高中物理 第1章 静电场 9 带电粒子在电场中的运动课时作业 新人教版选修3-1

带电粒子在电场中的运动 基 础 夯 实 一、选择题(13题为单选题，46题为多选题)1(南京市江浦高中20152016学年高二上学期段考)如图，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是(C)A两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C与两板间距离无关，仅与加速电压U有关D以上说法都不正确解析：粒子运动过程只有电场力做功，根据动能定理：eUmv2，v因为加速电压不变，所以最后的末速度大小不变，故C正确，A、B、D错误。2(吉林一中20142015学年高二上学期检测)喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中(C)A向负极板偏转B电势能逐渐增大C运动轨迹是抛物线 D运动轨迹与带电量无关解析：墨汁微粒带负电，将向正极板偏转，选项A错误；电场力对微滴做正功，电势能将减小，选项B错误；微滴在垂直电场方向做匀速直线运动，在电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，其轨迹为抛物线，选项C正确；电量不同，其加速度不同，运动轨迹不同，选项D错误。3(宁波市效实中学20142015学年高二上学期检测)为模拟空气净化过程，有人设计了如图所示的含灰尘空气的密闭玻璃圆桶，圆桶的高和直径相等。第一种除尘方式是：在圆桶顶面和底面间加上电压U，沿圆桶的轴线方向形成一个匀强电场，灰尘的运动方向如图甲所示；第二种除尘方式是：在圆桶轴线处放一直导线，在导线与圆桶壁间加上的电压也等于U，形成沿半径方向的辐向电场，灰尘的运动方向如图乙所示。已知空气阻力与灰尘运动的速度大小成正比，即Ffkv(k为一定值)，假设每个灰尘的质量和带电荷量均相同，重力可忽略不计，则在这两种方式中(C)A灰尘最终一定都做匀速运动B灰尘受到的电场力大小相等C电场对单个灰尘做功的最大值相等D在图乙中，灰尘会做类平抛运动解析：灰尘可能一直做加速运动，故选项A错误；两种不同方式中，空间中的电场强度大小不相等，所以灰尘所受电场力大小不相等，故选项B错误；电场对单个灰尘做功的最大值为qU，故在两种方式中电场对灰尘做功的最大值相同，故选项C正确；在图乙中，灰尘做直线运动，故选项D错误。4(广西桂林十八中20142015学年高二上学期检测)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的(AC)A极板X应带正电 B极板X应带正电C极板Y应带正电 D极板Y应带正电解析：由题意可知，在XX方向上向X方向偏转，X带正电，A对B错；在YY方向上向Y方向偏转，Y带正电，C对D错。5如图所示，六面体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD面带正电，EFGH面带负电。从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是(BD)A三个液滴在真空盒中都做平抛运动B三个液滴的运动时间一定相同C三个液滴落到底板时的速率相同D液滴C所带电荷量最多解析：三个液滴在水平方向受到电场力作用，水平方向不是匀速直线运动，所以三个液滴在真空盒中不是做平抛运动，选项A错误。由于三个液滴在竖直方向做自由落体运动，三个液滴的运动时间相同，选项B正确。三个液滴落到底板时竖直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三个液滴落到底板时的速率不相同，选项C错误。由于液滴C在水平方向位移最大，说明液滴C在水平方向加速度最大，所带电荷量最多，选项D正确。6如图所示，静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的偏转电场(极板长L、极板间距离d)，在偏转电压为U2的电场作用下偏转一段距离。现使U1加倍，要想使电子在偏转电场的偏移量不发生变化(调整极板间距离时电子仍能穿出偏转电场)，应该(AC)A仅使U2加倍B仅使U2变为原来的4倍C仅使偏转电场板间距离变为原来的0.5倍D仅使偏转电场板间距离变为原来的2倍解析：据题意，带电粒子在加速电场中做加速运动，有：qU1mv，在偏转电场中做类平抛运动，有：Lv0t和yat2t2，整理得：y，因此当加速电场电压U1增加一倍，要使偏转量不变，则需要使偏转电压增加一倍或者使偏转电场两极板间距离变为原来的一半，故A、C选项正确。二、非选择题7如图所示，一个电子以4106m/s的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀强电场，并且从另一端B点沿与场强方向成150角方向飞出，那么，A、B两点间的电势差为多少伏？(电子的质量为9.11031kg)答案：136.5V解析：带电粒子在水平方向做匀速直线运动，故水平分速度依然为vA，在B点的速度vB，由动能定理eUABmvmv得UAB。代入数据得UAB136.5V。 能 力 提 升 一、选择题(13题为单选题，4题为多选题)1(黑龙江大庆铁人中学20152016学年高二上学期检测)如图(a)所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是(B)A0t0 Bt0C.t0T DTt0解析：两板间加的是方波电压，刚释放粒子时，粒子向A板运动，说明释放粒子时UAB为负，因此选项A、D错误。若t0时刻释放粒子，则粒子做方向不变的单向直线运动，一直向A板运动；若t0时刻释放粒子，则粒子在电场中固定两点间做往复运动，因此在t0yc，由yat2可知运动时间tatbtc；水平方向xaxbxc，由xv0t可知vavbEkc，故ACD正确。二、非选择题5如图所示，水平放置的平行板电容器的两极板M、N，接上直流电源。上极板M的中央有一小孔A，在A的正上方h20cm处的B点，有一小油滴自由落下。已知小油滴的电量Q3.51014C，质量m3.0109kg。当小油滴即将落到下极板时，速度恰为零。(不计空气阻力，g10m/s2)求：(1)两极板间的电场强度E；(2)两极板间的电势差U；(3)设平行板电容器的电容C4.01012F，则该电容器带电量Q是多少？答案：(1) 2.0106V/m方向竖直向下(2)3.0105V(3)1.2106C解析：由动能定理WEk得mg(hL)|Q|U，U代入数据UV3.0105VEU/dV/m2.0106V/mQCU4.010123.0105C1.2106C6(吉林一中20152016学年高二上学期期中)如图所示，相距为d的两平行金属板M、N与电池组相连后，其间形成匀强电场，一带正电粒子从M极板边缘垂直于电场方向射入，并打在N极板的正中央，不计重力，现欲把N极板远离M极板平移，使原样射入的粒子能够射出电场，就下列两种情况求出N极板至少移动的距离。(1)电键S闭合；(2)把闭合的电键S打开后。答案：(1)d(2)3d解析：(1)S闭合时，两极板间电压U不变，有d，dx1得解得：x1d(2)断开S后，两极板间场强E不变，于是d，dx2，得，解得：x23d。