2019-2020学年人教版 选修3-1 高二暑假先修学案10 带电粒子在电场中的运动（二）

1、带电粒子在电场中的运动（二）X学案101如图，两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将()A保持静止状态B向左上方做匀加速运动C向正下方做匀加速运动D向左下方做匀加速运动2(多选)两个共轴的半圆柱形电极间的缝隙中，存在一沿半径方向的电场，如图所示。带正电的粒子流由电场区域的一端M射入电场，沿图中所示的半圆形轨道通过电场并从另一端N射出，由此可知()A若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的质量一定相等B若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的动能一定相等

2、C若入射粒子的电荷量与质量之比相等，则出射粒子的速率一定相等D若入射粒子的电荷量与质量之比相等，则出射粒子的动能一定相等3如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场左端的中点P以相同的初速度沿水平方向垂直于电场方向进入电场，它们分别落在A、B、C三点，可以判断()A小球A带正电，B不带电，C带负电B三个小球在电场中运动时间相等C三个小球到达极板时的动能EkA>EkB>EkCD三个小球在电场中运动的加速度aA>aB>aC4如图所示，从F处释放一个无初速度的电子(重力不计)向B板方向运动，下列说法错误的是(设电源电动势为U)()A电子到达B板时的

3、动能是UeB电子从B板到达C板动能变化量为零C电子到达D板时动能是3UeD电子在A板和D板之间做往复运动5如图所示，一个带负电的油滴以初速度v0从P点斜向上射入水平方向的匀强电场中。若油滴到达最高点的速度大小仍为v0，则油滴运动的最高点的位置()A在P点的左上方 B在P点的右上方C在P点的正上方 D上述情况都可能6如图甲所示，电子静止在两平行金属板A、B间的a点，t=0时刻开始A板电势按如图乙所示规律变化，则下列说法中正确的是()A电子可能在极板间做往复运动Bt1时刻电子的动能最大C电子能从小孔P飞出，且飞出时的动能不大于eU0D电子不可能在t2t3时间内飞出电场7如图所示，一长为L=020

4、m的丝线的一端拴一质量为m=10×10-4 kg、带电荷量为q=+10×10-6 C的小球，另一端连在一水平轴O上，丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动，整个装置处在竖直向上的匀强电场中，电场强度E=20×103 N/C。现将小球拉到与轴O在同一水平面上的A点，然后无初速度地将小球释放，g取10 m/s2。求：(1)小球通过最高点B时速度的大小。(2)小球通过最高点B时，丝线对小球拉力的大小。8如图所示，质量为m、电荷量为e的粒子从A点以v0的速度垂直电场线沿直线AO方向射入匀强电场，由B点飞出电场时速度方向与AO方向成45°角，已知AO的水平距离为d，

5、不计重力。求：(1)从A点到B点所用的时间。(2)粒子在B点的速度大小。(3)匀强电场的电场强度大小。9如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔，质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处时速度恰为零(空气阻力忽略不计)，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g，求：(1)小球到达小孔处的速度大小;(2)极板间的电场强度大小和电容器所带的电荷量;(3)小球从开始下落至到达下极板所用的时间。10如图所示，半径为R的环形塑料管竖直放置，AB为该环的水平直径，且管的内径远小于环的半径，环的AB及以下部分处于水平向左的

6、匀强电场中，管的内壁光滑。现将一质量为m、带电荷量为+q的小球从管中A点由静止释放，已知qE=mg。求：(1)小球释放后，第一次经过最低点D时的速度和对管壁的压力。(2)小球释放后，第一次经过最高点C时管壁对小球的作用力。1【答案】D【解析】两平行金属板水平放置时，带电微粒静止，有mg=qE，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°后，两板间电场强度方向逆时针旋转45°，电场力方向也逆时针旋转45°，但大小不变，此时电场力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故该微粒将向左下方做匀加速运动，选项D正确。2【答案】BC【解析】由题图可知，该粒子流在电场中做

7、匀速圆周运动，电场力提供向心力qE=mv2r，解得r=mv2qE，r、E为定值，若q相等则12mv2一定相等;若qm相等，则速率v一定相等，故B、C正确。3【答案】A【解析】三个小球在水平方向做匀速直线运动;竖直方向，带正电荷小球受静电力向上，合力为mg-F电，带负电荷小球受静电力向下，合力为mg+F电，不带电小球只受重力，因此带负电荷小球加速度最大，运动时间最短，水平位移最短，带正电荷小球加速度最小，运动时间最长，水平位移最大，不带电小球水平位移居中，选项A正确，选项B、D错误。在运动过程中，三个小球竖直方向位移相等，带负电荷小球合力做功最大，动能改变量最大，带正电荷小球动能改变量最小，即E

8、kC>EkB>EkA，选项C错误。4【解析】电子在A、B之间做匀加速运动，且eU=Ek，选项A正确;电子在B、C之间做匀速运动，选项B正确;在C、D之间做匀减速运动，到达D板时，速度减为零，选项C错误，选项D正确。【答案】C5【答案】A【解析】油滴仅在重力与静电力作用下运动，直到运动到最高点Q，此过程初动能与末动能相同，设油滴上升的高度为h，油滴的初、末位置间的电势差为UPQ，油滴带的电荷量为-q，由动能定理得-qUPQ-mgh=12mv02-12mv02，解得UPQ=-mghq，故UPQ<0，说明Q点的电势高于P点的电势，即油滴的最高点的位置应在P点的左上方，A正确。6【答

9、案】BC【解析】t=0时刻B板电势比A板高，电子在t1时间内向B板加速，t1加速结束;在t1t2时间内电子减速，由于对称，在t2时刻速度恰好为零，接下来，电子重复上述运动，所以电子一直向B板运动，直到从小孔P穿出，A错误;无论电子在什么时刻穿出P孔，t1时刻电子都具有最大动能，B正确;电子穿出小孔P的时刻不确定，但穿出时的动能不大于eU0，C正确，D错误。7【解析】(1)小球由A运动到B，其初速度为零，电场力对小球做正功，重力对小球做负功，丝线拉力不做功，则由动能定理有：qEL-mgL=mvB22vB=2(qE-mg)Lm=2 m/s。(2)小球到达B点时，受重力mg、电场力qE和拉力FTB作

10、用，经计算mg=10×10-4×10 N=10×10-3 NqE=10×10-6×20×103 N=20×10-3 N因为qE>mg，而qE方向竖直向上，mg方向竖直向下，小球做圆周运动，其到达B点时向心力的方向一定指向圆心，由此可以判断出FTB的方向一定指向圆心，由牛顿第二定律有：FTB+mg-qE=mvB2LFTB=mvB2L+qE-mg=30×10-3 N。8【解析】(1)粒子从A点以v0的速度沿垂直电场线方向射入电场，水平方向做匀速直线运动，则有：t=dv0。(2)由B点飞出电场时速度方向与AO方向成

11、45°角，则粒子在B点的速度大小v=2v0。(3)根据牛顿第二定律得：a=eEm将粒子射出电场的速度v进行分解，则有vy=at=eEm·dv0=eEdmv0又vy=v0tan 45°联立解得E=mv02ed。9【解析】(1)小球到达小孔前做自由落体运动，根据速度位移关系有v2=2gh解得v=2gh。(2)在从释放至到达下极板处过程，由动能定理有mg(h+d)-qEd=0解得E=mg(h+d)qd电容器两极板间的电压为U=Ed=mg(h+d)q电容器带的电荷量为Q=CU=mg(h+d)Cq。(3)加速过程中，有mg=ma1，v=a1t1减速过程中，有mg-qE=ma2，-v=a2t2t=t1+t2联立解得t=h+dh2hg。10【