2022年高中物理 第1章 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動練習 新人教版選修3-1
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2022年高中物理 第1章 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動練習 新人教版選修3-1
2022年高中物理 第1章 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動練習 新人教版選修3-11帶電粒子的加速(1)運動狀態(tài)分析:帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場,受到靜電力與運動方向在同一直線上,做勻加(減)速直線運動(2)用功能觀點分析:粒子動能的變化量等于靜電力做的功(語言敘述動能定理)qUmv2(初速度為零時)qUmv2mv(初速度不為零時)注意:以上公式適用于勻強或非勻強電場2帶電粒子的偏轉(限于勻強電場)(1)帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場時,受到恒定的與初速度方向垂直的靜電力作用而做勻變速曲線運動(軌跡為拋物線)(2)偏轉運動的分析處理方法(類似平拋運動分析方法)沿初速度方向以速度v0做勻速直線運動沿電場力方向初速度為零的勻加速直線運動(3)基本公式加速度:a運動時間:t離開電場的偏轉量:y偏轉角:tan .1兩平行金屬板相距為d,電勢差為U,一電子質量為m,電荷量為e,從O點沿垂直于極板的方向射出,最遠到達A點,然后返回,如圖所示,OAh,此電子具有的初動能是(D)A. BedUh C. D.解析:由動能定理得:ehEk,所以Ek.2(多選)如圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經漏斗落入水平勻強電場后,分落在收集板中央的兩側對礦粉分離的過程,下列表述正確的有(BD)A帶正電的礦粉落在右側 B電場力對礦粉做正功C帶負電的礦粉電勢能變大 D帶正電的礦粉電勢能變小解析:正、負電的礦粉受電場力做正功分別落到左、右兩側,根據電場力做功與電勢能的變化關系有正、負電的礦粉的電勢能都變小,故選B、D.3帶電粒子垂直進入勻強電場中偏轉時(除電場力外不計其他力的作用)(B)A電勢能增加,動能增加 B電勢能減小,動能增加C電勢能和動能都不變 D上述結論都不正確解析:整個過程電場力做正功,只有電勢能與動能之間相互轉化,根據能量守恒,減小的電勢能全部轉化為動能,故A、C、D錯誤,B正確點評:從能量守恒的角度考慮整個過程時,一個能量減小量,一定等于另一個能量的增加量4電子以初速度v0沿垂直場強方向射入兩平行金屬板中間的勻強電場中,現增大兩板間的電壓,但仍使電子能夠穿過平行板間,則電子穿越平行板所需要的時間 (D) A隨電壓的增大而減小B隨電壓的增大而增大C加大兩板間距離,時間將減小D與電壓及兩板間距離均無關解析:電子垂直于場強方向射入兩平行金屬板中間的勻強電場中,在平行于金屬板的方向電子不受力而做勻速直線運動,由Lv0t得,電子穿越平行板所需要的時間為t,與金屬板的長成正比,與電子的初速度大小成反比,與其他因素無關,即與電壓及兩板間距離均無關點評:本題只要根據平行于金屬板的方向電子做勻速直線運動,由位移公式即可分析5如下圖所示,電子在電勢差為U1的電場中加速后,垂直射入電勢差為U2的偏轉電場在滿足電子能射出偏轉電場的條件下,下列四種情況中,一定能使電子的偏轉角變大的是(B)AU1變大、U2變大 BU1變小、U2變大CU1變大、U2變小 DU1變小、U2變小6如下圖所示,靜止的電子在加速電壓為U1的電場的作用下從O經P板的小孔射出,又垂直進入平行金屬板間的電場,在偏轉電壓U2的作用下偏轉一段距離現使U1加倍,要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化,應該使(A)AU2加倍 BU2變?yōu)樵瓉淼?倍CU2變?yōu)樵瓉淼谋?DU2變?yōu)樵瓉淼?/2倍能力提升7如圖所示,兩極板與電源相連接,電子從負極板邊緣垂直電場射入勻強電場中,且恰好從正極板邊緣飛出,現在使電子入射速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?,而電子仍從原位置射入,且仍從正極板邊緣飛出,則兩極板的間距應變?yōu)樵瓉淼?C)A2倍 B4倍 C.倍 D.倍解析:電子在兩極板間做類平拋運動:水平方向:lv0t,t.豎直方向:dat2t2,故d2,即d ,故選項C正確. 8如圖所示,從燈絲發(fā)出的電子經加速電場加速后,進入偏轉電場,若加速電壓為U1,偏轉電壓為U2,要使電子在電場中的偏轉量y增大為原來的2倍,下列方法中不可行的是(C)A使U1減小為原來的B使U2增大為原來的2倍C使偏轉板的長度增大為原來2倍D使偏轉板的距離減小為原來的分析:電子先經加速電場加速后,進入偏轉電場,根據動能定理求出加速獲得的速度與加速電壓的關系由牛頓第二定律求出電子進入偏轉電場時的加速度,根據運動的合成與分解,推導出電子在偏轉電場中偏轉量與偏轉電壓的關系,再綜合得到偏轉電場中偏轉量與加速電壓、偏轉電壓的關系,再進行選擇解析:設電子的質量和電量分別為m和e.電子在加速電場中加速過程,根據動能定理得eU1mv電子進入偏轉電場后做類平拋運動,加速度大小為a電子在水平方向做勻直線運動,則有t在豎直方向做勻加速運動,則有偏轉量yat2聯立上述四式得,y根據上式可知,要使電子在電場中的偏轉量y增大為原來的2倍,使U1減小為原來的;使U2增大為原來的2倍;使偏轉板的長度L增大為原來2倍故C錯誤;使偏轉板的距離減小為原來的.故D正確故選C.點評:本題粒子從靜止開始先進入加速電場后進入偏轉電場,得到的結論與粒子的質量和電量無關9電子電量為e,質量為m,以速度v0沿著電場線射入場強為E的勻強電場中,如圖所示,電子從A點入射到達B點速度為零,則AB兩點的電勢差為多少?AB間的距離為多少?解析:由分析知,電子進入電場,只在電場力作用下運動,所以電場力對電子做負功由動能定理得:eU0mvU又UEd,d.答案: