高二物理：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(答案)

PAGE第1頁(yè)，共1頁(yè)高二物理：帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)班級(jí)__________座號(hào)_____姓名__________分?jǐn)?shù)__________一、知識(shí)清單1．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)【答案】2．解電偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的三種方法方法一、分解法（速度三角形和位移三角形）：加速度；時(shí)間；偏移；偏角方法二、推論法：①tanθ=2tanα；推導(dǎo)：位移偏轉(zhuǎn)角；速度偏轉(zhuǎn)角所以tanθ=2tanα。②末速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線交點(diǎn)恰好在水平位移的中點(diǎn)。方法三、動(dòng)能定理法：qEy=ΔEK【答案】3．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的功能關(guān)系（1）當(dāng)討論帶電粒子的末速度v時(shí)也可以從能量的角度進(jìn)行求解：qUy＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，其中Uy＝eq\f(U,d)y，指初、末位置間的電勢(shì)差．（2）電勢(shì)能的變化量:ΔEP=-qUy=-qEy【答案】4．電偏轉(zhuǎn)中的比較與比值問(wèn)題方法x不同y不同x、y不同①偏移公式②去掉相同量③找出不同量間的關(guān)系【答案】二、選擇題5．AOB＋－－－－－－＋＋＋＋＋v0dC（2004廣東理綜）圖為示波管中偏轉(zhuǎn)電極的示意圖，相距為d長(zhǎng)度為l的平行板A、B加上電壓后，可在A、B之間的空間中（設(shè)為真空）產(chǎn)生電場(chǎng)（設(shè)為勻強(qiáng)電場(chǎng)）．在AB左端距A、B等距離處的O點(diǎn)AOB＋－－－－－－＋＋＋＋＋v0dCA、B、C、D、【答案】A【解析】圖為示波管中偏轉(zhuǎn)電極的示意圖，相距為d長(zhǎng)度為l的平行板A、B加上電壓后，可在A、B之間的空間中（設(shè)為真空）產(chǎn)生電場(chǎng)（設(shè)為勻強(qiáng)電場(chǎng)）．在AB左端距A、B等距離處的O點(diǎn)，有一電荷為＋q、質(zhì)量為m的粒子以初速度v0沿水平方向（與平行）。根據(jù)偏移公式，解得U=6．如圖所示，在真空中帶電粒子P1和P2先后以相同的初速度從O點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場(chǎng)。它們的初速度垂直于電場(chǎng)強(qiáng)度方向，偏轉(zhuǎn)之后分別打在B、C點(diǎn)，且AB=BC，P1的帶電量為P2的3倍，則P1、P2的質(zhì)量之比m1∶m2為()A．3∶2 B．2∶3 C．4∶3D．3∶4【答案】D7．如圖所示，一電荷量大小為q的帶電粒子以一定的初速度由P點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，入射方向與電場(chǎng)線垂直.粒子從Q點(diǎn)射出電場(chǎng)時(shí)，其速度方向與電場(chǎng)線成30°角.已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的寬度為d，P、Q兩點(diǎn)的電勢(shì)差為U，不計(jì)重力作用，設(shè)P點(diǎn)的電勢(shì)為零.則下列說(shuō)法正確的是()A.帶電粒子帶負(fù)電B.帶電粒子在Q點(diǎn)的電勢(shì)能為UqC.此勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E＝eq\f(2\r(3)U,3d)D.此勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E＝eq\f(\r(3)U,3d)【答案】C【解析】由運(yùn)動(dòng)軌跡向上偏轉(zhuǎn)可知粒子帶正電，A錯(cuò)；由P→Q，電場(chǎng)力做功為WPQ＝EpP－EpQ＝qU，φP＝0，則EpP＝0，EpQ＝－qU，B錯(cuò)；對(duì)Q點(diǎn)速度分解v0＝vsin30°，則v＝2v0對(duì)P→Q過(guò)程，WPQ＝qU＝qE·x＝eq\f(1,2)m(v2－v02) ①x＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2 ②d＝v0t ③由①②③求得E＝eq\f(2\r(3)U,3d)，C對(duì)，D錯(cuò)8．（多選）如圖6所示，有三個(gè)質(zhì)量相等，分別帶正電、負(fù)電和不帶電的質(zhì)點(diǎn)，由兩水平極板正中，以相同的初速度v0，先后垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)射入，并分別落在負(fù)極板上甲、乙、丙三處，可以判定()．A．甲處質(zhì)點(diǎn)帶正電，乙處質(zhì)點(diǎn)不帶電，丙處質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電B．三個(gè)質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等C．三個(gè)質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中的加速度a甲>a乙>a丙D．三個(gè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)負(fù)極板的動(dòng)能E丙>E乙>E甲【答案】AC【解析】三個(gè)質(zhì)點(diǎn)均做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，它們?cè)谒椒较蛏系姆诌\(yùn)動(dòng)相同，都是以初速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上均做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，但它們下落的加速度不同，不帶電的質(zhì)點(diǎn)的加速度大小等于g，帶正電質(zhì)點(diǎn)的加速度大于g，帶負(fù)電質(zhì)點(diǎn)的加速度小于g，下落高度相同，下落時(shí)間與加速度大小有關(guān)，根據(jù)公式h＝eq\f(1,2)at2可得t＝eq\r(\f(2h,a))，可見(jiàn)，加速度越小，下落時(shí)間越長(zhǎng)，所以t負(fù)>t不帶電>t正，又因?yàn)樗鼈兊乃轿灰苮＝v0t，所以x負(fù)>x不帶電>x正，選項(xiàng)A、C正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)槿齻€(gè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)負(fù)極板的過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)帶正電質(zhì)點(diǎn)做正功，機(jī)械能增大，對(duì)帶負(fù)電質(zhì)點(diǎn)做負(fù)功，機(jī)械能減小，對(duì)不帶電質(zhì)點(diǎn)不做功，機(jī)械能不變，所以它們的動(dòng)能E甲>E乙>E丙，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．（多選）（2014?浙江模擬）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種靜電除塵裝置，如圖甲所示，其中有一長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為b、高為d的矩形通道，其前、后面板為絕緣材料，上、下面板為金屬材料．圖乙是裝置的截面圖，上、下兩板與電壓恒定為U的高壓直流電源相連．帶負(fù)電的塵埃被吸入矩形通道的水平速度為v0，當(dāng)碰到下板后其所帶電荷被中和，同時(shí)被收集．將被收集塵埃的數(shù)量與進(jìn)入矩形通道塵埃的數(shù)量的比值，稱(chēng)為除塵率．不計(jì)塵埃的重力及塵埃之間的相互作用．要增大除塵率，則下列措施可行的是（）A．只增大電壓UB．只增大高度dC．只增大長(zhǎng)度LD．只增大塵埃被吸入水平速度v0【答案】AC【解析】增加除塵率即是讓離下極板較遠(yuǎn)的粒子落到下極板上，帶電塵埃在矩形通道內(nèi)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，在沿電場(chǎng)的方向上的位移為即增加y即可．

A、只增加電壓U可以增加y，故A滿足條件；

B、只增大高度d，由題意知d增加則位移y減小，故不滿足條件；

C、只增加長(zhǎng)度L，可以增加y，故C滿足條件；

D、只增加水平速度v0，y減小，故不足條件．

故選：AC．10．（多選）a、b、c三個(gè)а粒子由同一點(diǎn)垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，其軌跡如圖所示，其中b恰好飛出電場(chǎng).由此可以肯定( )A.在b飛離電場(chǎng)的同時(shí)，а剛好打在負(fù)極板上B.b和c同時(shí)飛離電場(chǎng)C.進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，c的速度最大,a的速度最小D.動(dòng)能的增量，c的最小，a和b的一樣大【答案】ACD【解析】A、粒子的質(zhì)量和電量相同，知加速度相同．a(chǎn)、b兩粒子在豎直方向上的位移相等，根據(jù)y=at2知，a、b運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短．故A正確，B錯(cuò)誤．

C、因?yàn)閠a=tb＞tc，又xa＜xb=xc，因?yàn)榇怪彪妶?chǎng)方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以vc＞vb＞va．故C正確．

D、據(jù)動(dòng)能定理知，a、b兩電荷，電場(chǎng)力做功一樣多，所以動(dòng)能變化量相等．c電荷電場(chǎng)力做功最少，動(dòng)能變化量最?。蔇正確．

故選ACD．11．讓質(zhì)子、氘核的混合物沿著與電場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，要使它們最后偏轉(zhuǎn)角相同，這些粒子必須具有相同的( )A.初速度 B.初動(dòng)能 C.初動(dòng)量 D.質(zhì)量【答案】B【解析】由帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律得偏向角的正切值為tanφ=,因?yàn)榛旌衔锪Ｗ拥膸щ姾闪慷际莈,所選B.12．（2007海南）一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)沿豎直方向。兩個(gè)比荷（即粒子的電荷量與質(zhì)量之比）不同的帶正電的粒子a和b，從電容器邊緣的P點(diǎn)（如圖）以相同的水平速度射入兩平行板之間。測(cè)得a和b與電容器極板的撞擊點(diǎn)到入射點(diǎn)之間的水平距離之比為1∶2。若不計(jì)重力，則a和b的比荷之比是（）A．1:2B．1:8C．2:1D．4:1【答案】D13．(2014·山東·18)如圖15所示，場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長(zhǎng)為s，豎直邊ad長(zhǎng)為h.質(zhì)量均為m、帶電荷量分別為＋q和－q的兩粒子，由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場(chǎng)中)．不計(jì)重力．若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于()A.eq\f(s,2)eq\r(\f(2qE,mh))B.eq\f(s,2)eq\r(\f(qE,mh)) C.eq\f(s,4)eq\r(\f(2qE,mh))D.eq\f(s,4)eq\r(\f(qE,mh))【答案】B【解析】由帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，兩帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)稱(chēng)，則相切處必為兩運(yùn)動(dòng)水平位移相同處，即為該矩形區(qū)域的中心，以帶電粒子＋q為研究對(duì)象，水平位移eq\f(s,2)時(shí)，豎直位移為eq\f(h,2).由eq\f(s,2)＝v0t，eq\f(h,2)＝eq\f(1,2)at2，a＝eq\f(qE,m)，得v0＝eq\f(s,2)eq\r(\f(qE,mh))，所以B項(xiàng)正確．14．(2015·陜西西安第二次質(zhì)檢)如圖3所示，地面上某區(qū)域存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m的帶負(fù)電的小球以水平方向的初速度v0由O點(diǎn)射入該區(qū)域，剛好通過(guò)豎直平面中的P點(diǎn)，已知連線OP與初速度方向的夾角為45°，則此帶電小球通過(guò)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為()A.mveq\o\al(2,0)B.2mveq\o\al(2,0)

C.eq\f(5,2)mveq\o\al(2,0)D.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)【答案】C【解析】根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)得小球在水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，x＝v0t，小球在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，y＝eq\f(1,2)at2，mg－qE＝ma，由tan45°＝eq\f(y,x)，解得t＝eq\f(2v0,a)，故vy＝2v0，v合＝eq\r(5)v0，故小球的動(dòng)能Ek＝eq\f(5,2)mveq\o\al(2,0)，C正確。15．（多選）如圖所示，相距為d的兩塊平行金屬板M、N與電源相連，電鍵S閉合后，MN間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子，垂直于電場(chǎng)方向從M板邊緣射入電場(chǎng)，恰好打在N板中央．若不計(jì)重力，下列說(shuō)法正確的是（）A．若將N板向下移動(dòng)d，可使粒子剛好飛出電場(chǎng)B．若將N板向下移動(dòng)2d，可使粒子剛好飛出電場(chǎng)C．若S打開(kāi)，為使粒子剛好飛出電場(chǎng)，可將N板向下移動(dòng)dD．若S打開(kāi)，為使粒子剛好飛出電場(chǎng)，可將N板向下移動(dòng)3d【答案】AD三、計(jì)算題16．(2017·衡陽(yáng)模擬)如圖所示，水平放置的平行板電容器，兩板間距離為d＝8cm，板長(zhǎng)為L(zhǎng)＝25cm，接在直流電源上，有一帶電液滴以v0＝0.5m/s的初速度從板間的正中央水平射入，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P處時(shí)迅速將下板向上提起eq\f(4,3)cm，液滴剛好從金屬板末端飛出，求：(1)將下板向上提起后，液滴的加速度大?。?2)液滴從射入電場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，勻速運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用時(shí)間為多少？(g取10m/s2)【答案】(1)2m/s2(2)0.3s【解析】(1)帶電液滴在板間受重力和豎直向上的電場(chǎng)力，因?yàn)橐旱蝿蛩龠\(yùn)動(dòng)，所以有：qE＝mg，qeq\f(U,d)＝mg，即：qU＝mgd.當(dāng)下板向上提后，d減小，E增大，電場(chǎng)力增大，故液滴向上偏轉(zhuǎn)，在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)．此時(shí)液滴所受電場(chǎng)力F＝qeq\f(U,d′)＝eq\f(mgd,d′)，a＝eq\f(F－mg,m)＝eq\f(mg\b\lc\(\rc\)(\