高二物理人教版选修31练习课下能力提升十电场的性质

[基础练]一、选择题1．[多选]一个带电粒子在电场中只受静电力作用时，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．匀速圆周运动解析：选BCD带电粒子只要处在电场中，就会受到静电力的作用，一定有加速度，选项A错误；当静电力方向与粒子的运动方向相同时，粒子可能做匀加速直线运动，选项B正确；当静电力方向与粒子的运动方向有一定夹角时，粒子做匀变速曲线运动，选项C正确；在点电荷产生的电场中，带电粒子有可能做匀速圆周运动，选项D正确。2.如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q时的速率与哪些因素有关，下列解释正确的是()A．两极板间的距离越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大B．两极板间的距离越小，加速的时间就越短，则获得的速率越小C．两极板间的距离越小，加速度就越大，则获得的速率越大D．与两极板间的距离无关，仅与加速电压U有关解析：选D由动能定理得eU＝eq\f(1,2)mv2，当两极板间的距离变化时，U不变，v就不变，与d无关，A、B、C错误，D正确。3．如图为示波管的原理图。如果在电极YY′之间所加的电压图按图甲所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图乙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是选项图中的()解析：选B在0～2t1时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当UY为正的最大值时，电子打在荧光屏竖直方向上正的最大位移处，当UY为负的最大值时，电子打在荧光屏竖直方向上负的最大位移处，因此一个周期内荧光屏上的图象为B。4.喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中()A．向负极板偏转B．电势能逐渐增大C．运动轨迹与带电量无关D．运动轨迹是抛物线解析：选D由于微滴带负电，受力方向指向正极板，故向正极板偏转，A错误；由于电场力对微滴做正功，故电势能减少，B错误；由侧向位移y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(eU,md)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v)))2，可知运动轨迹与带电量有关，C错误；由于微滴在电场中做类平抛运动，运动轨迹为抛物线，D正确。5．[多选]如图所示，从炽热的金属丝飘出的电子(速度可视为零)，经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场，电子的重力不计。在满足电子能射出偏转电场的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是()A．仅将偏转电场极性对调B．仅减小偏转电极间的距离C．仅增大偏转电极间的电压D．仅减小偏转电极间的电压解析：选BC偏转电极极性对调，只能使电子偏转方向相反，不能增大偏转角，A错误；根据动能定理：eU1＝eq\f(1,2)mv2，得：v＝eq\r(\f(2eU1,m))，在偏转电场中：a＝eq\f(eU2,md)，t＝eq\f(L,v)，vy＝at＝eq\f(eU2L,mdv)，tanθ＝eq\f(vy,v)＝eq\f(U2L,2U1d)，使偏转角变大即令tanθ变大，由表达式可知，B、C正确，D错误。二、非选择题×10－31×10－19C)以v0＝4×107m/s的初速度沿着匀强电场的电场线方向进入匀强电场，已知匀强电场的电场强度大小E＝2×105N/C，不计重力，求：(1)电子在电场中运动的加速度大小；(2)电子进入电场的最大距离。解析：(1)电子沿着匀强电场的电场线方向进入时，仅受电场力作用，做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得qE＝ma，解得a≈×1016m/s2。(2)电子做匀减速直线运动，由运动学公式得veq\o\al(2,0)＝2ax，解得x≈×10－2m。答案×1016m/s2×10－2m[提能练]一、选择题1.[多选]如图所示，在正方形ABCD区域内有平行于AB边的匀强电场，E、F、G、H是各边中点，其连线构成正方形，其中P点是EH的中点。一个带正电的粒子(不计重力)从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出。下列说法正确的是()A．粒子的运动轨迹一定经过P点B．粒子的运动轨迹一定经过PE之间某点C．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由E、D之间某点(不含E、D)射出D．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E点射出解析：选BD粒子从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出，由题意可知，其轨迹是抛物线，则过D点作速度的反向延长线一定与FH的中点相交，由几何关系知，延长线又经过P点，所以粒子轨迹一定经过PE之间某点，选项A错误，B正确；由类平抛知识可知，当竖直位移一定时，水平速度变为原来的一半，则水平位移也变为原来的一半，选项C错误，D正确。2.a、b、c三个电子在同一点沿同一直线垂直飞入偏转电场，如图所示。则由此可判断()A．b和c同时飞离电场B．b飞离电场与a击中下极板的时间不同C．进入电场时，a速度最大，c速度最小D．c的动能增加量最小，a和b的动能增加量一样大解析：选Da、b、c均为电子，故其加速度相同，b、c在竖直方向上做匀加速直线运动且位移关系为：yc＜yb，根据y＝eq\f(1,2)at2可知tc＜tb，故A错误；a、b在竖直方向上的位移相等，根据y＝eq\f(1,2)at2，可知b飞离电场与a击中下极板的时间相同，故B错误；在垂直于电场方向即水平方向，a、b、c做匀速直线运动，则有：x＝vt，由题图可知xc＝xb，又tc<tb，则vc>vb，根据ta＝tb，因为xb>xa，则可得：vb>va，所以有：vc>vb>va，故C错误；根据动能定理知，电场力对a、b做功一样多，所以动能增加量相等，电场力对c做功最少，动能增加量最小，故D正确。3.如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在上板的同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上板的过程中()A．它们运动的时间tQ>tPB．它们运动的加速度aQ<aPC．它们所带的电荷量之比qP∶qQ＝1∶2D．它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝1∶2解析：选C水平方向位移相同、速度相同，由t＝eq\f(x,v0)知tQ＝tP，A错误；竖直方向s＝eq\f(1,2)at2，运动时间相同，所以竖直位移大的加速度大，即aQ>aP，B错误；由s＝eq\f(1,2)at2，sQ＝2sP，t相同，知eq\f(aP,aQ)＝eq\f(1,2)，竖直方向加速度由静电力产生，即qE＝ma，所以eq\f(aP,aQ)＝eq\f(qP,qQ)，解得eq\f(qP,qQ)＝eq\f(1,2)，C正确；竖直方向分速度v⊥＝at，eq\f(v⊥P,v⊥Q)＝eq\f(aP,aQ)＝eq\f(1,2)，ΔEkP＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,⊥P)＋veq\o\al(2,0))－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,⊥P)，同理ΔEkQ＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,⊥Q)，所以eq\f(ΔEkP,ΔEkQ)＝eq\f(1,4)，D错误。4.[多选]如图所示，三个质量相同，带电荷量分别为＋q、－q和0的小液滴a、b、c，从竖直放置的两极板中间上方由静止释放，最后从两极板间穿过，轨迹如图所示，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．重力对液滴c做的功最多解析：选AC因为液滴a、b的电荷量大小相等，则所受的电场力大小相等，由静止释放，穿过两板的时间相等，则偏转位移大小相等，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，对于液滴c，只有重力做功，小于液滴a、b动能的增量，故B错误；对于液滴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。5.[多选]如图所示，竖直向下的匀强电场里，用绝缘细线拴住的带电小球在竖直平面内绕O做圆周运动，以下四种说法中正确的是()A．带电小球可能做匀速率圆周运动B．带电小球可能做变速率圆周运动C．带电小球通过最高点时，细线拉力一定最小D．带电小球通过最低点时，细线拉力有可能最小解析：选ABD若小球所受电场力与重力平衡，小球做匀速率圆周运动，A正确；若小球所受电场力和重力不平衡，小球做变速率圆周运动，B正确；若小球所受电场力与重力的合力向上，则小球运动到最低点时，细线拉力最小，最高点时细线拉力最大，C错误，D正确。二、非选择题6．一束初速度不计的电子在电子枪中经电压为U的加速电场加速后，沿距离YY′两极板等间距的中间虚线垂直进入YY′间的匀强电场，如图所示，若板间距离为d，板长为l，极板右边缘到荧光屏的距离为L，偏转电场只存在于两极板之间。已知电子质量为m，电荷量为e，求：(1)电子离开加速电场时的速度大小；(2)电子经过偏转电场的时间；(3)要使电子能从极板间飞出，两极板上最大电压的大小；(4)电子最远能够打到离荧光屏上中心O点多远处。解析：(1)设电子经加速电场加速后的速度为v0，由动能定理有：eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－0，解得：v0＝eq\r(\f(2eU,m))。(2)电子经过偏转电场时做类平抛运动，运动时间为：t＝eq\f(l,v0)＝leq\r(\f(m,2eU))。(3)设两极板上能加的最大电压为U′，要使电子能从两极板间飞出，则电子的最大侧移量为：eq\f(d,2)电子在其电场中做类平抛运动，竖直方向：eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)at2，a＝eq\f(eU′,md)，解得：U′＝eq\f(2Ud2,l2)。(4)从极板右边缘飞出