量變?yōu)樵瓉淼腂.兩板間電壓減為原來的C.兩板間距離增為原來的4倍D.兩板間距離增為原來的2倍解析：選AD.粒子恰好穿過電場時，它沿平行板的方向發(fā)生位移L所用時間與垂直板方向上發(fā)生位移所用時間t相等，設(shè)兩板電壓為U，則有：恰好穿過電

7、場時()2，得時間t .當(dāng)入射速度變?yōu)?，它沿平行板的方向發(fā)生位移L所用時間變?yōu)樵瓉淼?倍，由上式可知，粒子的電荷量變?yōu)樵瓉淼幕騼砂彘g距離增為原來的2倍時，均使粒子在與垂直板方向上發(fā)生位移所用時間增為原來的2倍，從而保證粒子仍恰好穿過電場，因此選項A、D正確.9一個電子以v04107m/s的速度，方向與電場方向相同，射入電場強(qiáng)度E2105V/m的勻強(qiáng)電場中，如圖1923所示.已知電子電荷量e1.61019C，電子質(zhì)量m9.11031kg.試求：圖1923(1)電子的入射點(diǎn)A與電子速度為零之點(diǎn)B間電勢差是多少？兩點(diǎn)間距離是多少？(2)電子到達(dá)速度為零之點(diǎn)所需的時間是多少？解析：設(shè)電子從A點(diǎn)到速度為

8、零的B點(diǎn)，由動能定理可得eUABmv，則UAB4550 V.兩點(diǎn)間距離d2.28102m.電子到達(dá)速度為0之點(diǎn)所需的時間t1.1109s.答案：(1)4450 V2.28102m(2)1.1109s10一個帶正電的粒子，從A點(diǎn)射入水平方向的勻強(qiáng)電場中，粒子沿直線AB運(yùn)動，如圖1924所示.已知AB與電場線夾角30，帶電粒子的質(zhì)量m1.0107 kg，電荷量q1.01010C，A、B相距L20 cm.(取g10 m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)求：圖1924(1)粒子在電場中運(yùn)動的性質(zhì)，要求說明理由.(2)電場強(qiáng)度的大小和方向.(3)要使粒子從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，粒子射入電場時的最小速度是多少？解析

9、：(1)粒子只在重力和電場力作用下沿直線AB運(yùn)動，重力和電場力的合力必由B指向A，與粒子初速度vA方向相反，所以粒子做勻減速運(yùn)動.(2)由圖可得：tan代入數(shù)據(jù)解得：E1.7104N/C，方向水平向左.(3)當(dāng)粒子到B時的速度vB0時，粒子進(jìn)入電場時的速度最小，由動能定理得，mgLsinqELcosmv/2代入數(shù)據(jù)，解得vA2.8 m/s.答案： 見解析11.一束電子流在經(jīng)U5000 V的加速電壓加速后，在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，如圖1925所示.若兩板間距離d1.0 cm，板長l5.0 cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最大能加多大電壓？圖1925解析：在加

10、速電壓一定時，偏轉(zhuǎn)電壓U越大，電子在極板間的偏距就越大，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出時，兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓即為題目要求的最大電壓.加速過程中，由動能定理得eUmv進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動lv0t在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動，加速度a偏距yat2能飛出的條件y解式得UV400 V即要使電子能飛出，兩極板間所加電壓最大為400 V.答案：400 V12如圖1926甲所示，兩塊平行金屬板，相距為d，加上如圖乙所示的方波形電壓，電壓的最大值為U，周期為T.現(xiàn)有一離子束，其中每個粒子的帶電荷量為q，從兩板左端與兩板等距處的O點(diǎn)，沿與板平行的直線OO方向連續(xù)地射入.設(shè)粒子通過平行板所用的時間為T(和電壓變化的周期相同)，且已知所有的