高中物理人教版1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动 市获奖

第9节带电粒子在电场中的运动（满分100分，45分钟完成）班级_______姓名_______目的要求： 1．了解带电粒子在电场中的运动──只受电场力，带电粒子做匀变速运动； 2．了解初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动──类平抛运动； 3．了解示波管的主要结构和工作原理。第Ⅰ卷(选择题共48分)选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。选错或不选的得0分。1．下列带电粒子均从初速为零的状态开始在电场力作用下做加速运动，经过相同的电势差U后，哪个粒子获得的速度最大 （） A．质子 B．氘核 C．α粒子 D．钠离子2．对公式的适用条件，下列说法中正确的是 （） A．只适用于匀强电场中，v0＝0的带电粒子被加速 B．只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向平行的情况 C．只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向垂直的情况 D．适用于任何电场中，v0＝0的带电粒子被加速3．让原来静止的氢核、氘核和氚核的混合物通过同一加速电场相同电压加速后，这些核将具有 （） A．相同的速度 B．相同的动能 C．相同的动量 D．以上都不相同4．如图1所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B板时速度为v，保持两板间电压不变，则 （）AB图1A．当增大两板间距离时，vAB图1 B．当减小两板间距离时，v增大 C．当改变两板间距离时，v不变 D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大5．电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间 （） A．随电压的增大而减小 B．随电压的增大而增大 C．若加大两板间距离，时间将减小 D．与电压及两板间距离均无关6．带电粒子垂直进入匀强电场中发生偏转时（除电场力外不计其他力的作用） （） A．电势能增加，动能增加 B．电势能减小，动能增加 C．动能和电势能都不变 D．上述结论都不正确7．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它可能出现的运动状态是 （） A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动 C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动b图2加速电场偏转电场荧光屏POa8．如图2所示，是示波器的原理示意图。电子经电压为U1的加速电场加速后，进入电压为U2的偏转电场，离开偏转电场后打在荧光屏上的P点。Pb图2加速电场偏转电场荧光屏POa A．提高加速电压U1 B．增加偏转极板a、b的长度 C．增大偏转极板与荧光屏的距离 D．减小偏转极板间的距离第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。QBA·+·图39．如图3所示，在点电荷＋Q形成的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比是QBA·+·图310．两平行金属板间的电压为U，两板间距为d，一质量为m，电量为q的带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场，离开电场时，偏转距离为，那么带电粒子离开电场时的动能为_____________________（粒子重力不计）。11．一个氢离子以速度v垂直电场方向飞入平行板电容器的两板间，它飞离电场时的偏转距离为d。如果换成一个两价氦离子以速度2v沿同样的方向飞入该电场，则飞离电场时的偏转距离为___________。图5图412．如图4所示，在真空室中有两个水平的金属板，板间的距离为h，有一质量为m的小油滴，带电量为q，自上极板的下表面处由静止开始自由下落，当它运动到两极板间距离的中点时，给两极板加电压U，使电荷受到向上的力。当电压等于___________V时，才能使小油滴在刚好接近下极板时，开始向上运动。图5图413．如图5所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板0.8cm，两板间的电势差为300V。如果两板间电势差减小到60V，则带电小球运动到极板上需用时___________s。三、计算题：本大题共2小题，计27分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。14．（12分）一质量为m＝×10－15kg、电量为q＝×10－9C的带正电质点（不计重力作用），以v0＝×104m/s的初速度垂直于电场方向从a点进入匀强电场区域，并从b点离开电场区域，离开电场区域时的速度为v （1）电场中a、b两点的电势差Uab； （2）带电质点离开电场时的速度在电场方向上的分量。15．（15分）质子和α粒子从静止开始，经过同一电压加速后，再垂直进入同一匀强偏转电场。试证明两粒子离开偏转电场时沿电场方向的位移相同。第9节带电粒子在电场中的运动参考答案一、选择题：1．【答案】A【点拨】设粒子的质量为m，末速度为，带电量为q，则可以根据动能定理qU＝mv2，可得加速终了时粒子的速度v＝，从上式中不难看出，粒子在加速终了时的速度大小决定于带电粒子的比荷，对题中各粒子来讲，比荷最大的是质子，A正确。2．【答案】D【点拨】对于题给公式，是对于初速为零的情况推导出来的，又电场力做功仅决定于带电粒子在场中的起点和终点两个位置电势的差值，和电场是匀强电场还是非匀强电场无关，D正确。3．【答案】B【点拨】几种粒子带有相同的电荷数，经相同电压加速，电场力做功相等，所以原来静止的粒子加速后具有相同的动能，B正确。4．【答案】CD【点拨】两板间电压不变，电子从A运动到B板电场力做功始终不变，所以到达B板的速度v不变，A、B错误，C正确；当增大两板间距离时，运动的距离变大，初末速度都没有改变，所以时间增大，D正确。5．【答案】D【点拨】电子在平行板间做类平抛运动，运动的时间等于沿初速度方向做匀速运动的时间，因为水平速度不变，所以电子穿越平行板所需要的时间与电压及两极板间的距离均无关，D正确。6．【答案】B【点拨】带电粒子垂直进入匀强电场中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，B正确。7．【答案】BCD【点拨】因题目条件中带电粒子只受电场力作用，故不可能做匀速直线运动；若设带电粒子初速度为零或初速度方向与所受电场力方向相同，且电场为匀强电场，则粒子的运动为匀加速直线运动；若带电粒子在匀强电场中运动，且速度方向与场强方向不在一条直线上，则粒子做匀变速曲线运动；若带电粒子在点电荷形成的电场中受到指向点电荷的电场力，且速度方向与电场力方向垂直，则粒子做匀速圆周运动。另外，带电粒子在等量异性电荷连线的中垂面上亦有可能做匀速圆周运动。8．【答案】BCD【点拨】电子经加速、偏转飞出电场时偏转角的正切计算公式为：。带电粒子离开电场后，速度的反向延长线交于极板的中点。可得单位偏转电压U2引起的偏转距离与成正比。所以一定能提高灵敏度的情况是l变大、U1变小、d变小，另外还可以增大偏转极板与荧光屏的距离，B、C、D正确。二、填空、实验题：9．【答案】∶1【点拨】质子和α粒子都是正离子，从A点释放将要受到电场力作用加速运动到B点。设A、B两点间的电势差为U，由动能定理：，可以算出答案为∶1。10．【答案】【点拨】直接由动能定理得EK＝＝。11．【答案】【点拨】偏转的侧位移y＝at2＝，则有y∝，求得。12．【答案】【点拨】油滴从上极板到下极板整个运动过程ΔEk＝0，对全过程应用动能定理得：mgh－q＝0，解得：U＝。13．【答案】×10－2s【点拨】取带电小球为研究对象，设它的电荷量为q，带电小球受重力mg和向上的电场力qE的作用。当U1＝300V时，小球平衡：mg＝q；当U2＝60V时，重力大于电场力，带电小球向下板做匀加速直线运动。mg－q＝ma，又h＝at2，得：t＝s＝×10－2s。三、计算题：14．【答案】（1）×102V；（2）×104【解析】（1）只有电场力做功，由动能定理得：解得：＝×102V。（2）＝×104m15．【答案】（见证明