高中物理 带电粒子在电场中的运动课时训练9（含解析）新人教版选修31.doc

课时训练9带电粒子在电场中的运动1.静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器。某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板,图中直线ab为该收尘板的横截面。工作时收尘板带正电,其左侧的电场线分布如图所示;粉尘带负电,在静电力作用下向收尘板运动,最后落在收尘板上。若用粗黑曲线表示原来静止于p点的带电粉尘颗粒的运动轨迹,下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)()答案:a解析:因粉尘带负电,故带电粉尘所受静电力的方向与电场线的切线方向相反,轨迹上任何一点的切线方向为运动方向,若粒子做曲线运动,轨迹应出现在速度方向和静电力的方向所夹的区域内。从轨迹上找几个点判断一下,只有a项符合。2.如图所示,在电场强度为e、方向水平向右的匀强电场中,a、b为一竖直线上的两点,相距为l,外力f将质量为m、带电荷量为-q(q0)的微粒从a点匀速移到b点,重力不能忽略,则下面说法中正确的是()a.外力的方向水平向右b.外力的方向竖直向上c.外力的大小等于qe+mgd.外力的大小等于答案:d解析:分析微粒受力,重力mg、静电力qe、外力f,由于微粒做匀速运动,三个力的合力为零,外力的大小和重力与静电力的合力大小相等,f=,f的方向应和重力与静电力的合力方向相反,选项d正确。3.(多选)三个粒子在同一地点沿同一方向垂直飞入偏转电场,出现了如图所示的运动轨迹,由此可判断()a.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:acd解析:由题意知,三个粒子在电场中的加速度相同,a和b有相同的偏转位移y,由公式y=at2得,a和b在电场中运动时间相同,由公式v0=得vbva,同理,vcvb,故三个粒子进入电场时的初速度大小关系为vcvbva,故a、c正确,b错误;由题图知,三个粒子的偏转位移大小关系为ya=ybyc,由动能定理可知,三个粒子的动能增加值为c最小,a和b一样大,d正确。4.在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为u的加速电场,设其初速度为0,经加速后形成横截面积为s、电流为i的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为l的电子束内的电子个数是()a.b.c.d.答案:b解析:设电子刚射出电场时的速度为v,长为l的电子束内的电子数为n,则eu=mv2,i=,t=。由以上各式得n=。故选项b正确。5.一个初动能为ek的电子,垂直电场线飞入平行板电容器中,飞出电容器的动能为2ek,如果此电子的初速度增至原来的2倍,则它飞出电容器的动能变为()a.4ekb.8ekc.4.5ekd.4.25ek答案:d解析:平行板间电场可看成匀强电场。据动能定理得qu=2ek-ek=ek。当电子的速度增为原来的2倍时,它的初动能变为4ek,在电场中运动时间变为原来的,逆着电场线方向的位移由h=at2变为原来的,所以进入点与飞出点的电势差u=u,又由动能定理可得qu=ek-4ek,ek=4ek+qu=4ek+ek=4.25ek。6.如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图,电子经电压u1加速后垂直进入偏转电场,离开电场时的偏转量是h,两平行板间的距离为d,电势差为u2,板长为l。为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量),可采用的方法是()a.增大两板间的电势差u2b.尽可能使板长l短些c.尽可能使板间距离d小一些d.使加速电压u1升高一些答案:c解析:电子的运动过程可分为两个阶段,即加速和偏转。分别根据两个阶段的运动规律,推导出灵敏度()的有关表达式,然后再判断选项是否正确,这是解决此题的基本思路。电子经电压u1加速有:eu1=m,电子经过偏转电场的过程有:l=v0t,h=at2=t2=。由以上各式可得=。因此要提高灵敏度,若只改变其中的一个量,可采取的办法为增大l,或减小d,或减小u1。所以本题的正确选项为c。7.一个电子以4.0107 m/s的初速度沿电场线方向射入电场强度为2.5104 n/c的匀强电场中,问:这个电子在电场中能前进多远?用的时间是多少?这段距离上的电势差是多少?(电子质量m=0.9110-30 kg)答案:0.182 m9.110-9 s4.55103 v解析:电子在电场中做匀减速直线运动,由牛顿第二定律得电子的加速度a=电子在电场中前进的时间t=电子在电场中前进的距离x=at2由解得x=0.182 m,t=9.110-9 s这段距离上的电势差u=ex=4.55103 v。8.如图所示,有一电子(电荷量为e)经电压u0加速后,进入两块间距为d、电压为u的平行金属板间,若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿过电场,求:(1)电子进入偏转