人教版高二物理选修31第一章：19带电粒子在电场中的运动习题课(共19张)课件

1、带电粒子在电场中的运动1.一个点电荷产生的电场，两个等量同种点电荷产生的电场，两个等量异种点电荷产生的电场，两块带等量异种电荷的平行金属板间产生的匀强电场这是几种典型的静电场带电粒子（不计重力）在这些静电场中的运动( ) 不可能做匀速直线运动不可能做匀变速运动不可能做匀速率圆周运动不可能做往复运动A2. 如图所示，氢原子核外有一个电子绕原子核作匀速率圆周运动。设电子质量为m，电荷量为e，轨道半径为r，求： （1）电子运动的周期T。 （2）电子运动的动能EK （3）电子运动产生的环形电流T=2r(mr/k)1/2/eEk=ke2/2rI=e2 (k/mr)1/2/2r 3.在图17所示为一真空示

2、波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。求：（1）电子穿过A板时的速度大小？（2）电子从偏转电场射出时的侧移量？（3）电子从偏转电场射出时的偏转角？（4）P点到O点的距离？（5）使打在屏上的距离变大的方法？（6）打在屏上的最大距离是多少？（7）如其它条件不

3、变电子不能从M、N极板射出U2取值范围？能从极板间射出：x=L，yd/2 不能从极板间射出：xL，y=d/24.初速为零的电子经电压U1加速后，垂直进入偏转电场偏转，离开偏转电场时侧向位移是y偏转板间距离为d，偏转电压为U2，板长为为了提高偏转灵敏度(每单位偏转电压引起的侧向位移)，可采用下面哪些办法 ( )A增大偏转电压U2 B减小板长C. 减小板间距离d D增大加速电压U1C （1）带电粒子进入电场时的速度方向跟交变电场方向平行时，粒子做交替变化的直线运动。带电粒子进入电场时的速度方向跟交变电场方向垂直时，粒子在垂直电场方向发生周期性的偏转。（2）画出单方向的速度时间图象、运动草图，结合动

4、力学知识分析运动性质。（3）利用巧取分运动，化曲为直。（4）教学生审题中抓住关键点进行分析（5）有时通过场的时间极短，电压的变化可以忽略，建立理想模型，简化问题。研究带电粒子在交变电场中的运动5.如图甲，AB是一对平行金属板，在两板间加有周期为T的交变电压U，A板电势为0，B板电势随时间t变化的规律如图284（乙）所示。现有一电子从A板的小孔进入两板间的电场中，设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则（ ）A若电子是在t =0时刻进入的，它将一直向B板运动B若电子是在t=T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上C若电子是在t=3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动

5、，时而向A板运动，最后打在B板上D若电子是在t=T/2时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动 6. 如图甲所示，A、B表示在真空中相距为d 的两平行金属板，加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场。图乙表示一周期性的交变电压波形，横坐标代表电压U。从t0开始，电压为一给定值U0，经过半个周期，突然变为U0；再过半个周期，又突然变为U0，如此周期性地交替变化。在t0时，将上述交变电压U 加在两板上，使开始时A板电势比B 板高，这时在紧靠B 板处有一初速为零的电子（质量为m，电量为e）在电场作用下开始运动，要想使这电子到达A板时具有最大的动能，则所加交变电压的频率最大不能超过多少？7.在

6、真空中，电子（质量为m，电量为e），连续地射入相距为d的两平行金属板之间，两板不带电时，电子将沿两板等距离的中线射出，通过两板的时间为T，如图24-15甲所示。现在极板上加一个如图24-15乙所示变化电压，变化周期也为T，电压最大值U0，若加电压后，电子均能通过板间而不碰极板，求这些电子离开电场后，垂直于两板方向的最大位移和最小位移各多少？vy在偏转问题中可以画出单方向的速度时间图像 8.如图1所示，长为L、相距为d的两平行金属板与一电压变化规律如图2所示的电源相连(图中未画出电源)。有一质量为m、带电荷为-q的粒子以初速度V0从板中央水平射入电场，从飞入时刻算起，A、B两板间的电压变化规律恰

7、好如图2所示，为使带电粒子离开电场时的速度方向平行于金属板，(重力不计 )问： 交变电压周期需满足什么条件？ 加速电压值U0的取值范围是什么？图1图2Tt/nL/nv0 (n为正整数) avvav图7-26UtU0O-U0T模型的描述模型的条件avv 9：如图16甲所示，真空中的电极K连续不断地发出电子(电子的初速度可忽略不计)，经电压为u的电场加速，加速电压u随时间t变化的图象如图16乙所示。每个电子通过加速电场的过程时间极短，可认为加速电压不变。电子被加速后由小孔S穿出，沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线从左边缘射人A、B两板间的偏转电场，A、B两板长均为L=0.20m，两板之

8、间距离d=0.050m，A板的电势比B板的电势高。A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P(面积足够大)之间的距离b=0.10m，荧光屏的中心点0与A、B板的中心轴线在同一水平直线上。不计电子之间的相互作用力及其所受重力，求： (1)要使电子都打不到荧光屏上，则A、B两板间所加电压U应满足什么条件； (2)当A、B板间所加电压U=50V时，电子打在荧光屏上距离中心点O多远的范围内。 答案： U至少为100V电子打在屏上距离中心点O在2.5cm5.0cm的范围内 10：如图所示，BC是半径为R的1/4圆弧形的光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电

9、场中，电场强度为E。现有一质量为m、带正电q的小滑块（可视为质点），从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度减为零。若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为，求：（1）滑块通过B点时的速度大小（2）滑块经过圆弧轨道的B点时，所受轨道支持力的大小（3）水平轨道上A、B两点之间的距离 NB=3mg-2qE 11：如图所示，质量为m，电荷量为+q的小球从距地面一定高度的O点，以初速度v0沿着水平方向抛出，已知在小球运动的区域里，存在着一个与小球的初速度方向相反的匀强电场，如果测得小球落地时的速度方向恰好是竖直向下的，且已知小球飞行的水平距离为L，求：（1）电场强度E为多大？（2）小球落地点A与抛出点

10、O之间的电势差为多大？（3）小球落地时的动能为多大？ E=m v20/2qL UAO =mv20/2q 12.一质量为m的带电小球，用长为L的绝缘细线悬挂在O点，处于水平向右场强为E的匀强电场中，刚好静止在A点，此时悬线与竖直方向成角（45o）。 （1）小球带何种电性及所带电荷量的大小？如果将线剪断，小球作什么运动？ （2）如果不改变电场强度的大小而突然将电场的方向变为竖直下，带电小球将怎样运动？带电小球的最大速度是多少？如果能让小球在竖直面内做圆周运动，小球至少以多大的速度由A点释放？（3）如果不改变电场强度的大小而突然将电场的方向变为水平向左，小球将怎样运动？运动最大速度多少？13.在竖直平面内有水平向右，场强为E1104N/C的匀强电场。在匀强电场中有一根长L2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0.04kg的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成37角，如图所示，若小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，试求：（1）小球的带电量Q。（2）小球动能的最小值。（3）小球机械能的最小值。（取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，g10m/s2）小球在A点能静止小球在B点动能最小小球在A点动能最大小球在C点机械能最小小球在D点机械