高中物理人教版1第一章静电场 优秀

9．带电粒子在电场中的运动(本栏目内容，在学生用书中分册装订！)1．一带电粒子在电场中只受到电场力作用时，它不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．匀速圆周运动解析：只在电场力的作用下，说明电荷受到的合外力的大小为电场力，不为零，所以选项A不可能；当电荷在匀强电场中由静止释放后，电荷做匀加速直线运动，选项B可能；当电荷垂直进入匀强电场后，电荷做类平抛运动，选项C可能；正电荷周围的负电荷只在电场力作用下且电场力恰好充当向心力时，可以做匀速圆周运动，选项D可能．答案：A2.如图所示，有一质量为m、带电荷量为q的油滴，被置于竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中．设油滴是从两板中间位置，由静止释放，则可以判定()A．油滴在电场中做抛物线运动B．油滴在电场中做匀加速直线运动C．油滴打在极板上的运动时间只取决于电场强度和两板间距离D．油滴打在极板上的运动时间不仅取决于电场强度和两板间距离，还取决于油滴的比荷解析：油滴初速度为0，受不变的重力和电场力，做匀加速直线运动，A错，B对；由eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)eq\f(Eq,m)t2得，C错，D对．答案：BD3．一束正离子以相同的速率从同一位置，垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的轨迹都是一样的，这说明所有离子()A．都具有相同的质量B．都具有相同的电荷量C．具有相同的比荷D．都是同一元素的同位素解析：轨迹相同的含义为：偏转位移、偏转角度相同，即这些离子通过电场时轨迹不分叉．tanθ＝eq\f(v⊥,v0)＝eq\f(UqL,dmv\o\al(2,0))，所以这些离子只要有相同的比荷，轨迹便相同，故只有C正确．答案：C4.右图为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略．电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中正确的是()A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vB．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为eq\f(v,2)C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为eq\f(v,2)D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为eq\f(\r(2),2)v解析：由动能定理qU＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2qU,m))，带电粒子确定，v与eq\r(U)成正比，与A、K间距离无关，故D正确．答案：D5．如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后，分别抵达B、C两点，若AB＝BC，则它们带电荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2 B．2∶1C．1∶eq\r(2) \r(2)∶1解析：竖直方向有h＝eq\f(1,2)gt2，水平方向有l＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，联立可得q＝eq\f(mgl,Eh)，所以有eq\f(q1,q2)＝eq\f(2,1)，B对．答案：B6．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示，如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的()A．极板X应带正电 B．极板X′应带正电C．极板Y应带正电 D．极板Y′应带正电解析：由题意可知，在XX′方向上向X方向偏转，X带正电，A对B错；在YY′方向上向Y方向偏转，Y带正电，C对D错．答案：AC7．如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边沿垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边沿飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边沿飞出，则两极板的间距应变为原来的()A．2倍 B．4倍\f(1,2) \f(1,4)解析：电子在两极板间做类平抛运动，水平方向：l＝v0t，t＝eq\f(l,v0)；竖直方向：d＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qU,2md)t2＝eq\f(qUl2,2mdv\o\al(2,0))，故d2＝eq\f(qUl2,2mv\o\al(2,0))，即d∝eq\f(1,v0)，故C正确．答案：C8．某原子电离后其核外只有一个电子，若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动，那么电子运动()A．半径越大，加速度越大B．半径越小，周期越大C．半径越大，角速度越小D．半径越小，线速度越小解析：本题是以微观情景为背景，电子所受的库仑力提供向心力，可根据库仑定律和圆周运动知识来判断．对电子来说，库仑力提供其做圆周运动的向心力，则keq\f(Qq,r2)＝ma＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r得a＝eq\f(kQq,mr2)，v＝eq\r(\f(kQq,mr))，ω＝eq\r(\f(kQq,mr3))，T＝eq\r(\f(4π2r3m,kQq))，因此选项C正确．答案：C9.在一个水平面上，建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面右侧空间有一匀强电场，场强E＝6×105N/C，方向与x轴正方向相同，在O处放一个带电荷量q＝－5×10－8C、质量m＝10g的绝缘物块，物块与水平面动摩擦因数μ＝，沿x轴正方向给物块一个初速度v0＝2m/s，如图所示，求：((1)物块再次经过O点时速度大小；(2)物块停止时距O点的距离．解析：(1)物块向右减速至速度为零的过程a1＝eq\f(Eq＋μmg,m)＝5m/s2，x＝eq\f(v\o\al(2,0),2a1)＝0.4m，因为Eq>μmg，减速至零后物块会向左加速运动，有a2＝eq\f(Eq－μmg,m)＝1m/s2再次回到O点，有v2＝2a2解得v＝eq\f(2\r(5),5)m/s(2)经过O点后，物块在摩擦力作用下减速至零，有a3＝eq\f(μmg,m)＝2m/s2所以x′＝eq\f(v2,2a3)＝eq\f(1,5)m答案：(1)eq\f(2\r(5),5)m/s(2)eq\f(1,5)m10．一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小孔正上方eq\f(d,2)处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回．若将下极板向上平移eq\f(d,3)，则从P点开始下落的相同粒子将()A．打到下极板上B．在下极板处返回C．在距上极板eq\f(d,2)处返回D．在距上极板eq\f(2,5)d处返回解析：本题应从动能定理的角度解决问题．带电粒子在重力作用下下落，此过程中重力做正功，当带电粒子进入平行板电容器时，电场力对带电粒子做负功，若带电粒子在下极板处返回，由动能定理得mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)＋d))－qU＝0；若电容器下极板上移eq\f(d,3)，设带电粒子在距上极板d′处返回，则重力做功WG＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)＋d′))，电场力做功W电＝－qU′＝－qeq\f(d′,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d－\f(d,3))))U＝－qeq\f(3d′,2d)U，由动能定理得WG＋W电＝0，联立各式解得d′＝eq\f(2,5)d，选项D正确．答案：D11.如图所示，长L＝0.4m的两平行金属板A、B竖直放置，相距d＝0.02m，两板间接入恒定电压为182V且B板接正极．一电子质量m＝×10－31kg，电荷量e＝×10－19C，以v0＝4×107m/s的速度紧靠A板向上射入电场中，不计电子的重力，则电子能否射出电场？若能，解析：电子进入电场后做类平抛运动，假设电子恰能射出极板，则t＝eq\f(L,v0)＝eq\f,4×107)s＝10－8sy＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(eU,md)t2代入数值得y＝0.08m故此电子不能射出电场若电子恰能射出电场，则B板需向右移动Δd，板间距离变为d′，则d′＝eq\f(1,2)·eq\f(eU,md′)t2d′＝teq\r(\f(eU,2m))＝10－8×eq\r(\f×10－19×182,2××10－31))m＝0.04mΔd＝d′－d＝0.02答案：电子不能射出电场B板至少向右平移0.0212．下图为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压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M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力．(1)求电子穿过A板时速度的大小；(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量；(3)若要电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？解析：(1)设电子经电压U1加速后的速度为v0，由动能定理有eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得v0＝eq\r(\f(2eU1,m))(2)电子沿极板方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动．设偏转电场的电场强度