高中物理人教版1第一章靜電場(chǎng)第9節(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 精品獲獎(jiǎng)

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)測(cè)試卷（范圍：選修3-1第一章第9節(jié)）江蘇張啟業(yè)A卷一、選擇題 1.（原創(chuàng)）我們研究的帶電粒子是指那些受到的電場(chǎng)力遠(yuǎn)大于重力的粒子。下列粒子不能忽略重力的是（）A、電子B、質(zhì)子C、氧離子D、帶電小球答案：D解析：帶電小球受到的重力較大，不能忽略。圖1（原創(chuàng)）帶電粒子（不計(jì)重力）以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向射入電場(chǎng)，射出電場(chǎng)時(shí)速度方向偏離原來的方向θ，如圖1所示則射出電場(chǎng)時(shí)的速度的大小為（）圖1A、v0B、v0cosθC、v0sinθD、答案：D 解析：帶電粒子在沿著出速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以離開電場(chǎng)時(shí)的速度為3．（原創(chuàng)）電場(chǎng)力做功，伴隨著電勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化。如圖2所示，一個(gè)負(fù)電荷從從電場(chǎng)中的A點(diǎn)沿電場(chǎng)線飛到B點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是（）ABABv圖2B、電場(chǎng)力對(duì)電荷不做功C、電荷克服電場(chǎng)力做功D、電勢(shì)能增加答案：CD解析：負(fù)電荷受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)線方向相反，所以電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。4．（改編）帶電粒子以垂直于電場(chǎng)的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)（除電場(chǎng)力外不計(jì)其它力的作用）：（）A、電勢(shì)能增加，動(dòng)能增加B、電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加C、電勢(shì)能和動(dòng)能都不變D、上述結(jié)論都不正確答案：B解析：因?yàn)殡妶?chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加。5.（改編），帶電粒子在電場(chǎng)中加速的過程，電場(chǎng)力做功，電勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化過程。如圖3所示，一電子由靜止開始從負(fù)極板向正極板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子到達(dá)正極板時(shí)的速率，下列說法正確的是：()圖3A、兩板間距離越大，加速的時(shí)間就越長(zhǎng)，則獲得的速率越大；圖3B、兩板間距離越小，加速度就越大，則獲得的速率越大；C、與兩板間的距離無關(guān)，獲得的速度僅與加速電壓U有關(guān)；D、以上解釋都不正確。答案：C解析：根據(jù)動(dòng)能定理電子獲得速度只和加速電壓有關(guān)。圖46．如圖4所示，在光滑絕緣水平面上有兩個(gè)分別帶異種電荷的小球A和B，它們均在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，且始終保持相對(duì)靜止．設(shè)小球A的電荷量為QA，小球B的電荷量為QB，則下列判斷正確的是圖4A．小球A帶正電，小球B帶負(fù)電，且QA>QBB．小球A帶正電，小球B帶負(fù)電，且QA<QBC．小球A帶負(fù)電，小球B帶正電，且QA>QBD．小球A帶負(fù)電，小球B帶正電，且QA<QB答案：AD解析：兩個(gè)小球必須帶異種電荷才能相對(duì)靜止，必須正電荷量大于負(fù)電荷量，才能向右加速運(yùn)動(dòng)。二、非選擇題7．（改編）如圖圖55所示，兩平行金屬板長(zhǎng)l、間距為d，一束電子以相同的速度v0平行板面方向射入平行板之間．為使任何一個(gè)電子都無法通過平行板，兩板間電壓至少？（已知電子質(zhì)量為m、電量為e）圖5答案：2md2v02/el2解析：使任何一個(gè)電子都無法通過平行板，豎直方向電子的最大位移為d，水平方向勻速運(yùn)動(dòng)：豎直方向勻加速運(yùn)動(dòng)：兩式聯(lián)立可得。圖68。(改編)示波管的結(jié)構(gòu)原理如圖6所示，電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行，整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽略．在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，要使電子的偏轉(zhuǎn)角θ變大可采取如何調(diào)節(jié)U1，U2。圖6答案：減??；增大解析：帶電粒子在電場(chǎng)中加速后獲得速度：，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角為。圖79.（改編）如圖7所示，兩塊長(zhǎng)均為L(zhǎng)的平行金屬板M、N與水平面成α角放置在同一豎直平面，充電后板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的液滴沿垂直于電場(chǎng)線方向以初速度v0射人電場(chǎng)，并沿虛線通過電場(chǎng)。則此電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？液滴離開電場(chǎng)時(shí)的速度為多大？圖7答案：，mgEqmgEq答圖7即：，勻減速運(yùn)動(dòng)加速度為，根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的公式，即可求出。10．圖8（改編）如圖8所示，在水平向右的、強(qiáng)度E=2000V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，質(zhì)量m=的帶電粒子以大小v0圖8答案：負(fù)電×10-8C,,×10-5J答圖8mgEq答圖8mgEq粒子的加速度為。所以粒子前進(jìn)的距離為。（3）粒子的增加的電勢(shì)能即為克服電場(chǎng)力做的功。 B卷一、選擇題AB圖9AB圖9A．粒子帶正電B．粒子加速度逐漸減小C．A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)D．粒子的速度不斷減小答案：BC解析：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的軌跡可以看出粒子受到的電場(chǎng)力的方向，與電場(chǎng)線的方向相反，所以粒子帶負(fù)電。若從A向B運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，粒子的速度減小，若從B向A運(yùn)動(dòng)，速度增大；A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，所以粒子的加速度逐漸減小。AqmBv0E圖102．（改編）如圖10所示，一帶電粒子，質(zhì)量為m，電荷量為q，一初速度v0從A點(diǎn)豎直向上進(jìn)入方向水平的勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度方向沿電場(chǎng)線方向，大小為，則AAqmBv0E圖10B.C.D.答案：C解析：物體在豎直方向上的速度變化是由于要克服重力做功，水平方向的變化時(shí)電場(chǎng)力做功的結(jié)果。由動(dòng)能定理即可求得。3.（改編）如圖11所示，水平放置的平行板電容器兩極板間距為d，帶負(fù)電的微粒質(zhì)量為m、帶電量為q，它從上極板M的邊緣以初速度v0射入，沿直線運(yùn)動(dòng)并從下極板N的邊緣射出，則（）v0v0MNMN圖11B．微粒的電勢(shì)能減少了mgdC．兩極板的電勢(shì)差為mgd/qD．M板的電勢(shì)低于N板的電勢(shì)答案：AC解析：由于重力向下，電場(chǎng)力向上，微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以電場(chǎng)力和重力大小相等，方向相反。電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。圖124.（改編）示波管的結(jié)構(gòu)模型如圖12所示，靈敏度定義為偏移量y與偏轉(zhuǎn)電壓U2的比值。一靜止電子開始經(jīng)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后，又垂直于電場(chǎng)線進(jìn)入電壓為U2的兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板的長(zhǎng)度為l，兩板間的距離為d，射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)線方向偏移量為y，則要提高示波管的靈敏度可采用的辦法為（）圖12A、U1、l都增大,d減小B、U1、d都減小，l增大C、U1減小、l，d增大D、U1增大、l,d減小答案：B解析：根據(jù)加速電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。，則靈敏度。5．(改編)真空中有一對(duì)水平放置的兩金屬板相距為d，兩板電壓是可以調(diào)節(jié)的，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子，從負(fù)極板中央以速度vo垂直極板射入電場(chǎng)，當(dāng)板間電壓為U時(shí)，粒子經(jīng)d/4的距離就要返回，若要使粒子經(jīng)d/2才返回，可采用的方法是（）A、vo增大1倍B、使板間電壓U減半C、vo和U同時(shí)減半D、初速增為2vo，板間電壓增為4U：答案：BD解析：根據(jù)動(dòng)能定理，，所以使板間電壓減半。6．α粒子（He）和質(zhì)子（H）以相同速度垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則在通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的過程中()A．它們?cè)陔妶?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等B．它們?cè)陔妶?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離相等C．它們?cè)陔妶?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度相等D．電場(chǎng)力對(duì)它們做的功相等答案：AD解析：以相同的速度通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，由于電場(chǎng)的寬度相同，所以運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，加速度不同，在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的距離，電場(chǎng)力做的功為，α粒子（He）和質(zhì)子（H）相等。二、非選擇題7．（改編）一初速度為零的帶電粒子經(jīng)電壓為U=×103V的勻強(qiáng)電場(chǎng)加速后，獲得×103m/s的速度，粒子通過加速電場(chǎng)的時(shí)間t=×10-4s，不計(jì)重力作用，則帶電粒子的比荷為C/㎏。勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為V/m答案：×103C/㎏×104V/m解析：根據(jù)動(dòng)能定理………由公式…所以圖138.（改編）如圖13所示，一個(gè)絕緣光滑半圓軌道，半徑為R，放在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)為E，在其上端與圓心等高處有一個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為+q的小球由靜止開始下滑，則小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的動(dòng)能，小球運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)對(duì)環(huán)的壓力為圖13答案：，解析：由動(dòng)能定理：由。解得。圖149.（改編）如圖14所示，質(zhì)量為m=3×10-6g的油滴帶有負(fù)電荷q=×10-11c，從離C缺口正上方的20cm的D處靜止自由落下．若要使油滴不落在B板上，A，B板間至少應(yīng)加多大電壓？如果電壓減為原來的一半，落到下極板時(shí)油滴的動(dòng)能為多大？圖14答案：解析:要使油滴不落在B板上，即使接近B板時(shí)速度為零。由動(dòng)能定理即。電壓減為原來的一半。由動(dòng)能定理：圖1510．如圖15所示,在x>0的空間中,存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E;在x<0的空間內(nèi),存在沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小也等于E,一電子(-e,m)在x=d處的P點(diǎn)以沿y軸正方向的初速度v0開始運(yùn)動(dòng),不計(jì)電子重力.求:圖15(1)電子在x軸方向的分運(yùn)動(dòng)的周期.(2)電子運(yùn)動(dòng)的軌跡與y軸的各個(gè)交點(diǎn)中,任意兩個(gè)相鄰交點(diǎn)之間的距離L.答案:解析：電子射入電場(chǎng)后,y方向的分運(yùn)動(dòng)一直為勻速運(yùn)動(dòng);x方向的分運(yùn)動(dòng)先是-x方向的加速運(yùn)動(dòng),接著是-x方向的減速運(yùn)動(dòng),又+x方向的加速運(yùn)動(dòng),再+x方向的減速運(yùn)動(dòng)……如此反復(fù).故電子運(yùn)動(dòng)的軌跡如答圖15所示.設(shè)電子從射入到第一次與y軸相交所用時(shí)間為t,則答圖15解得答圖15所以,電子在x方向分運(yùn)動(dòng)的周期為(2)在豎直方向上電子運(yùn)動(dòng)的軌跡與y軸的各個(gè)交點(diǎn)中,任意兩個(gè)相鄰交點(diǎn)之間的距離為