2019-2020年高中物理 第1章 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動練習 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) 帶電粒子在電場中的運動練習 新人教版選修3-1 1．帶電粒子的加速． (1)運動狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場，受到靜電力與運動方向在同一直線上，做勻加(減)速直線運動． (2)用功能觀點分析：粒子動能的變化量等于靜電力做的功(語言敘述動能定理)． qU＝mv2(初速度為零時)． qU＝mv2－mv(初速度不為零時)． 注意：以上公式適用于勻強或非勻強電場． 2．帶電粒子的偏轉(限于勻強電場)． (1)帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場時，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動(軌跡為拋物線)． (2)偏轉運動的分析處理方法(類似平拋運動分析方法)． ①沿初速度方向以速度v0做勻速直線運動． ②沿電場力方向初速度為零的勻加速直線運動． (3)基本公式． ①加速度：a＝． ②運動時間：t＝． ③離開電場的偏轉量：y＝． ④偏轉角：tan θ＝. 1．兩平行金屬板相距為d，電勢差為U，一電子質量為m，電荷量為e，從O點沿垂直于極板的方向射出，最遠到達A點，然后返回，如圖所示，OA＝h，此電子具有的初動能是(D) A. B．edUh C. D. 解析：由動能定理得：－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，帶電礦粉經漏斗落入水平勻強電場后，分落在收集板中央的兩側．對礦粉分離的過程，下列表述正確的有(BD) A．帶正電的礦粉落在右側 B．電場力對礦粉做正功 C．帶負電的礦粉電勢能變大 D．帶正電的礦粉電勢能變小 解析：正、負電的礦粉受電場力做正功分別落到左、右兩側，根據電場力做功與電勢能的變化關系有正、負電的礦粉的電勢能都變小，故選B、D. 3．帶電粒子垂直進入勻強電場中偏轉時(除電場力外不計其他力的作用)(B) A．電勢能增加，動能增加 B．電勢能減小，動能增加 C．電勢能和動能都不變 D．上述結論都不正確 解析：整個過程電場力做正功，只有電勢能與動能之間相互轉化，根據能量守恒，減小的電勢能全部轉化為動能，故A、C、D錯誤，B正確． 點評：從能量守恒的角度考慮整個過程時，一個能量減小量，一定等于另一個能量的增加量． 4．電子以初速度v0沿垂直場強方向射入兩平行金屬板中間的勻強電場中，現(xiàn)增大兩板間的電壓，但仍使電子能夠穿過平行板間，則電子穿越平行板所需要的時間 (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，時間將減小 D．與電壓及兩板間距離均無關 解析：電子垂直于場強方向射入兩平行金屬板中間的勻強電場中，在平行于金屬板的方向電子不受力而做勻速直線運動，由L＝v0t得，電子穿越平行板所需要的時間為t＝，與金屬板的長成正比，與電子的初速度大小成反比，與其他因素無關，即與電壓及兩板間距離均無關． 點評：本題只要根據平行于金屬板的方向電子做勻速直線運動，由位移公式即可分析． 5．如下圖所示，電子在電勢差為U1的電場中加速后，垂直射入電勢差為U2的偏轉電場．在滿足電子能射出偏轉電場的條件下，下列四種情況中，一定能使電子的偏轉角變大的是(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的電場的作用下從O經P板的小孔射出，又垂直進入平行金屬板間的電場，在偏轉電壓U2的作用下偏轉一段距離．現(xiàn)使U1加倍，要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化，應該使(A) A．U2加倍 B．U2變?yōu)樵瓉淼?倍 C．U2變?yōu)樵瓉淼谋? D．U2變?yōu)樵瓉淼?/2倍 ?能力提升 7．如圖所示，兩極板與電源相連接，電子從負極板邊緣垂直電場射入勻強電場中，且恰好從正極板邊緣飛出，現(xiàn)在使電子入射速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?，而電子仍從原位置射入，且仍從正極板邊緣飛出，則兩極板的間距應變?yōu)樵瓉淼?C) A．2倍 B．4倍 C.倍 D.倍 解析：電子在兩極板間做類平拋運動： 水平方向：l＝v0t，t＝. 豎直方向： d＝at2＝t2＝， 故d2＝，即d∝ ，故選項C正確. 8．如圖所示，從燈絲發(fā)出的電子經加速電場加速后，進入偏轉電場，若加速電壓為U1，偏轉電壓為U2，要使電子在電場中的偏轉量y增大為原來的2倍，下列方法中不可行的是(C) A．使U1減小為原來的 B．使U2增大為原來的2倍 C．使偏轉板的長度增大為原來2倍 D．使偏轉板的距離減小為原來的 分析：電子先經加速電場加速后，進入偏轉電場，根據動能定理求出加速獲得的速度與加速電壓的關系．由牛頓第二定律求出電子進入偏轉電場時的加速度，根據運動的合成與分解，推導出電子在偏轉電場中偏轉量與偏轉電壓的關系，再綜合得到偏轉電場中偏轉量與加速電壓、偏轉電壓的關系，再進行選擇． 解析：設電子的質量和電量分別為m和e.電子在加速電場中加速過程，根據動能定理得 eU1＝mv① 電子進入偏轉電場后做類平拋運動，加速度大小為 a＝＝② 電子在水平方向做勻直線運動，則有t＝③ 在豎直方向做勻加速運動，則有偏轉量y＝at2④ 聯(lián)立上述四式得，y＝ 根據上式可知，要使電子在電場中的偏轉量y增大為原來的2倍，使U1減小為原來的；使U2增大為原來的2倍；使偏轉板的長度L增大為原來2倍．故C錯誤；使偏轉板的距離減小為原來的.故D正確．故選C. 點評：本題粒子從靜止開始先進入加速電場后進入偏轉電場，得到的結論與粒子的質量和電量無關． 9．電子電量為e，質量為m，以速度v0沿著電場線射入場強為E的勻強電場中，如圖所示，電子從A點入射到達B點速度為零，則AB兩點的電勢差為多少？AB間的距離為多少？ 解析：由分析知，電子進入電場，只在電場力作用下運動，所以電場力對電子做負功．由動能定理得： －eU＝0－mv ∴U＝　又U＝Ed， ∴d＝＝. 答案：