XX省专用学年高中物理第一章静电场课时跟踪检测九带电粒子在电场中运动含解析新人教选修

XX省专用学年高中物理第一章静电场课时追踪检测九带电粒子在电场中的运动含分析新人教版选修XX省专用学年高中物理第一章静电场课时追踪检测九带电粒子在电场中的运动含分析新人教版选修PAGEXX省专用学年高中物理第一章静电场课时追踪检测九带电粒子在电场中的运动含分析新人教版选修课时追踪检测（九）带电粒子在电场中的运动1．密立根油滴实验原理以以下图。两块水平搁置的金属板分别与电源的正负极相接，板间电压为U，形成竖直向下场强为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不一样样的油滴。经过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，则以下说法正确的选项是()A．悬浮油滴带正电B．悬浮油滴的电荷量为eq\f(mg,U)C．增大场强，悬浮油滴将向上运动D．油滴的电荷量不用然是电子电量的整数倍分析：选C悬浮油滴遇到电场力和重力的作用，且二力大小相等方向相反，因为电场的方向竖直向下，所以悬浮油滴带负电，A错误；由qeq\f(U,d)＝mg知，q＝eq\f(mgd,U)，B错误；增大场强，悬浮油滴遇到的电场力增大，悬浮油滴将向上运动，C正确；悬浮油滴所带电荷量必定是电子电量的整数倍，D错误。2．以以下图，两平行金属板竖直搁置，板上A、B两孔正好水平相对，板间电压为500V。一个动能为400eV的电子从A孔沿垂直金属板方向射入电场中，经过一段时间电子走开电场，若不考虑重力的影响，则电子走开电场时的动能大小为()A．900eVB．500eVC．400eVD．－100eV分析：选C电子从A向B运动时，电场力对电子做负功，若当电子抵达B点时，战胜电场力所做的功W＝qU＝500eV>400eV，所以电子不可以抵达B点，电子向右做减速运动，在抵达B以前速度变成零，此后反向运动，从A点走开电场，在整个过程中，电场力做功为零，由动能定理可知，电子走开电场时的动能：Ek＝400eV，故C正确。3.(2018·浙江4月选考)一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以－v0做直线运动，其v­t图象以以下图。粒子在t0时辰运动到B点，3t0时辰运动到C点，以下判断正确的选项是()A．A、B、C三点的电势关系为φB>φA>φCB．A、B、C三点的场兴盛小关系为EC>EB>EAC．粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增添后减少D．粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功分析：选C带电粒子的带电性不确立，没法判断电势的高低，A错。由题图可知，带电粒子从A点到B点过程中加快度愈来愈大，故电场强度EA<EB，从B点到C点过程中，加快度愈来愈小，可知EC<EB，B错。带电粒子从A点经B点运动到C点，速抢先减小后增大，故电场力先做负功，后做正功，电势能先增添后减少，故C正确，D错误。4.如图为某一电场的电场线，M、N、P为电场线上的三个点，M、N是同一电场线上两点。以下判断正确的选项是()A．M、N、P三点中N点的场强最大B．M、N、P三点中N点的电势最高C．负电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．正电荷从M点自由开释，电荷将沿电场线运动到N点分析：选A电场线的疏密反响了场强的大小，所以N点场强最大，选项A正确；沿着电场线的方向，电势渐渐降低，M点的电势最高，所以选项B错误；依据Ep＝qφ，φM>φP>φN可知，负电荷在M点电势能小于在N点的电势能，所以选项C错误；正电荷从M点静止开释，在电场力的作用下运动，可是运动轨迹其实不是沿着电场线，选项D错误。5．(2017·江苏高考)以以下图，三块平行搁置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点。由O点静止开释的电子恰巧能运动到P点。现将C板向右平移到P′点，则由O点静止开释的电子()A．运动到P点返回B．运动到P和P′点之间返回C．运动到P′点返回D．穿过P′点分析：选A电子在A、B板间的电场中加快运动，在B、C板间的电场中减速运动，设A、B板间的电压为U，B、C板间的电场强度为E，M、P两点间的距离为d，则有eU－eEd＝0，若将C板向右平移到P′点，B、C两板所带电荷量不变，由E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,C0d)＝eq\f(4πkQ,εS)可知，C板向右平移到P′时，B、C两板间的电场强度不变，由此可以判断，电子在A、B板间加快运动后，在B、C板间减速运动，抵达P点时速度为零，此后返回，A项正确，B、C、D项错误。6．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场，以以下图。假如两极板间电压为U，两极板间的距离为d、板长为L。设粒子紧贴上极板边沿飞出电场，求粒子从进入电场到飞出电场电势能的变化量。(粒子的重力忽视不计)分析：两极板间的电场强度E＝eq\f(U,d)带电粒子沿电场力方向的位移y＝eq\f(d,2)则电场力做正功W＝qE·y＝eq\f(qU,2)由功能原理得电势能减少了eq\f(qU,2)。答案：电势能减少了eq\f(qU,2)7．[多项选择]以以下图，三个质量相同，带电荷量分别为＋q、－q和0的小液滴a、b、c，从竖直搁置的两板中间上方由静止开释，最后从两板间穿过，轨迹以以下图，则在穿过极板的过程中()A．电场力对液滴a、b做的功相同B．三者动能的增量相同C．液滴a与液滴b电势能的变化量相等D．重力对c做的功最多分析：选AC因为液滴a、b的电荷量大小相等，则液滴所受的电场力大小相等，由静止开释，两粒子的运动拥有对称性，则水平位移大小相等，电场力做功相等，故A正确；电场力对a、b两液滴做功相等，重力做功相等，则动能的增量相等，关于c液滴，只有重力做功，小于a、b动能的增量，故B错误；关于液滴a和液滴b，电场力均做正功，电场力所做的功等于电势能的变化量，故C正确；三者在穿过极板的过程中竖直方向的位移相等，三者质量相同，所以重力做功相等，故D错误。8．以以下图，AMB是一条长L＝10m的绝缘水平轨道，固定在离水平川面高h＝1.25m处，A、B为端点，M为中点。轨道MB处在方向竖直向上、大小E＝5×103N/C的匀强电场中。一质量m＝0.1kg、电荷量q＝＋1.3×10－4C的可视为质点的滑块以初速度v0＝6m/s在轨道上自A点开始向右运动，经M点进入电场，从B点走开电场。已知滑块与轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，求滑块：(1)抵达M点时的速度大小；(2)从M点运动到B点所用的时间。分析：(1)滑块在AM段的加快度大小为a1＝eq\f(Ff,m)＝eq\f(μmg,m)＝2m/s2由运动学公式得vM2－v02＝2(－a1)eq\f(L,2)代入数据解得vM＝4m/s。(2)滑块在MB段的加快度大小为a2＝eq\f(μmg－qE,m)＝0.7m/s2，由运动学公式得eq\f(L,2)＝vMt1－eq\f(1,2)a2t12，代入数据解得t1＝eq\f(10,7)s。答案：(1)4m/s(2)eq\f(10,7)s9．(2017·全国卷Ⅰ)真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v0。在油滴处于地点A时，将电场强度的大小忽然增大到某值，但保持其方向不变。连续一段时间t1后，又忽然将电场反向，但保持其大小不变；再连续相同一段时间后，油滴运动到B点。重力加快度大小为g。(1)求油滴运动到B点时的速度；(2)求增大后的电场强度的大小；为保证今后的电场强度比本来的大，试给出相应的t1和v0应知足的条件。已知不存在电场时，油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰巧等于B、A两点间距离的两倍。分析：(1)设油滴质量和电荷量分别为m和q，油滴速度方向向上为正。油滴在电场强度大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上。在t＝0时，电场强度忽然从E1增添至E2时，油滴做竖直向上的匀加快运动，加快度方向向上，大小a1知足qE2－mg＝ma1①油滴在时辰t1的速度为v1＝v0＋a1t1②电场强度在时辰t1忽然反向，油滴做匀变速运动，加快度方向向下，大小a2知足qE2＋mg＝ma2③油滴在时辰t2＝2t1的速度为v2＝v1－a2t1④由①②③④式得v2＝v0－2gt1⑤(2)由题意，在t＝0时辰前有qE1＝mg⑥油滴从t＝0到时辰t1的位移为s1＝v0t1＋eq\f(1,2)a1t12⑦油滴在从时辰t1到时辰t2＝2t1的时间间隔内的位移为s2＝v1t1－eq\f(1,2)a2t12⑧由题给条件有v02＝2g(2h)⑨式中h是B、A两点之间的距离。若B点在A点之上，依题意有s1＋s2＝h⑩由①②③⑥⑦⑧⑨⑩式得E2＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(2－2\f(v0,gt1)＋\f(1,4)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v0,gt1)))2))E1⑪为使E2>E1，应有2－2eq\f(v0,gt1)＋eq\f(1,4)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v0,gt1)))2>1⑫即当0<t1<eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(\r(3),2)))eq\f(v0,g)⑬或t1>eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(\r(3),2)))eq\f(v0,g)⑭才是可能的；条件⑬式和⑭式分别对应于v2>0和v2<0两种情况。若B点在A点之下，依题意有s1＋s2＝－h⑮由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得E2＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(2－2\f(v0,gt1)－\f(1,4)\b\lc\(\r