辽宁省沈阳市第二十一中学高中物理 1.9带电粒子在电场中的运动练习 新人教版选修31.doc

1-9带电粒子在电场中的运动习题1一带电粒子在电场中只受电场力作用时，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.匀速圆周运动答案：a2.一个带正电的油滴从图1915所示的匀强电场上方a点自由下落，油滴落入匀强电场后，能较准确地描述油滴运动轨迹的是图1916中的()图1915图1916解析：选b.油滴从a点自由下落以一竖直速度进入电场，进入电场后受重力和电场力两恒力作用.如图，根据物体做曲线运动的条件，运动轨迹将向右弯曲，故选b.3(2009年高考天津理综卷)如图1917所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，m、n为板间同一电场线上的两点，一带电粒子(不计重力)以速度vm经过m点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度vn折回n点，则()图1917a.粒子受电场力的方向一定由m指向nb.粒子在m点的速度一定比在n点的大c.粒子在m点的电势能一定比在n点的大d.电场中m点的电势一定高于n点的电势解析：选b.两平行金属板间的电场为匀强电场.带电粒子先向下运动又折回说明粒子先向下做匀减速运动，折回后向上做匀加速运动.整个过程具有对称性，由此可知b项正确.4(2010年福建厦门质检)如图1918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，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上板的过程中()图1918a.它们运动的时间tqtpb.它们运动的加速度aqapc.它们所带的电荷量之比qpqq12d.它们的动能增加量之比ekpekq12解析：选c.设p、q两粒子的初速度是v0，加速度分别是ap和aq，粒子p到上极板的距离是h/2，它们类平抛的水平距离为l.则对p，由lv0tp，apt，得到ap，同理对q，lv0tq，haqt，得到aq.同时可见tptq，aq2ap，而ap，aq，可见，qpqq12.由动能定理，它们的动能增加量之比ekpekqmapmaqh14.综上，选c.5三个粒子在同一点沿同一方向垂直飞入偏转电场，出现了如图1919所示的运动轨迹，由此可判断()图1919a.在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上b.b和c同时飞离电场c.进入电场时，c的速度最大，a的速度最小d.动能的增加值c最小，a和b一样大答案：acd6如图1920所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的p点以相同的水平初速度垂直于e进入电场，它们分别落到a、b、c三点，则可判断()图1920a.落到a点的小球带正电，落到b点的小球不带电b.三小球在电场中运动时间相等c.三小球到达正极板时的动能关系是：ekaekbekcd.三小球在电场中运动的加速度关系是：acabaa解析：选ad.带负电的小球受到的合力为：mgf电，带正电的小球受到的合力为：mgf电，不带电小球仅受重力mg，小球在板间运动时间：t，所以tctbta，故acabaa；落在c点的小球带负电，落在a点的小球带正电，落在b点的小球不带电.因为电场对带负电的小球c做正功，对带正电的小球a做负功，所以落在板上动能的大小：ekcekbeka.7(2010年宁波高三调研)如图1921所示，有一带电粒子贴着a板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为u1时，带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为u2时，带电粒子沿轨迹落到b板中间；设粒子两次射入电场的水平速率相同，则两次偏转电压之比为()图1921a.u1u218 b.u1u214c.u1u212 d.u1u211解析：选a.设偏转电极板长为l，板间距离为d，当偏转电压为u1时：()2当偏转电压为u2时：d()2由两式得u1u218.8如图1922所示，一个质量为m、带电荷量为q的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v时，恰好穿过电场而不碰金属板.要使粒子的入射速度变为，仍能恰好穿过电场，则必须再使()图1922a.粒子的电荷量变为原来的b.两板间电压减为原来的c.两板间距离增为原来的4倍d.两板间距离增为原来的2倍解析：选ad.粒子恰好穿过电场时，它沿平行板的方向发生位移l所用时间与垂直板方向上发生位移所用时间t相等，设两板电压为u，则有：恰好穿过电场时()2，得时间t .当入射速度变为，它沿平行板的方向发生位移l所用时间变为原来的2倍，由上式可知，粒子的电荷量变为原来的或两板间距离增为原来的2倍时，均使粒子在与垂直板方向上发生位移所用时间增为原来的2倍，从而保证粒子仍恰好穿过电场，因此选项a、d正确.9一个电子以v04107m/s的速度，方向与电场方向相同，射入电场强度e2105v/m的匀强电场中，如图1923所示.已知电子电荷量e1.61019c，电子质量m9.11031kg.试求：图1923(1)电子的入射点a与电子速度为零之点b间电势差是多少？两点间距离是多少？(2)电子到达速度为零之点所需的时间是多少？解析：设电子从a点到速度为零的b点，由动能定理可得euabmv，则uab4550 v.两点间距离d2.28102m.电子到达速度为0之点所需的时间t1.1109s.答案：(1)4450 v2.28102m(2)1.1109s10一个带正电的粒子，从a点射入水平方向的匀强电场中，粒子沿直线ab运动，如图1924所示.已知ab与电场线夹角30，带电粒子的质量m1.0107 kg，电荷量q1.01010c，a、b相距l20 cm.(取g10 m/s2，结果保留两位有效数字)求：图1924(1)粒子在电场中运动的性质，要求说明理由.(2)电场强度的大小和方向.(3)要使粒子从a点运动到b点，粒子射入电场时的最小速度是多少？解析：(1)粒子只在重力和电场力作用下沿直线ab运动，重力和电场力的合力必由b指向a，与粒子初速度va方向相反，所以粒子做匀减速运动.(2)由图可得：tan代入数据解得：e1.7104n/c，方向水平向左.(3)当粒子到b时的速度vb0时，粒子进入电场时的速度最小，由动能定理得，mglsinqelcosmv/2代入数据，解得va2.8 m/s.答案： 见解析11.一束电子流在经u5000 v的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图1925所示.若两板间距离d1.0 cm，板长l5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？图1925解析：在加速电压一定时，偏转电压u越大，电子在极板间的偏距就越大，当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出时，两板间的偏转电压即为题目要求的最大电压.加速过程中，由动能定理得eumv进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动lv0t在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度a偏距yat2能飞出的条件y解式得uv400 v即要使电子能飞出，两极板间所加电压最大为400 v.答案：400 v12如图1926甲所示，两块平行金属板，相距为d，加上如图乙所示的方波形电压，电压的最大值为u，周期为t.现有一离子束，其中每个粒子的带电荷量为q，从两板左端与两板等距处的o点，沿与板平行的直线oo方向连续地射入.设粒子通过平行板所用的时间为t(和电压变化的周期相同)，且已知所有的粒