（課堂設(shè)計(jì)）高中物理 1.9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)每課一練 新人教版選修3-1

9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)鞏固1．如圖1－9－14所示，在某一真空中，只有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和豎直向下的重力場(chǎng)，在豎直平面內(nèi)有初速度為v0的帶電微粒，恰能沿圖示虛線由A向B做直線運(yùn)動(dòng)．那么 ()圖1－9－14A．微粒帶正、負(fù)電荷都有可能圖1－9－14B．微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．微粒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)解析：微粒做直線運(yùn)動(dòng)的條件是速度方向和合外力的方向在同一條直線上，只有微粒受到水平向左的電場(chǎng)力才能使得合力方向與速度方向相反且在同一條直線上，由此可知微粒所受的電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，則微粒必帶負(fù)電，且運(yùn)動(dòng)過程中微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故B正確．答案：B圖1－9－152．圖1－9－15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的小孔中射出時(shí)的速度大小為v.下面的說法中正確的是 ()圖1－9－15A．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)?vB．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)閑q\f(v,2)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)閑q\f(v,2)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)閑q\f(\r(2),2)v解析：由動(dòng)能定理得eU＝eq\f(1,2)mv2，即v＝eq\r(\f(2eU,m))，可以看出，電子的速度v∝eq\r(U)，與A、K間的距離無關(guān)，只有D正確．答案：D圖1－9－163．如圖1－9－16所示，靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場(chǎng)，在偏轉(zhuǎn)電壓U2的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離．現(xiàn)使U1加倍，要想使電子的軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該()圖1－9－16A．使U2加倍B．使U2變?yōu)樵瓉淼?倍C．使U2變?yōu)樵瓉淼膃q\r(2)倍D．使U2變?yōu)樵瓉淼?/2倍解析：電子加速有qU1＝eq\f(1,2)mv02電子偏轉(zhuǎn)y＝eq\f(1,2)eq\f(qU2,md)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))2聯(lián)立解得：y＝eq\f(U2L2,4U1d)，顯然選A.答案：A4．如圖1－9－17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圖1－9－17C．1∶eq\r(2) D.eq\r(2)∶1圖1－9－17解析：豎直方向有h＝eq\f(1,2)gt2，水平方向有l(wèi)＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，聯(lián)立可得q＝eq\f(mgl,Eh)，所以有eq\f(q1,q2)＝eq\f(2,1)，B對(duì)．答案：B圖1－9－185．如圖1－9－18所示，有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U1時(shí)，帶電粒子沿①軌跡從兩板正中間飛出；當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U2時(shí)，帶電粒子沿②軌跡落到B板中間；設(shè)粒子兩次射入電場(chǎng)的水平速度相同，則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為 ()圖1－9－18A．U1∶U2＝1∶8 B．U1∶U2＝1∶4C．U1∶U2＝1∶2 D．U1∶U2＝1∶1解析：由y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(Uq,md)·eq\f(l2,v02)得：U＝eq\f(2mv02dy,ql2)，所以U∝eq\f(y,l2)，可知A項(xiàng)正確．答案：A知能提升6．在平行板電容器A、B兩板上加上如圖1－9－19所示的交變電壓，開始B板的電勢(shì)比A板高，這時(shí)兩板中間原來靜止的電子在電場(chǎng)作用下開始運(yùn)動(dòng)，設(shè)電子在運(yùn)動(dòng)中不與板發(fā)生碰撞，則下述說法正確的是(不計(jì)電子重力) ()圖1－9－19A．電子先向A板運(yùn)動(dòng)，然后向B板運(yùn)動(dòng)，再返回A板做周期性來回運(yùn)動(dòng)B．電子一直向A板運(yùn)動(dòng)C．電子一直向B板運(yùn)動(dòng)D．電子先向B板運(yùn)動(dòng)，然后向A板運(yùn)動(dòng)，再返回B板做周期性來回運(yùn)動(dòng)解析：開始時(shí)電子受力由A向B，因此電子向B加速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期時(shí)電壓反向，電場(chǎng)力反向，電子做減速運(yùn)動(dòng)．由于加速時(shí)間和減速時(shí)間相等，故一周期后電子速度為零，然后再加速，再減速，電子一直向B運(yùn)動(dòng)．故C正確．答案：C7．光滑水平面上有一邊長(zhǎng)為l的正方形區(qū)域處在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與正方形一邊平行．一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由某一邊的中點(diǎn)，以垂直于該邊的水平初速度v0進(jìn)入該正方形區(qū)域．當(dāng)小球再次運(yùn)動(dòng)到該正方形區(qū)域的邊緣時(shí)，具有的動(dòng)能可能為 ()A．0 B.eq\f(1,2)mv02＋eq\f(1,2)qElC.eq\f(1,2)mv02 D.eq\f(1,2)mv02＋eq\f(2,3)qEl解析：由題意知，小球從進(jìn)入電場(chǎng)至穿出電場(chǎng)時(shí)可能存在下列三種情況：從穿入處再穿出時(shí)，靜電力不做功．C項(xiàng)對(duì)；從穿入邊的鄰邊穿出時(shí)，靜電力做正功W＝Eq·eq\f(l,2)，由功能關(guān)系知B項(xiàng)對(duì)；從穿入邊的對(duì)邊穿出時(shí)，若靜電力做負(fù)功，且功的大小等于eq\f(1,2)mv02，則A項(xiàng)對(duì)；而靜電力做正功時(shí)，不可能出現(xiàn)W＝eq\f(2,3)Eql.D項(xiàng)錯(cuò)．答案：ABC圖1－9－208．如圖1－9－20所示，M、N是豎直放置的兩平行金屬板，分別帶等量異種電荷，兩極間產(chǎn)生一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E，一質(zhì)量為m、電量為＋q的微粒，以初速度v0豎直向上從兩極正中間的A點(diǎn)射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，微粒垂直打到N板上的C點(diǎn)．已知AB＝BC.不計(jì)空氣阻力，則可知()圖1－9－20A．微粒在電場(chǎng)中作拋物線運(yùn)動(dòng)B．微粒打到C點(diǎn)時(shí)的速率與射入電場(chǎng)時(shí)的速率相等C．MN板間的電勢(shì)差為2mv02/qD．MN板間的電勢(shì)差為Ev02/2解析：由題意可知，微粒受水平向右的電場(chǎng)力qE和豎直向下的重力mg作用，合力與v0不共線，所以微粒做拋物線運(yùn)動(dòng)，A正確；因AB＝BC，即eq\f(v0,2)·t＝eq\f(vC,2)·t可見vC＝v0.故B項(xiàng)正確；由q·eq\f(U,2)＝eq\f(1,2)mvC2，得U＝eq\f(mvC2,q)＝eq\f(mv02,q)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；又由mg＝qE得q＝eq\f(mg,E)代入U(xiǎn)＝eq\f(mv02,q)，得U＝eq\f(Ev02,g)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：AB圖1－9－219．在空間中水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點(diǎn)以一定初速度水平拋出，從B點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平，A、B、C三點(diǎn)在同一直線上，且AB＝2BC，如圖1－9－21所示．由此可見 ()圖1－9－21A．電場(chǎng)力為3mgB．小球帶正電C．小球從A到B與從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等D．小球從A到B與從B到C的速度變化量相等解析：小球在沿MN方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為v0，在AB段做平拋運(yùn)動(dòng)，在BC段做類平拋運(yùn)動(dòng)且加速度向上，設(shè)直線AC與MN成α角，則tanα＝eq\f(y,x)＝eq\f(\f(1,2)gt12,v0t1)＝eq\f(\f(1,2)at22,v0t2)，由AB＝2BC可得t1＝2t2，代入得小球在電場(chǎng)中的加速度a＝2g，由F電－mg＝ma得F電＝3mg，且小球帶負(fù)電，A對(duì)、B、C錯(cuò)；小球從A到B與從B到C的速度變化量相等，且都為Δv＝gt1或Δv＝at2，D對(duì)．答案：AD圖1－9－2210．如圖1－9－22所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0垂直射入場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，射出電場(chǎng)的即時(shí)速度的方向與初速度方向成30°角．在這過程中，不計(jì)粒子重力．求：圖1－9－22(1)該粒子在電場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間；(2)粒子在這一過程中的電勢(shì)能增量．解析：(1)分解末速度vy＝v0tan30°，在豎直方向vy＝at，a＝eq\f(qE,m)，聯(lián)立三式可得t＝eq\f(\r(3)mv0,3Eq)；(2)射出