高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1

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帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 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．(南京市江浦高中2015～2016學(xué)年高二上學(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(dòng)．關(guān)于電子到達(dá)Q板時(shí)的速率，下列說法正確的是(　C　) A．兩板間距離越大，加速時(shí)間越長(zhǎng)，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(dòng)過程只有電場(chǎng)力做功， 根據(jù)動(dòng)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(cuò)誤。 2．(吉林一中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))噴墨打印機(jī)的簡(jiǎn)化模型如圖所示，重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后，以速度v垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)飛入極板間，最終打在紙上，則微滴在極板間電場(chǎng)中(　C　) A．向負(fù)極板偏轉(zhuǎn)　　　 B．電勢(shì)能逐漸增大 C．運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線 D．運(yùn)動(dòng)軌跡與帶電量無關(guān) 解析：墨汁微粒帶負(fù)電，將向正極板偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場(chǎng)力對(duì)微滴做正功，電勢(shì)能將減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；微滴在垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其軌跡為拋物線，選項(xiàng)C正確；電量不同，其加速度不同，運(yùn)動(dòng)軌跡不同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3．(寧波市效實(shí)中學(xué)2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))為模擬空氣凈化過程，有人設(shè)計(jì)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(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，灰塵的運(yùn)動(dòng)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(chǎng)，灰塵的運(yùn)動(dòng)方向如圖乙所示。已知空氣阻力與灰塵運(yùn)動(dòng)的速度大小成正比，即Ff＝kv(k為一定值)，假設(shè)每個(gè)灰塵的質(zhì)量和帶電荷量均相同，重力可忽略不計(jì)，則在這兩種方式中(　C　) A．灰塵最終一定都做勻速運(yùn)動(dòng) B．灰塵受到的電場(chǎng)力大小相等 C．電場(chǎng)對(duì)單個(gè)灰塵做功的最大值相等 D．在圖乙中，灰塵會(huì)做類平拋運(yùn)動(dòng) 解析：灰塵可能一直做加速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；兩種不同方式中，空間中的電場(chǎng)強(qiáng)度大小不相等，所以灰塵所受電場(chǎng)力大小不相等，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電場(chǎng)對(duì)單個(gè)灰塵做功的最大值為qU，故在兩種方式中電場(chǎng)對(duì)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(dòng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4．(廣西桂林十八中2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))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(duì)B錯(cuò)；在YY′方向上向Y方向偏轉(zhuǎn)，Y帶正電，C對(duì)D錯(cuò)。 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(gè)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(gè)液滴在真空盒中都做平拋運(yùn)動(dòng) B．三個(gè)液滴的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定相同 C．三個(gè)液滴落到底板時(shí)的速率相同 D．液滴C所帶電荷量最多 解析：三個(gè)液滴在水平方向受到電場(chǎng)力作用，水平方向不是勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以三個(gè)液滴在真空盒中不是做平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于三個(gè)液滴在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，三個(gè)液滴的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，選項(xiàng)B正確。三個(gè)液滴落到底板時(shí)豎直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三個(gè)液滴落到底板時(shí)的速率不相同，選項(xiàng)C錯(cuò)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．如圖所示，靜止的電子在加速電壓為U1的電場(chǎng)作用下從O經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進(jìn)入平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)(極板長(zhǎng)L、極板間距離d)，在偏轉(zhuǎn)電壓為U2的電場(chǎng)作用下偏轉(zhuǎn)一段距離?，F(xiàn)使U1加倍，要想使電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的偏移量不發(fā)生變化(調(diào)整極板間距離時(shí)電子仍能穿出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng))，應(yīng)該(　AC　) A．僅使U2加倍 B．僅使U2變?yōu)樵瓉淼?倍 C．僅使偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)板間距離變?yōu)樵瓉淼?.5倍 D．僅使偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)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(chǎng)中做加速運(yùn)動(dòng)，有：qU1＝mv，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，有：L＝v0t和y＝at2＝t2，整理得：y＝，因此當(dāng)加速電場(chǎng)電壓U1增加一倍，要使偏轉(zhuǎn)量不變，則需要使偏轉(zhuǎn)電壓增加一倍或者使偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間距離變?yōu)樵瓉淼囊话?，故A、C選項(xiàng)正確。 二、非選擇題 7．如圖所示，一個(gè)電子以4106m/s的速度沿與電場(chǎng)垂直的方向從A點(diǎn)飛進(jìn)勻強(qiáng)電場(chǎng)，并且從另一端B點(diǎn)沿與場(chǎng)強(qiáng)方向成150角方向飛出，那么，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)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(yùn)動(dòng)，故水平分速度依然為vA，在B點(diǎn)的速度vB＝，由動(dòng)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(xué)2015～2016學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))如圖(a)所示，兩平行正對(duì)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(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t0時(shí)刻釋放該粒子，粒子會(huì)時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，并最終打在A板上。則t0可能屬于的時(shí)間段是(　B　) A．0yc，由y＝at2可知運(yùn)動(dòng)時(shí)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(diǎn)，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(dāng)小油滴即將落到下極板時(shí)，速度恰為零。(不計(jì)空氣阻力，g＝10m/s2)求： (1)兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E； (2)兩極板間的電勢(shì)差U； (3)設(shè)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(dòng)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(xué)年高二上學(xué)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(qiáng)電場(chǎng)，一帶正電粒子從M極板邊緣垂直于電場(chǎng)方向射入，并打在N極板的正中央，不計(jì)重力，現(xiàn)欲把N極板遠(yuǎn)離M極板平移，使原樣射入的粒子能夠射出電場(chǎng)，就下列兩種情況求出N極板至少移動(dòng)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(shí)，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(chǎng)強(qiáng)E不變，于是d＝， d＋x2＝，得＝， 解得：x2＝3d。