高中物理人教版1第一章靜電場 優(yōu)秀

9．帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中分冊裝訂！)1．一帶電粒子在電場中只受到電場力作用時(shí)，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D．勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：只在電場力的作用下，說明電荷受到的合外力的大小為電場力，不為零，所以選項(xiàng)A不可能；當(dāng)電荷在勻強(qiáng)電場中由靜止釋放后，電荷做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B可能；當(dāng)電荷垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場后，電荷做類平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C可能；正電荷周圍的負(fù)電荷只在電場力作用下且電場力恰好充當(dāng)向心力時(shí)，可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D可能．答案：A2.如圖所示，有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的油滴，被置于豎直放置的兩平行金屬板間的勻強(qiáng)電場中．設(shè)油滴是從兩板中間位置，由靜止釋放，則可以判定()A．油滴在電場中做拋物線運(yùn)動(dòng)B．油滴在電場中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．油滴打在極板上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間只取決于電場強(qiáng)度和兩板間距離D．油滴打在極板上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不僅取決于電場強(qiáng)度和兩板間距離，還取決于油滴的比荷解析：油滴初速度為0，受不變的重力和電場力，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)，B對(duì)；由eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)eq\f(Eq,m)t2得，C錯(cuò)，D對(duì)．答案：BD3．一束正離子以相同的速率從同一位置，垂直于電場方向飛入勻強(qiáng)電場中，所有離子的軌跡都是一樣的，這說明所有離子()A．都具有相同的質(zhì)量B．都具有相同的電荷量C．具有相同的比荷D．都是同一元素的同位素解析：軌跡相同的含義為：偏轉(zhuǎn)位移、偏轉(zhuǎn)角度相同，即這些離子通過電場時(shí)軌跡不分叉．tanθ＝eq\f(v⊥,v0)＝eq\f(UqL,dmv\o\al(2,0))，所以這些離子只要有相同的比荷，軌跡便相同，故只有C正確．答案：C4.右圖為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空，A為發(fā)射熱電子的陰極，K為接在高電勢點(diǎn)的加速陽極，A、K間電壓為U.電子離開陰極時(shí)的速度可以忽略．電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出的速度大小為v.下面的說法中正確的是()A．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)?vB．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(v,2)C．如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(v,2)D．如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(\r(2),2)v解析：由動(dòng)能定理qU＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2qU,m))，帶電粒子確定，v與eq\r(U)成正比，與A、K間距離無關(guān)，故D正確．答案：D5．如圖所示，質(zhì)量相等的兩個(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場中O點(diǎn)自由釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn)，若AB＝BC，則它們帶電荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2 B．2∶1C．1∶eq\r(2) \r(2)∶1解析：豎直方向有h＝eq\f(1,2)gt2，水平方向有l(wèi)＝eq\f(1,2)eq\f(qE,m)t2，聯(lián)立可得q＝eq\f(mgl,Eh)，所以有eq\f(q1,q2)＝eq\f(2,1)，B對(duì)．答案：B6．示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖所示，如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的()A．極板X應(yīng)帶正電 B．極板X′應(yīng)帶正電C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y′應(yīng)帶正電解析：由題意可知，在XX′方向上向X方向偏轉(zhuǎn)，X帶正電，A對(duì)B錯(cuò)；在YY′方向上向Y方向偏轉(zhuǎn)，Y帶正電，C對(duì)D錯(cuò)．答案：AC7．如圖所示，兩極板與電源相連接，電子從負(fù)極板邊沿垂直電場方向射入勻強(qiáng)電場，且恰好從正極板邊沿飛出，現(xiàn)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，且仍從正極板邊沿飛出，則兩極板的間距應(yīng)變?yōu)樵瓉淼?)A．2倍 B．4倍\f(1,2) \f(1,4)解析：電子在兩極板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向：l＝v0t，t＝eq\f(l,v0)；豎直方向：d＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qU,2md)t2＝eq\f(qUl2,2mdv\o\al(2,0))，故d2＝eq\f(qUl2,2mv\o\al(2,0))，即d∝eq\f(1,v0)，故C正確．答案：C8．某原子電離后其核外只有一個(gè)電子，若該電子在核的靜電力作用下繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么電子運(yùn)動(dòng)()A．半徑越大，加速度越大B．半徑越小，周期越大C．半徑越大，角速度越小D．半徑越小，線速度越小解析：本題是以微觀情景為背景，電子所受的庫侖力提供向心力，可根據(jù)庫侖定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)來判斷．對(duì)電子來說，庫侖力提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則keq\f(Qq,r2)＝ma＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r得a＝eq\f(kQq,mr2)，v＝eq\r(\f(kQq,mr))，ω＝eq\r(\f(kQq,mr3))，T＝eq\r(\f(4π2r3m,kQq))，因此選項(xiàng)C正確．答案：C9.在一個(gè)水平面上，建立x軸，在過原點(diǎn)O垂直于x軸的平面右側(cè)空間有一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E＝6×105N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個(gè)帶電荷量q＝－5×10－8C、質(zhì)量m＝10g的絕緣物塊，物塊與水平面動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v0＝2m/s，如圖所示，求：((1)物塊再次經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)速度大小；(2)物塊停止時(shí)距O點(diǎn)的距離．解析：(1)物塊向右減速至速度為零的過程a1＝eq\f(Eq＋μmg,m)＝5m/s2，x＝eq\f(v\o\al(2,0),2a1)＝0.4m，因?yàn)镋q>μmg，減速至零后物塊會(huì)向左加速運(yùn)動(dòng)，有a2＝eq\f(Eq－μmg,m)＝1m/s2再次回到O點(diǎn)，有v2＝2a2解得v＝eq\f(2\r(5),5)m/s(2)經(jīng)過O點(diǎn)后，物塊在摩擦力作用下減速至零，有a3＝eq\f(μmg,m)＝2m/s2所以x′＝eq\f(v2,2a3)＝eq\f(1,5)m答案：(1)eq\f(2\r(5),5)m/s(2)eq\f(1,5)m10．一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔(小孔對(duì)電場的影響可忽略不計(jì))．小孔正上方eq\f(d,2)處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處(未與極板接觸)返回．若將下極板向上平移eq\f(d,3)，則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子將()A．打到下極板上B．在下極板處返回C．在距上極板e(cuò)q\f(d,2)處返回D．在距上極板e(cuò)q\f(2,5)d處返回解析：本題應(yīng)從動(dòng)能定理的角度解決問題．帶電粒子在重力作用下下落，此過程中重力做正功，當(dāng)帶電粒子進(jìn)入平行板電容器時(shí)，電場力對(duì)帶電粒子做負(fù)功，若帶電粒子在下極板處返回，由動(dòng)能定理得mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)＋d))－qU＝0；若電容器下極板上移eq\f(d,3)，設(shè)帶電粒子在距上極板d′處返回，則重力做功WG＝mgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)＋d′))，電場力做功W電＝－qU′＝－qeq\f(d′,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(d－\f(d,3))))U＝－qeq\f(3d′,2d)U，由動(dòng)能定理得WG＋W電＝0，聯(lián)立各式解得d′＝eq\f(2,5)d，選項(xiàng)D正確．答案：D11.如圖所示，長L＝0.4m的兩平行金屬板A、B豎直放置，相距d＝0.02m，兩板間接入恒定電壓為182V且B板接正極．一電子質(zhì)量m＝×10－31kg，電荷量e＝×10－19C，以v0＝4×107m/s的速度緊靠A板向上射入電場中，不計(jì)電子的重力，則電子能否射出電場？若能，解析：電子進(jìn)入電場后做類平拋運(yùn)動(dòng)，假設(shè)電子恰能射出極板，則t＝eq\f(L,v0)＝eq\f,4×107)s＝10－8sy＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(eU,md)t2代入數(shù)值得y＝0.08m故此電子不能射出電場若電子恰能射出電場，則B板需向右移動(dòng)Δd，板間距離變?yōu)閐′，則d′＝eq\f(1,2)·eq\f(eU,md′)t2d′＝teq\r(\f(eU,2m))＝10－8×eq\r(\f×10－19×182,2××10－31))m＝0.04mΔd＝d′－d＝0.02答案：電子不能射出電場B板至少向右平移0.0212．下圖為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中(偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強(qiáng)電場)，電子進(jìn)入M、N間電場時(shí)的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點(diǎn)．已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長為L，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子受到的重力及它們之間的相互作用力．(1)求電子穿過A板時(shí)速度的大小；(2)求電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的側(cè)移量；(3)若要電子打在熒光屏上P點(diǎn)的上方，可采取哪些措施？解析：(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0，由動(dòng)能定理有eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得v0＝eq\r(\f(2eU1,m))(2)電子沿極板方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．設(shè)偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度