【新教材】2021-2022學(xué)年物理人教版必修第三冊(cè)學(xué)案：第10章-5.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)含答案

PAGEPAGE15．帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)[核心素養(yǎng)·明目標(biāo)]核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)有初步的認(rèn)識(shí)?？茖W(xué)思維分析帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，自主得出解決此類問題的處理方法?？茖W(xué)探究通過對(duì)示波管的構(gòu)造和工作原理的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步理解加速和偏轉(zhuǎn)問題?？茖W(xué)態(tài)度和責(zé)任養(yǎng)成觀察、比較、歸納分析的良好習(xí)慣，體會(huì)靜電場(chǎng)知識(shí)對(duì)科學(xué)技術(shù)的影響。知識(shí)點(diǎn)一帶電粒子在電場(chǎng)中的加速1．帶電粒子在電場(chǎng)中加速(直線運(yùn)動(dòng))的條件：只受電場(chǎng)力作用時(shí)，帶電粒子的速度方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同或相反。2．分析帶電粒子加速問題的兩種思路(1)利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式來分析。(2)利用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理來分析。1：思考辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)帶電粒子只有在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止釋放才能做直線運(yùn)動(dòng)。 (×)(2)帶電粒子僅在靜電力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定增加。 (×)知識(shí)點(diǎn)二帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1．條件：帶電粒子的初速度方向跟電場(chǎng)力的方向垂直。2．運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡是一條拋物線。3．分析思路：同分析平拋運(yùn)動(dòng)的思路相同，利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解思想解決相關(guān)問題。2：思考辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，其速度和加速度均不變。 (×)(2)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中無論是直線加速還是偏轉(zhuǎn)，均做勻變速運(yùn)動(dòng)。 (√)知識(shí)點(diǎn)三示波管的原理1．構(gòu)造：示波管主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極(XX′和YY′)、熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。2．原理(1)給電子槍通電后，如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′上都沒有加電壓，電子束將打在熒光屏的中心O點(diǎn)。甲示波管的結(jié)構(gòu)乙熒光屏(從右向左看)(2)示波管的YY′偏轉(zhuǎn)電極上加的是待測(cè)的信號(hào)電壓，使電子沿YY′方向偏轉(zhuǎn)。(3)示波管的XX′偏轉(zhuǎn)電極上加的是儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓(如圖所示)，叫作掃描電壓，使電子沿XX′方向偏轉(zhuǎn)。掃描電壓3：思考辨析(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)示波管電子槍的作用是產(chǎn)生高速飛行的電子束，偏轉(zhuǎn)電極的作用是使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打在熒光屏的不同位置。 (√)考點(diǎn)1帶電粒子在電場(chǎng)中的加速在真空中有一對(duì)平行金屬板，由于接上電池組而帶電，兩板間電勢(shì)差為U，若一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，以初速度v0從正極板附近向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)。試結(jié)合上述情境討論：1怎樣計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度？2若粒子帶的是負(fù)電荷初速度為v0，將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，如果能到達(dá)負(fù)極板，其速度如何？3上述問題中，兩塊金屬板是平行的，兩板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，如果兩金屬板是其他形狀，中間的電場(chǎng)不再均勻，上面的結(jié)果是否仍然適用？為什么？提示：(1)由動(dòng)能定理有：qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，得v＝eq\r(\f(2qU＋mv\o\al(2,0),m))。(2)由動(dòng)能定理有：－qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，得v＝eq\r(\f(mv\o\al(2,0)－2qU,m))。(3)結(jié)果仍然適用。因?yàn)椴还苁欠駷閯驈?qiáng)電場(chǎng)，靜電力做功都可以用W＝qU計(jì)算，動(dòng)能定理仍然適用。1．帶電粒子的分類及受力特點(diǎn)(1)電子、質(zhì)子、α粒子、離子等基本粒子，一般都不考慮重力。(2)質(zhì)量較大的微粒：帶電小球、帶電油滴、帶電顆粒等，除有說明或有明確的暗示外，處理問題時(shí)一般都不能忽略重力。2．處理帶電粒子在電場(chǎng)中加速問題的兩種方法可以從動(dòng)力學(xué)和功能關(guān)系兩個(gè)角度分析如下：動(dòng)力學(xué)角度功能關(guān)系角度應(yīng)用知識(shí)牛頓第二定律以及勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式功的公式及動(dòng)能定理適用條件勻強(qiáng)電場(chǎng)，靜電力是恒力勻強(qiáng)電場(chǎng)、非勻強(qiáng)電場(chǎng)；靜電力是恒力、變力【典例1】如圖所示，一個(gè)質(zhì)子以初速度v0＝5×106m/s水平射入一個(gè)由兩塊帶電的平行金屬板組成的區(qū)域。兩板距離為20cm，設(shè)金屬板之間電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為3×105N/C。質(zhì)子質(zhì)量m＝1.67×10－27kg，電荷量q＝1.60×10－19[詳細(xì)分析]根據(jù)動(dòng)能定理W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)而W＝qEd＝1.60×10－19×3×105×0.2J＝9.6×10－15J所以v1＝eq\r(\f(2W,m)＋v\o\al(2,0))＝eq\r(\f(2×9.6×10－15,1.67×10－27)＋(5×106)2)m/s≈6×106質(zhì)子飛出時(shí)的速度約為6×106[答案]6×106[母題變式]上例中，若質(zhì)子剛好不能從小孔中射出，其他條件不變，則金屬板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度至少為多大？方向如何？[詳細(xì)分析]根據(jù)動(dòng)能定理－qE′d＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)則E′＝eq\f(mv\o\al(2,0),2qd)＝eq\f(1.67×10－27×(5×106)2,2×1.60×10－19×0.2)N/C≈6.5×105N/C方向水平向左。[答案]6.5×105N/C方向水平向左帶電粒子在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)，往往涉及它的逆運(yùn)動(dòng)——以同樣的加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)可以用兩種觀點(diǎn)解決：①能量觀點(diǎn)，通過電場(chǎng)加速，eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝qU，減速要通過電場(chǎng)，需滿足eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)≥qU；②運(yùn)動(dòng)觀點(diǎn)，運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，當(dāng)粒子做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)首先判斷它是否能通過電場(chǎng)。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(多選)示波管中電子槍的原理示意圖如圖所示，示波管內(nèi)被抽成真空。A為發(fā)射電子的陰極，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。下面的說法正確的是()A．如果A、K間距離減半而電壓仍為U，則電子離開K時(shí)的速度仍為vB．如果A、K間距離減半而電壓仍為U，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)vD．如果A、K間距離不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(v,2)AC[電子在兩個(gè)電極間的加速電場(chǎng)中進(jìn)行加速，由動(dòng)能定理eU＝eq\f(1,2)mv2－0得v＝eq\r(\f(2eU,m))，當(dāng)電壓不變，A、K間距離變化時(shí)，不影響電子的速度，故A正確；電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度為eq\f(\r(2),2)v，C正確。]考點(diǎn)2帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板間，兩平行板間存在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，已知板長為l，板間電壓為U，板間距為d，不計(jì)粒子的重力。請(qǐng)根據(jù)上述情境回答下列問題：(1)帶電粒子在垂直于電場(chǎng)方向做什么運(yùn)動(dòng)？(2)帶電粒子在沿電場(chǎng)方向做什么運(yùn)動(dòng)？(3)怎樣求帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間？(4)粒子所受電場(chǎng)力多大？加速度多大？提示：(1)勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(3)t＝eq\f(l,v0)。(4)F＝eq\f(U,d)q，a＝eq\f(Uq,dm)。1．帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的基本規(guī)律eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(vx＝v0l＝v0t(初速度方向),vy＝aty＝\f(1,2)at2(電場(chǎng)線方向)))2．偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)角(1)粒子離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)位移y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qU,md)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,v0)))eq\s\up12(2)＝eq\f(qUl2,2mdv\o\al(2,0))。(2)粒子離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdv\o\al(2,0))。(3)粒子離開電場(chǎng)時(shí)位移與初速度夾角的正切值tanα＝eq\f(y,l)＝eq\f(qUl,2mdv\o\al(2,0))。3．兩個(gè)常用的推論(1)粒子射出電場(chǎng)時(shí)好像從板長l的eq\f(1,2)處沿直線射出，即x＝eq\f(y,tanθ)＝eq\f(l,2)。(2)位移方向與初速度方向夾角的正切值為速度偏轉(zhuǎn)角正切值的eq\f(1,2)，即tanα＝eq\f(1,2)tanθ。4．運(yùn)動(dòng)軌跡：拋物線?！镜淅?】一束電子流在經(jīng)U＝5000V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(chǎng)，如圖所示。若兩板間距d＝1.0cm，板長l＝5.0cm，那么要使電子能從平行板間飛出，兩個(gè)極板上最大能加多大電壓？[思路點(diǎn)撥](1)電子經(jīng)電壓U加速后的速度v0可由eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)求出。(2)初速度v0一定時(shí)，偏轉(zhuǎn)電壓越大，偏轉(zhuǎn)距離越大。(3)最大偏轉(zhuǎn)位移eq\f(d,2)對(duì)應(yīng)最大偏轉(zhuǎn)電壓。[詳細(xì)分析]加速過程，由動(dòng)能定理得eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) ①進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動(dòng)l＝v0t ②在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(eU′,dm) ③偏轉(zhuǎn)距離y＝eq\f(1,2)at2 ④能飛出的條件為y≤eq\f(d,2) ⑤聯(lián)立①～⑤式解得U′≤eq\f(2Ud2,l2)＝400V即要使電子能飛出，所加電壓最大為400V。[答案]400V[母題變式]上例中，若使電子打到下板中間，其他條件不變，則兩個(gè)極板上需要加多大的電壓？[詳細(xì)分析]由eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)a＝eq\f(eU″,dm)eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)at2eq\f(l,2)＝v0t聯(lián)立解得U″＝eq\f(8Ud2,l2)＝1600V。[答案]1600V帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的處理方法帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題實(shí)質(zhì)上是力學(xué)問題的延續(xù)，從受力角度看，帶電粒子與一般物體相比多受到一個(gè)電場(chǎng)力；從處理方法上看，仍可利用力學(xué)中的規(guī)律分析，如選用平衡條件、牛頓定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系、能量守恒等。[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．(多選)如圖所示，電子以初速度v0沿垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向射入兩平行金屬板中間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，現(xiàn)增大兩金屬板間的電壓，但仍使電子能夠穿過平行板，則下列說法正確的是()A．電子穿越平行金屬板所需要的時(shí)間減少B．電子穿越平行金屬板所需要的時(shí)間不變C．電子穿越平行金屬板的側(cè)向位移增大D．電子穿越平行金屬板的側(cè)向位移減少BC[電子在沿初速度方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)金屬板的長度為L，則電子穿越平行金屬板所需要的時(shí)間t＝eq\f(L,v0)，當(dāng)增大兩金屬板間的電壓時(shí)，時(shí)間t不變，A錯(cuò)誤，B正確；電子在垂直于電場(chǎng)強(qiáng)度方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，側(cè)向位移y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU,md)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(eq\f(L,v0)))eq\s\up12(2)，當(dāng)增大兩金屬板間的電壓時(shí)，電子穿越平行金屬板的側(cè)向位移增大，C正確，D錯(cuò)誤。]考點(diǎn)3示波管的原理如圖是示波管的示意圖，從電子槍發(fā)出的電子通過兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極，如果偏轉(zhuǎn)電極不加電壓，則電子沿直線打在熒光屏的中心O，當(dāng)在兩對(duì)偏轉(zhuǎn)電極上同時(shí)加上電壓后，電子將偏離中心打在某個(gè)位置，現(xiàn)已標(biāo)出偏轉(zhuǎn)電極所加電壓的正負(fù)極，從示波管的右側(cè)來看，電子可能會(huì)打在熒光屏上哪一位置？提示：豎直方向的電場(chǎng)方向由Y指向Y′，則電子向Y方向偏轉(zhuǎn)，水平方向的電場(chǎng)方向由X′指向X，則電子向X′方向偏轉(zhuǎn)，故電子可能打在熒光屏上的2位置。1．工作原理(1)偏轉(zhuǎn)電極不加電壓時(shí)從電子槍射出的電子將沿直線運(yùn)動(dòng)，射到熒光屏的中心點(diǎn)形成一個(gè)亮斑。(2)在偏轉(zhuǎn)電極XX′(或YY′)加電壓時(shí)若所加電壓穩(wěn)定，則電子偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后射到熒光屏上的某一點(diǎn)，形成一個(gè)亮斑(不在中心)。如圖所示，設(shè)加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，由動(dòng)能定理得eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) ①在電場(chǎng)中的側(cè)移量y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eU2t2,2dm) ②其中d為兩極板的間距，水平方向t＝eq\f(L,v0) ③又tanφ＝eq\f(vy,vx)＝eq\f(at,v0)＝eq\f(eU2L,dmv\o\al(2,0)) ④由①②③④得亮斑在熒光屏上的側(cè)移量為y′＝y(tǒng)＋L′tanφ＝eq\f(eLU2,mv\o\al(2,0)d)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L′＋eq\f(L,2)))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L′＋eq\f(L,2)))tanφ＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L′＋eq\f(L,2)))eq\f(LU2,2dU1)。(3)示波管實(shí)際工作時(shí)，偏轉(zhuǎn)電極YY′和偏轉(zhuǎn)電極XX′都加上電壓，一般地，加在偏轉(zhuǎn)電極YY′上的電壓是要研究的信號(hào)電壓，加在偏轉(zhuǎn)電極XX′上的電壓是掃描電壓。若兩者周期相同，在熒光屏上就會(huì)顯示出信號(hào)電壓在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的波形圖。2．示波管的波形(1)僅在XX′之間或YY′之間加電壓電壓亮斑位置XX′之間加不變的電壓，YY′之間不加電壓X極電勢(shì)高X′極電勢(shì)高XX′之間不加電壓，YY′之間加不變的電壓Y極電勢(shì)高Y′極電勢(shì)高(2)在YY′之間加周期性變化的電壓電壓亮線位置描述在YY′之間所加電壓如圖所示，XX′之間不加電壓一條沿Y軸的豎直亮線在YY′之間所加電壓如圖所示，而在XX′之間加不變的電壓(X正、X′負(fù))一條與Y軸平行的豎直亮線在YY′之間加如圖甲所示的電壓，同時(shí)在XX′之間加如圖乙所示的電壓甲乙信號(hào)電壓在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的波形圖【典例3】(2021·黃岡中學(xué)月考)如圖甲所示為示波管的原理圖。如果在電極YY′之間所加的電壓按如圖乙所示的規(guī)律變化，在電極XX′之間所加的電壓按如圖丙所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上看到的圖形是()甲乙丙ABCDB[電極YY′之間為信號(hào)電壓，電極XX′之間為掃描電壓，0～t1內(nèi)，Y板電勢(shì)高，電子向Y板偏轉(zhuǎn)，X′板電勢(shì)高，電子向X′板偏轉(zhuǎn)，由此可知C、D錯(cuò)誤；根據(jù)偏移量y＝eq\f(qU,2md)t2，偏移量與偏轉(zhuǎn)電壓成正比，0、t1、2t1時(shí)刻偏轉(zhuǎn)電壓為0，偏移量也為0，eq\f(1,2)t1、eq\f(3,2)t1時(shí)刻偏轉(zhuǎn)電壓最大，偏移量也最大，故A錯(cuò)誤，B正確。][跟進(jìn)訓(xùn)練]3．示波器是一種常見的電學(xué)儀器，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，若X′、Y′極接穩(wěn)壓電源的正極，X、Y接穩(wěn)壓電源的負(fù)極，則在示波器熒光屏上可能會(huì)看到的圖形是()ABCDC[電子受到的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相反，在X、X′極板間電子向X′板偏轉(zhuǎn)，在Y、Y′極板間電子向Y′板偏轉(zhuǎn)，疊加后電子打第三象限，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]1．如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，一帶電粒子(不計(jì)重力)－q的初速度v0恰與電場(chǎng)線方向相同，則帶電粒子－q在開始運(yùn)動(dòng)后，將()A．沿電場(chǎng)線方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．沿電場(chǎng)線方向做變加速直線運(yùn)動(dòng)C．沿電場(chǎng)線方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)D．偏離電場(chǎng)線方向做曲線運(yùn)動(dòng)C[在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子所受的靜電力為恒力。帶電粒子受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的恒定的靜電力作用，產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)方向相反的恒定的加速度，因此，帶電粒子－q在開始運(yùn)動(dòng)后，將沿電場(chǎng)線方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。故選C。]2．如圖所示，兩平行金屬板豎直放置，板上A、B兩孔正好水平相對(duì)，板間電壓為500V。一個(gè)動(dòng)能為400eV的電子從A孔沿垂直板方向射入電場(chǎng)中，經(jīng)過一段時(shí)間電子離開電場(chǎng)，若不考慮重力的影響，則電子離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能大小為()A．900eV B．500eVC．400eV D．－100eVC[電子從A向B運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功，若當(dāng)電子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，克服電場(chǎng)力所做的功W＝qU＝500eV>400eV，因此電子不能到達(dá)B孔，電子向右做減速運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)B孔之前速度變?yōu)榱?，然后反向運(yùn)動(dòng)，從A孔離開電場(chǎng)，在整個(gè)過程中，電場(chǎng)力做功為零，由動(dòng)能定理可知，電子離開電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能：Ek＝400eV，故C正確。]3．(多選)如圖所示，一質(zhì)量為m，帶電荷量為＋q的帶電粒子(不計(jì)重力)，以速度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，關(guān)于該帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．粒子在初速度方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，平行于電場(chǎng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，因而合運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．粒子在初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng)，平行于電場(chǎng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，其合運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線C．分析該運(yùn)動(dòng)，可以用運(yùn)動(dòng)分解的方法，分別分析兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再確定合運(yùn)動(dòng)情況D．分析該運(yùn)動(dòng)，有時(shí)也可用動(dòng)能定理確定其在某位置時(shí)的速度的大小BCD[題述粒子在豎直方向上受到豎直向下的電場(chǎng)力，水平方向不受外力，故粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡為拋物線，其運(yùn)動(dòng)可分解為平行極板方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直極板方向的初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B、C正確；該過程中只有電場(chǎng)力做功，而電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，故可用動(dòng)能定理確定其在某位置時(shí)的速度的大小，D正確。]4．如圖所示，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，要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該()A．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)樵瓉淼膃q\f(1,2)A[設(shè)偏轉(zhuǎn)電極的長度為L，板間距離為d，則根據(jù)推論可知，偏轉(zhuǎn)距離y＝eq\f(U2L2,4dU1)。使U1加倍，要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化，即y不變，則必須使U2加倍，故選A。]5．情境：如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接，上、下板分別帶正、負(fù)電荷。油滴從噴霧器噴出后，由于摩擦而帶負(fù)電，油滴進(jìn)入上板中央小孔后落到勻強(qiáng)電場(chǎng)中，通過顯微鏡可以觀察到油滴的運(yùn)動(dòng)情況。問題：兩金屬板間的距離為d，忽略空氣對(duì)油滴的浮力和阻力。若油滴進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度可以忽略，當(dāng)兩金屬板間的電勢(shì)差為U時(shí)，觀察到某個(gè)質(zhì)量為m的油滴進(jìn)入電場(chǎng)后做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到下極板。重力加速度為g。求該油滴所帶電荷量。[詳細(xì)分析]油滴進(jìn)入電場(chǎng)后做勻加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得mg－qeq\f(U,d)＝ma ①根據(jù)位移時(shí)間公式得d＝eq\f(1,2)at2 ②①②聯(lián)立解得q＝eq\f(md,U)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4