高中物理 第1章 靜電場 9 帶電粒子在電場中的運動課時作業(yè) 新人教版選修3-1

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帶電粒子在電場中的運動 基 礎 夯 實 一、選擇題(1～3題為單選題，4～6題為多選題) 1．(南京市江浦高中2015～2016學年高二上學期段考)如圖，P和Q為兩平行金屬板，板間電壓為U，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動．關于電子到達Q板時的速率，下列說法正確的是(　C　) A．兩板間距離越大，加速時間越長，獲得的速率就越大 B．兩板間距離越小，加速度越大，獲得的速率就越大 C．與兩板間距離無關，僅與加速電壓U有關 D．以上說法都不正確 解析：粒子運動過程只有電場力做功， 根據(jù)動能定理：eU＝mv2，v＝ 因為加速電壓不變，所以最后的末速度大小不變，故C正確，A、B、D錯誤。 2．(吉林一中2014～2015學年高二上學期檢測)噴墨打印機的簡化模型如圖所示，重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж撾姾?，以速度v垂直勻強電場飛入極板間，最終打在紙上，則微滴在極板間電場中(　C　) A．向負極板偏轉　　　 B．電勢能逐漸增大 C．運動軌跡是拋物線 D．運動軌跡與帶電量無關 解析：墨汁微粒帶負電，將向正極板偏轉，選項A錯誤；電場力對微滴做正功，電勢能將減小，選項B錯誤；微滴在垂直電場方向做勻速直線運動，在電場方向做初速度為零的勻加速直線運動，其軌跡為拋物線，選項C正確；電量不同，其加速度不同，運動軌跡不同，選項D錯誤。 3．(寧波市效實中學2014～2015學年高二上學期檢測)為模擬空氣凈化過程，有人設計了如圖所示的含灰塵空氣的密閉玻璃圓桶，圓桶的高和直徑相等。第一種除塵方式是：在圓桶頂面和底面間加上電壓U，沿圓桶的軸線方向形成一個勻強電場，灰塵的運動方向如圖甲所示；第二種除塵方式是：在圓桶軸線處放一直導線，在導線與圓桶壁間加上的電壓也等于U，形成沿半徑方向的輻向電場，灰塵的運動方向如圖乙所示。已知空氣阻力與灰塵運動的速度大小成正比，即Ff＝kv(k為一定值)，假設每個灰塵的質(zhì)量和帶電荷量均相同，重力可忽略不計，則在這兩種方式中(　C　) A．灰塵最終一定都做勻速運動 B．灰塵受到的電場力大小相等 C．電場對單個灰塵做功的最大值相等 D．在圖乙中，灰塵會做類平拋運動 解析：灰塵可能一直做加速運動，故選項A錯誤；兩種不同方式中，空間中的電場強度大小不相等，所以灰塵所受電場力大小不相等，故選項B錯誤；電場對單個灰塵做功的最大值為qU，故在兩種方式中電場對灰塵做功的最大值相同，故選項C正確；在圖乙中，灰塵做直線運動，故選項D錯誤。 4．(廣西桂林十八中2014～2015學年高二上學期檢測)示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成，如圖所示。如果在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的(　AC　) A．極板X應帶正電 B．極板X′應帶正電 C．極板Y應帶正電 D．極板Y′應帶正電 解析：由題意可知，在XX′方向上向X方向偏轉，X帶正電，A對B錯；在YY′方向上向Y方向偏轉，Y帶正電，C對D錯。 5．如圖所示，六面體真空盒置于水平面上，它的ABCD面與EFGH面為金屬板，其他面為絕緣材料。ABCD面帶正電，EFGH面帶負電。從小孔P沿水平方向以相同速率射入三個質(zhì)量相同的帶正電液滴A、B、C，最后分別落在1、2、3三點，則下列說法正確的是(　BD　) A．三個液滴在真空盒中都做平拋運動 B．三個液滴的運動時間一定相同 C．三個液滴落到底板時的速率相同 D．液滴C所帶電荷量最多 解析：三個液滴在水平方向受到電場力作用，水平方向不是勻速直線運動，所以三個液滴在真空盒中不是做平拋運動，選項A錯誤。由于三個液滴在豎直方向做自由落體運動，三個液滴的運動時間相同，選項B正確。三個液滴落到底板時豎直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三個液滴落到底板時的速率不相同，選項C錯誤。由于液滴C在水平方向位移最大，說明液滴C在水平方向加速度最大，所帶電荷量最多，選項D正確。 6．如圖所示，靜止的電子在加速電壓為U1的電場作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進入平行金屬板間的偏轉電場(極板長L、極板間距離d)，在偏轉電壓為U2的電場作用下偏轉一段距離。現(xiàn)使U1加倍，要想使電子在偏轉電場的偏移量不發(fā)生變化(調(diào)整極板間距離時電子仍能穿出偏轉電場)，應該(　AC　) A．僅使U2加倍 B．僅使U2變?yōu)樵瓉淼?倍 C．僅使偏轉電場板間距離變?yōu)樵瓉淼?.5倍 D．僅使偏轉電場板間距離變?yōu)樵瓉淼?倍 解析：據(jù)題意，帶電粒子在加速電場中做加速運動，有：qU1＝mv，在偏轉電場中做類平拋運動，有：L＝v0t和y＝at2＝t2，整理得：y＝，因此當加速電場電壓U1增加一倍，要使偏轉量不變，則需要使偏轉電壓增加一倍或者使偏轉電場兩極板間距離變?yōu)樵瓉淼囊话耄蔄、C選項正確。 二、非選擇題 7．如圖所示，一個電子以4106m/s的速度沿與電場垂直的方向從A點飛進勻強電場，并且從另一端B點沿與場強方向成150角方向飛出，那么，A、B兩點間的電勢差為多少伏？(電子的質(zhì)量為9.110－31kg) 答案：136.5V 解析：帶電粒子在水平方向做勻速直線運動，故水平分速度依然為vA，在B點的速度vB＝，由動能定理eUAB＝mv－mv得UAB＝。 代入數(shù)據(jù)得UAB＝136.5V。 能 力 提 升 一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題) 1．(黑龍江大慶鐵人中學2015～2016學年高二上學期檢測)如圖(a)所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上。則t0可能屬于的時間段是(　B　) A．0yc，由y＝at2可知運動時間ta＝tb>tc；水平方向xaΔEkc，故ACD正確。 二、非選擇題 5．如圖所示，水平放置的平行板電容器的兩極板M、N，接上直流電源。上極板M的中央有一小孔A，在A的正上方h＝20cm處的B點，有一小油滴自由落下。已知小油滴的電量Q＝－3.510－14C，質(zhì)量m＝3.010－9kg。當小油滴即將落到下極板時，速度恰為零。(不計空氣阻力，g＝10m/s2)求： (1)兩極板間的電場強度E； (2)兩極板間的電勢差U； (3)設平行板電容器的電容C＝4.010－12F，則該電容器帶電量Q是多少？ 答案：(1) 2.0106V/m　方向豎直向下　 (2)3.0105V　(3)1.210－6C 解析：由動能定理W＝ΔEk得 mg(h＋L)＝|Q|U，U＝ 代入數(shù)據(jù) U＝V＝3.0105V E＝U/d＝V/m ＝2.0106V/m Q＝CU＝4.010－123.0105C ＝1.210－6C 6．(吉林一中2015～2016學年高二上學期期中)如圖所示，相距為d的兩平行金屬板M、N與電池組相連后，其間形成勻強電場，一帶正電粒子從M極板邊緣垂直于電場方向射入，并打在N極板的正中央，不計重力，現(xiàn)欲把N極板遠離M極板平移，使原樣射入的粒子能夠射出電場，就下列兩種情況求出N極板至少移動的距離。 (1)電鍵S閉合； (2)把閉合的電鍵S打開后。 答案：(1)d　(2)3d 解析：(1)S閉合時，兩極板間電壓U不變，有 d＝，d＋x1＝ 得＝解得：x1＝d (2)斷開S后，兩極板間場強E不變，于是d＝， d＋x2＝，得＝， 解得：x2＝3d。