专题练习-带电粒子运动.doc

专题练习：带电粒子在电场中运动图79电子所带电荷量最早是由美国科学家密立根通过油滴实验测出的油滴实验的原理如图7所示，两块水平放置的平行金属板与电源连接，上、下板分别带正、负电荷油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力(1)调节两金属板间的电势差uU时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速运动该油滴所带电荷量q为多少？(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板间的电势差uU时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带电荷量Q.解析：(1)油滴匀速下落过程中受到的电场力和重力平衡，可见所带为负电荷，即m1g，解得q.(2)油滴加速下落，若油滴带负电荷，电荷量为Q1，油滴受电场力方向向上，设此时的加速度大小为a1，根据牛顿第二定律，得m2gQ1m2a1，而da1t2.解得Q1(g)若油滴带正电荷，电荷量为Q2，油滴受电场力方向向下，设此时的加速度大小为a2，根据牛顿第二定律，得：m2gQ2m2a2，解得该电荷量为Q2(g)答案：(1)(2)(g)或(g)tU0-U00T/2 T 3T/2 2T26如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处。（不计重力作用）下列说法中正确的是 （ ） A从t=0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B从t=0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C从t=T/4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D从t=3T/8时刻释放电子，电子必将打到左极板上图78(2011安徽理综)如图7(a)所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图7(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上则t0可能属于的时间段是()A0t0B.t0C.t0T DTt03氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为H、H、H.它们以相同的初动能垂直进入同一匀强电场，离开电场时，末动能最大的是()A氕核 B氘核 C氚核 D一样大解析因为qU1mvEk0.偏移量y，可知三种粒子的偏移量相同，由动能定理可知：qEyEkEk0，Ek相同，D正确答案D4.图1917如图1917所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的()A2倍 B4倍 C. D.解析电子在两极板间做类平抛运动水平方向：lv0t，所以t.竖直方向：dat2t2，故d2，即d，故C正确答案C图191824.长度均为L的平行金属板AB相距为d，接通电源后，在两板之间形成匀强电场.在A板的中间有一个小孔K，一个带+q的粒子P由A板上方高h处的O点自由下落，从K孔中进入电场并打在B板上K点处.当P粒子进入电场时，另一个与P相同的粒子Q恰好从两板间距B板处的O点水平飞入，而且恰好与P粒子同时打在K处.如果粒子进入电场后，所受的重力和粒子间的作用力均可忽略不计，判断以下正确的说法是oKBPO/AhdUQKA.P粒子进入电场时速度的平方满足(a为粒子在电场中所受电场力产生的加速度大小)B.将P、Q粒子电量均增为2q，其它条件不变，P、Q粒子同时进入电场后，仍能同时打在K点C.保持P、Q原来的电量不变，将O点和O点均向上移动相同的距离；且使P、Q同时进入电场，则P粒子将先击中K点D.其它条件不变，将Q粒子进入电场时的初速度变为原来的2倍，将电源电压也增加为原来的2倍，P、Q同时进入电场，仍能同时打在K点图1010如图10所示，AB、CD为两平行金属板，A、B两板间电势差为U，C、D始终和电源相接，测得其间的场强为E.一质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)由静止开始，经AB加速后穿过CD发生偏转，最后打在荧光屏上，已知C、D极板长均为x，荧光屏距C、D右端的距离为L，问：(1)粒子带正电还是带负电？(2)粒子打在荧光屏上距O点下方多远处？(3)粒子打在荧光屏上时的动能为多大？解析：(1)粒子向下偏转，电场力向下，电场强度方向也向下，所以粒子带正电(2)设粒子从AB间出来时的速度为v，则有qUmv2设粒子离开偏转电场时偏离原来方向的角度为，偏转距离为y，则在水平方向有vxv，xvt在竖直方向有vyat，yat2其中a，t由此得到tan，y所以粒子打在荧光屏上的位置离开O点的距离为yyLtan(L)(3)由上述关系式得vyEx，所以粒子打在屏上时的动能为：Emvx2mvy2qU.答案：(1)正电(2)(L)(3)36(10分)如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L、场强为E的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏现有一电荷量为q、质量为m的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O.试求：(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间；(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan ；(3)粒子打到屏上的点P到O点的距离s.答案：(1)(2)(3)37(10分)(2010莱芜模拟)一质量为m、带电荷量为q的小球以水平初速度v0进入竖直向上的匀强电场中，如图甲所示今测得小球进入电场后在竖直方向下降的高度y与水平方向的位移x之间的关系如图乙所示，根据图乙给出的信息，(重力加速度为g)求：(1)匀强电场场强的大小；(2)小球从进入匀强电场到下降h高度的过程中，电场力做的功；(3)小球在h高度处的动能答案：(1)(2)(3)图99如图9所示，两块平行金属板竖直放置，两板间的电势差U1.5103 V(仅在两板间有电场)，现将一质量m1102 kg、电荷量q4105C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h20 cm的地方以初速度v04 m/s水平抛出，小球恰好从左板的上边缘进入电场，在两板间沿直线运动，从右板的下边缘飞出电场，求：(1)金属板的长度L.(2)小球飞出电场时的动能Ek.解析：(1)小球到达左板上边缘时的竖直分速度：vy2 m/s设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为，则tan2小球在电场中沿直线运动，所受合力方向与运动方向相同，设板间距为d，则：tan L，解得L0.15 m.(2)进入电场前mghmv12mv02电场中运动过程qUmgLEkmv12解得Ek0.175 J.答案：(1)0.15 m(2)0.175 J图19196如图1919所示，M、N是竖直放置的两平行金属板，分别带等量异种电荷，两极间产生一个水平向右的匀强电场，场强为E，一质量为m、电量为q的微粒，以初速度v0竖直向上从两极正中间的A点射入匀强电场中，微粒垂直打到N板上的C点已知ABBC.不计空气阻力，则可知()A微粒在电场中作抛物线运动B微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等CMN板间的电势差为DMN板间的电势差为8光滑水平面上有一边长为l的正方形区域处在场强为E的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行一质量为m、带电荷量为q的小球由某一边的中点，以垂直于该边的水平初速度v0进入该正方形区域当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有的动能可能为()A0 B.mvqElC.mv D.mvqEl解析由题意知，小球从进入电场至穿出电场时可能存在下列三种情况：从穿入处再穿出时，静电力不做功C项对；从穿入边的邻边穿出时，静电力做正功WEq，由功能关系知B项对；从穿入边的对边穿出时，若静电力做负功，且功的大小等于mv，则A项对；而静电力做正功时，不可能出现WEql.D项错答案ABC图19219如图1921所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两极板间，距下极板0.8 cm，两极板间的电势差为300 V如果两极板间电势差减小到60 V，则带电小球运动到极板上需多长时间？解析取带电小球为研究对象，设它带的电荷量为q，则带电小球受重力mg和电场力qE的作用当U1300 V时，小球受力平衡：mgq当U260 V时，带电小球向下极板做匀加速直线运动：由Fma知：mgqma又hat2由得：t s4.5102 s.答案4.5102 s图192210两平行金属板A、B水平放置，一个质量为m5106 kg的带电粒子，以v02 m/s 的水平速度从两板正中央位置射入电场，如图1922所示，A、B两板间距离为d4 cm，板长l10 cm.(1)当A、B间的电压为UAB1 000 V时，粒子恰好不偏转，沿图中直线射出电场，求该粒子的电荷量和电性(2)令B板接地，欲使粒子射出偏转电场，求A板所加电势的范围(g取10 m/s2)解析(1)粒子做直线运动，合力为0，故在竖直方向上有：qEmg，即qmg，解得电荷量q2109 C，因为电场力方向向上，故粒子带负电(2)题目中