2018年高中物理 第1章 靜電場 9 帶電粒子在電場中的運(yùn)動課時作業(yè) 新人教版選修3-1.doc

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第一章　9 帶電粒子在電場中的運(yùn)動 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(1～3題為單選題，4～6題為多選題) 1．一帶電粒子在電場中只受電場力作用時，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動狀態(tài)是 (　A　) A．勻速直線運(yùn)動 B．勻加速直線運(yùn)動 C．勻變速曲線運(yùn)動 D．勻速圓周運(yùn)動 解析：因?yàn)榱Ｗ又皇艿诫妶隽ψ饔?，所以不可能做勻速直線運(yùn)動。 2．(2016南京市江浦高中高二上學(xué)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(yùn)動．關(guān)于電子到達(dá)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(guān)，僅與加速電壓U有關(guān) D．以上說法都不正確 解析：粒子運(yùn)動過程只有電場力做功， 根據(jù)動能定理：eU＝mv2，v＝ 因?yàn)榧铀匐妷翰蛔?，所以最后的末速度大小不變，故C正確，A、B、D錯誤。 3．如圖，場強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長為s，豎直邊ad長為h。質(zhì)量均為m、帶電量分別為＋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)(兩粒子不同時出現(xiàn)在電場中)。不計重力，若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于 (　B　) A． B． C． D． 解析：兩粒子在電場力作用下做類平拋運(yùn)動，由于兩粒子軌跡相切，根據(jù)類平拋運(yùn)動規(guī)律，有＝v0t，＝t2，解以上兩式得v0＝，選項(xiàng)B正確。 4．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。如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的 (　AC　) A．極板X應(yīng)帶正電 B．極板X′應(yīng)帶正電 C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y′應(yīng)帶正電 解析：由題意可知，在XX′方向上向X方向偏轉(zhuǎn)，X帶正電，A對B錯；在YY′方向上向Y方向偏轉(zhuǎn)，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(fù)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(diǎn)，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(yùn)動 B．三個液滴的運(yùn)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(yùn)動，所以三個液滴在真空盒中不是做平拋運(yùn)動，選項(xiàng)A錯誤。由于三個液滴在豎直方向做自由落體運(yùn)動，三個液滴的運(yùn)動時間相同，選項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)D正確。 6．(2016湖北襄陽市棗陽一中高二上學(xué)期檢測)如圖是一個說明示波管工作的原理圖，電子經(jīng)加速電場(加速電壓為U1)加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，離開偏轉(zhuǎn)電場時偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d，電壓為U2，板長為L，每單位電壓引起的偏移叫做示波管的靈敏度，為了提高靈敏度，可采用下列哪些方法 (　BC　) A．增大U2 B．增大L C．減小d D．增大U1 解析：電子在加速電場中加速，根據(jù)動能定理可得，eU1＝mv， 所以電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時速度的大小為，v0＝， 電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后的偏轉(zhuǎn)位移為， h＝at2＝()2＝， 所以示波管的靈敏度＝，所以要提高示波管的靈敏度可以增大L，減小d或減小U1，所以BC正確，故選BC。 二、非選擇題 7．(2017西藏拉薩中學(xué)高二上學(xué)期月考)如圖所示，電荷量為－e，質(zhì)量為m的電子從A點(diǎn)沿與電場垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，初速度為v0，當(dāng)它通過電場中B點(diǎn)時，速度與場強(qiáng)方向成150角，不計電子的重力，求： (1)電子經(jīng)過B點(diǎn)的速度多大； (2)AB兩點(diǎn)間的電勢差多大。 答案：(1)2v0　(2)－ 解析：(1)電子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中，做類平拋運(yùn)動，B點(diǎn)的速度v＝＝2v0， (2)電子從A運(yùn)動到B由動能定理得： －eUAB＝mv2－mv A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB＝＝－ 能力提升 一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題) 1．為模擬空氣凈化過程，有人設(shè)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(qiáng)電場，灰塵的運(yùn)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(dǎo)線，在導(dǎo)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(yùn)動方向如圖乙所示。已知空氣阻力與灰塵運(yùn)動的速度大小成正比，即Ff＝kv(k為一定值)，假設(shè)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(yùn)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(yùn)動 解析：灰塵可能一直做加速運(yùn)動，故選項(xiàng)A錯誤；兩種不同方式中，空間中的電場強(qiáng)度大小不相等，所以灰塵所受電場力大小不相等，故選項(xiàng)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(xiàng)C正確；在圖乙中，灰塵做直線運(yùn)動，故選項(xiàng)D錯誤。 2．(2016黑龍江大慶鐵人中學(xué)高二上學(xué)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(yùn)動，時而向B板運(yùn)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(yùn)動時間ta＝tb>tc；水平方向xaΔEkc，故ACD正確。 5．(2016浙江杭州二中高二上學(xué)期期中)在空間中水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場，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，到達(dá)C點(diǎn)時速度方向恰好水平，A、B、C三點(diǎn)在同一直線上，且AB＝2BC，如圖所示。由此可見 (　AD　) A．電場力為3mg B．小球帶正電 C．小球從A到B與從B到C的運(yùn)動時間相等 D．小球從A到B與從B到C的速度變化量的大小相等 解析：兩個平拋過程水平方向的位移是二倍的關(guān)系，所以時間也是二倍的關(guān)系，故C錯誤；分別列出豎直方向的方程，即h＝gt2，＝()2，解得F＝3mg，故A正確；小球受到的電場力向上，與電場方向相反，所以小球應(yīng)該帶負(fù)電，故B錯誤；速度變化量等于加速度與時間的乘積，即Δv＝at，結(jié)合以上的分析可得，AB過程Δv＝gt，BC過程Δv＝＝gt，故D正確。 二、非選擇題 6．(2017山東省菏澤一中高二檢測)如圖所示，虛線MN左側(cè)有一場強(qiáng)為E1＝E的勻強(qiáng)電場，在兩條平行的虛線MN和PQ之間存在著寬為L、電場強(qiáng)度為E2＝2E的勻強(qiáng)電場，在虛線PQ右側(cè)相距為L處有一與電場E2平行的屏?，F(xiàn)將一電子(電荷量為e，質(zhì)量為m，不計重力)無初速度地放入電場E1中的A點(diǎn)，A點(diǎn)到MN的距離為，最后電子打在右側(cè)的屏上，AO連線與屏垂直，垂足為O，求： (1)電子從釋放到打到屏上所用的時間t； (2)電子剛射出電場E2時的速度方向與AO連線夾角θ的正切值tanθ； (3)電子打在屏上的點(diǎn)P′(圖中未標(biāo)出)到點(diǎn)O的距離x. 答案：(1)3　(2)2　(3)3L 解析：(1)電子在電場E1中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，設(shè)加速度為a1，時間為t1，由牛頓第二定律得：a1＝＝ ① 由x＝at2得：＝a1t ② 電子進(jìn)入電場E2時的速度為：v1＝a1t1 進(jìn)入電場E2到PQ水平方向做勻速直線運(yùn)動，時間為： t2＝ ③ 出電場后到光屏的時間為：t3＝ ④ 電子從釋放到打到屏上所用的時間為：t＝t1＋t2＋t3 ⑤ 聯(lián)立①→⑤求解得：t＝3； (2)設(shè)粒子射出電場E2時平行電場方向的速度為vy，由牛頓第二定律得，電子進(jìn)入電場E2時的加速度為： a2＝＝ ⑥， vy＝a2t2 ⑦ 電子剛射出電場E2時的速度方向與AO連線夾角的正切值為tanθ＝ ⑧ 聯(lián)立①②③⑥⑦⑧得：tanθ＝2 ⑩。 (3)帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡如圖所示，設(shè)電子打到屏上的點(diǎn)P′到O點(diǎn)的距離x， 根據(jù)上圖幾何關(guān)系得，tanθ＝ ? 聯(lián)立⑩?得：x＝3L。