2019-2020年高中物理 第1章 第9節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí) 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第1章 第9節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí) 新人教版選修3-1 1．帶電粒子的加速． (1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到靜電力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做勻加(減)速直線運(yùn)動(dòng)． (2)用功能觀點(diǎn)分析：粒子動(dòng)能的變化量等于靜電力做的功(語(yǔ)言敘述動(dòng)能定理)． qU＝mv2(初速度為零時(shí))． qU＝mv2－mv(初速度不為零時(shí))． 注意：以上公式適用于勻強(qiáng)或非勻強(qiáng)電場(chǎng)． 2．帶電粒子的偏轉(zhuǎn)(限于勻強(qiáng)電場(chǎng))． (1)帶電粒子以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到恒定的與初速度方向垂直的靜電力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(軌跡為拋物線)． (2)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的分析處理方法(類(lèi)似平拋運(yùn)動(dòng)分析方法)． ①沿初速度方向以速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)． ②沿電場(chǎng)力方向初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． (3)基本公式． ①加速度：a＝． ②運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t＝． ③離開(kāi)電場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)量：y＝． ④偏轉(zhuǎn)角：tan θ＝. 1．兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖所示，OA＝h，此電子具有的初動(dòng)能是(D) A. B．edUh C. D. 解析：由動(dòng)能定理得：－eh＝－Ek，所以Ek＝. 2．(多選)如圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場(chǎng)后，分落在收集板中央的兩側(cè)．對(duì)礦粉分離的過(guò)程，下列表述正確的有(BD) A．帶正電的礦粉落在右側(cè) B．電場(chǎng)力對(duì)礦粉做正功 C．帶負(fù)電的礦粉電勢(shì)能變大 D．帶正電的礦粉電勢(shì)能變小 解析：正、負(fù)電的礦粉受電場(chǎng)力做正功分別落到左、右兩側(cè)，根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系有正、負(fù)電的礦粉的電勢(shì)能都變小，故選B、D. 3．帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)(除電場(chǎng)力外不計(jì)其他力的作用)(B) A．電勢(shì)能增加，動(dòng)能增加 B．電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加 C．電勢(shì)能和動(dòng)能都不變 D．上述結(jié)論都不正確 解析：整個(gè)過(guò)程電場(chǎng)力做正功，只有電勢(shì)能與動(dòng)能之間相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)能量守恒，減小的電勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確． 點(diǎn)評(píng)：從能量守恒的角度考慮整個(gè)過(guò)程時(shí)，一個(gè)能量減小量，一定等于另一個(gè)能量的增加量． 4．電子以初速度v0沿垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入兩平行金屬板中間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，現(xiàn)增大兩板間的電壓，但仍使電子能夠穿過(guò)平行板間，則電子穿越平行板所需要的時(shí)間 (D) A．隨電壓的增大而減小 B．隨電壓的增大而增大 C．加大兩板間距離，時(shí)間將減小 D．與電壓及兩板間距離均無(wú)關(guān) 解析：電子垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向射入兩平行金屬板中間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在平行于金屬板的方向電子不受力而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由L＝v0t得，電子穿越平行板所需要的時(shí)間為t＝，與金屬板的長(zhǎng)成正比，與電子的初速度大小成反比，與其他因素?zé)o關(guān)，即與電壓及兩板間距離均無(wú)關(guān)． 點(diǎn)評(píng)：本題只要根據(jù)平行于金屬板的方向電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由位移公式即可分析． 5．如下圖所示，電子在電勢(shì)差為U1的電場(chǎng)中加速后，垂直射入電勢(shì)差為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．在滿(mǎn)足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下，下列四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是(B) A．U1變大、U2變大 B．U1變小、U2變大 C．U1變大、U2變小 D．U1變小、U2變小 6．如下圖所示，靜止的電子在加速電壓為U1的電場(chǎng)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)該使(A) A．U2加倍 B．U2變?yōu)樵瓉?lái)的4倍 C．U2變?yōu)樵瓉?lái)的倍 D．U2變?yōu)樵瓉?lái)的1/2倍 ?能力提升 7．如圖所示，兩極板與電源相連接，電子從負(fù)極板邊緣垂直電場(chǎng)射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，且恰好從正極板邊緣飛出，現(xiàn)在使電子入射速度變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，而電子仍從原位置射入，且仍從正極板邊緣飛出，則兩極板的間距應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的(C) A．2倍 B．4倍 C.倍 D.倍 解析：電子在兩極板間做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)： 水平方向：l＝v0t，t＝. 豎直方向： d＝at2＝t2＝， 故d2＝，即d∝ ，故選項(xiàng)C正確. 8．如圖所示，從燈絲發(fā)出的電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，若加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，要使電子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)量y增大為原來(lái)的2倍，下列方法中不可行的是(C) A．使U1減小為原來(lái)的 B．使U2增大為原來(lái)的2倍 C．使偏轉(zhuǎn)板的長(zhǎng)度增大為原來(lái)2倍 D．使偏轉(zhuǎn)板的距離減小為原來(lái)的 分析：電子先經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，根據(jù)動(dòng)能定理求出加速獲得的速度與加速電壓的關(guān)系．由牛頓第二定律求出電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的加速度，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解，推導(dǎo)出電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)量與偏轉(zhuǎn)電壓的關(guān)系，再綜合得到偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)量與加速電壓、偏轉(zhuǎn)電壓的關(guān)系，再進(jìn)行選擇． 解析：設(shè)電子的質(zhì)量和電量分別為m和e.電子在加速電場(chǎng)中加速過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得 eU1＝mv① 電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，加速度大小為 a＝＝② 電子在水平方向做勻直線運(yùn)動(dòng)，則有t＝③ 在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，則有偏轉(zhuǎn)量y＝at2④ 聯(lián)立上述四式得，y＝ 根據(jù)上式可知，要使電子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)量y增大為原來(lái)的2倍，使U1減小為原來(lái)的；使U2增大為原來(lái)的2倍；使偏轉(zhuǎn)板的長(zhǎng)度L增大為原來(lái)2倍．故C錯(cuò)誤；使偏轉(zhuǎn)板的距離減小為原來(lái)的.故D正確．故選C. 點(diǎn)評(píng)：本題粒子從靜止開(kāi)始先進(jìn)入加速電場(chǎng)后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，得到的結(jié)論與粒子的質(zhì)量和電量無(wú)關(guān)． 9．電子電量為e，質(zhì)量為m，以速度v0沿著電場(chǎng)線射入場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如圖所示，電子從A點(diǎn)入射到達(dá)B點(diǎn)速度為零，則AB兩點(diǎn)的電勢(shì)差為多少？AB間的距離為多少？ 解析：由分析知，電子進(jìn)入電場(chǎng)，只在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng)，所以電場(chǎng)力對(duì)電子做負(fù)功．由動(dòng)能定理得： －eU＝0－mv ∴U＝　又U＝Ed， ∴d＝＝. 答案：