2024-2025学年新教材高中物理第十章静电场中的能量5带电粒子在电场中的运动课堂达标含解析新人教版必修3

PAGE4-带电粒子在电场中的运动1.如图所示,平行金属板A、B水平正对放置,分别带等量异号电荷。一带电微粒水平射入板间,在重力和电场力共同作用下运动,轨迹如图中虚线所示,那么()A.若微粒带正电荷,则A板肯定带正电荷B.微粒从M点运动到N点,电势能肯定增加C.微粒从M点运动到N点,动能肯定增加D.微粒从M点运动到N点,机械能肯定增加【解析】选C。微粒在电场力和重力的合力作用下做类平抛运动,合力向下,电场力可能向上而小于重力,也可能向下,故无法推断A板的带电状况,A错误;电场力可能向上,也可能向下,故微粒从M点运动到N点电势能可能增加,也可能减小,B错误;微粒在电场力和重力的合力作用下做类平抛运动,电场力和重力的合力向下,故从M点运动到N点动能增加,C正确;电场力可能向上,也可能向下,故微粒从M点运动到N点过程,电场力可能做正功,也可能做负功,故机械能可能增加,也可能削减,D错误;故选C。2.如图所示,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,假如在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的 ()①极板X应带正电 ②极板X′应带正电③极板Y应带正电 ④极板Y′应带正电A.①③ B.①④ C.②③ D.②④【解析】选A。荧光屏上P点出现亮斑,说明极板Y带正电,极板X带正电,故A选项正确。3.如图甲为一对长度为L的水平平行金属板,在两板之间加上图乙所示的电压。现沿两板的中轴线从左端向右端连绵不断射入初速度为v0的相同带电粒子(重力不计),且全部粒子均能从平行金属板的右端飞出,若粒子在两板之间的运动时间均为T,则粒子最大偏转位移与最小偏转位移的大小之比是()A.1∶1 B.2∶1C.3∶1 D.4∶1【解析】选C。粒子在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,运动时间均为T,在t=0时刻进入的粒子偏转位移最大,在前半个周期加速运动,后半个周期匀速运动,位移ymax=a·()2+a·=aT2,在t=时刻进入的粒子偏转位移最小,在前半个周期竖直分速度为零,后半个周期做匀加速运动,ymin=a·()2=aT2,ymax∶ymin=3∶1,故C选项正确。4.如图所示,平行板电容器上极板带正电,从上极板的端点A释放一个带电荷量为+Q(Q>0)的粒子,粒子重力不计,以水平初速度v0向右射出,当它的水平速度与竖直速度的大小之比为1∶2时,恰好从下极板的端点B射出,则d与L之比为()A.1∶1 B.2∶1C.1∶2 D.1∶3【解析】选A。设粒子从A到B的时间为t,粒子在B点时,竖直方向的分速度为vy,由类平抛运动的规律可得L=v0t,d=t,又v0∶vy=1∶2,可得d∶L=1∶1,选项A正确,B、C、D错误。5.如图所示,平行金属板内有一匀强电场,一带电粒子以平行于金属板的初速度v0从板间某点射入电场,不计粒子受的重力,当入射动能为Ek时,此带电粒子从电场中射出的动能恰好为2Ek。假如入射速度方向不变,初动能变为2Ek,那么带电粒子射出的动能为 ()A.Ek B.EkC.Ek D.3Ek【解析】选C。带电粒子在平行板电场中做类平抛运动,当入射动能为Ek时,水平方向L=v0t,竖直方向d1=t2,联立解得d1=()2=,依据动能定理得qEd1=2Ek-Ek=Ek;当入射动能为2Ek时,同理得d2==,依据动能定理得qEd2=Ek′-2Ek;联立上式解得Ek′=2Ek+qE=Ek,故C选项正确,A、B、D选项错误。【补偿训练】1.如图所示,一质量为m、电量大小为q的带电油滴,从水平向右的匀强电场中的O点以速度v沿与场强方向成37°角射入电场中,油滴运动到最高点时速度大小也是v,已知重力加速度为g,下列说法正确的是 ()A.最高点可能在O点的正上方B.匀强电场的电场强度可能为E=C.O点与最高点之间的电势差可能为零D.匀强电场的电场强度可能为E=【解析】选D。油滴运动到最高点时速度大小也是v,则运动过程中,受到竖直向下的重力和水平方向的电场力。在最高点时,竖直方向上速度为零,水平方向上速度大小为v,则最高点在O点的左上方或右上方,O点与最高点之间的电势差不为零,A、C项错误;油滴带正电时,竖直方向上,vsin37°=gt,水平方向上,v=vcos37°+at,联立解得匀强电场的场强E=,油滴带负电时,水平方向上,-v=vcos37°-at,联立解得匀强电场的场强E=,B选项错误,D选项正确。2.(多选)如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不行伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b。不计空气阻力,则不正确的是()A.小球带负电B.电场力跟重力平衡C.小球在从a点运动到b点的过程中,电势能减小D.小球在运动过程中机械能不守恒【解析】选A、C。小球在竖直平面内做匀速圆周运动,受到重力、电场力和细