2012高二物理1.9带电粒子在电场中的运动同步练习新人教版选修3-1

第1章9带电粒子在电场中的运动(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)1.如右图所示的直线是真空中两点电荷形成的电场中的一条直线，A、B是这条直线上的两点．一个带正电的粒子在只受电场力的情况下，以速度vA经过A点沿直线向B点运动，经一段时间以后，该带电粒子以速度vB经过B点，且vB与vA方向相反，则()A．A点的电势一定低于B点的电势B．A点的场强一定大于B点的场强C．该带电粒子在A点的电势能一定小于它在B点的电势能D．该带电粒子在A点时的动能与电势能之和等于它在B点时的动能与电势能之和解析：由一条电场线无法确定电场的强弱，故选项B错误。答案：ACD2．如右图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后，分别抵达B、C两点，若AB＝BC，则它们带电荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2B．2∶1C．1∶2D.2∶1解析：竖直方向有h＝12gt2，水平方向有l＝12qEmt2，联立可得q＝mglEh，所以有q1q2＝21，B对．答案：B3.(2010·课标全国，17)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，在电场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)()解析：因粉尘带负电，故带电粉尘所受电场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力的方向所夹的区域内．从轨迹找几个点判断一下，只有A项符合．故A项正确．答案：A4．如右图所示，有一质量为m、带电荷量为q的油滴，被置于竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中．设油滴是从两板中间位置，并以初速度为零进入电场的，可以判定()A．油滴在电场中做抛物线运动B．油滴在电场中做匀加速直线运动C．油滴打在极板上的运动时间只取决于电场强度和两板间距离D．油滴打在极板上的运动时间不仅决定于电场强度和两板间距离，还取决于油滴的比荷解析：粒子从静止开始，受重力和电场力作用，两个力都是恒力，所以合力是恒力，粒子在恒力作用下做初速度为零的匀加速直线运动，选项B、D对．答案：BD5.如右图所示，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①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为()A．U1∶U2＝1∶8B．U1∶U2＝1∶4C．U1∶U2＝1∶2D．U1∶U2＝1∶1解析：由y＝12at2＝12Uqmd·l2v02得：U＝2mv02dyql2，所以U∝yl2，可知A项正确．答案：A6．如右图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边沿垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边沿飞出，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，且仍从正极板边沿飞出，则两极板的间距应变为原来的()A．2倍B．4倍C.12倍D.14倍解析：电子在两极板间做类平抛运动：水平方向：l＝v0t，t＝lv0，竖直方向：d＝12at2＝qU2mdt2＝qUl22mdv02，故d2＝qUl22mv02，即d∝1v0，故C正确．答案：C7．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()A．0B.12mv02＋12qElC.12mv02D.12mv02＋23qEl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W＝Eq·l2，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12mv02，则A项对；而静电力做正功时，不可能出现W＝23Eql.D项错．答案：ABC8.(2011·北京朝阳区联考)如右图所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动．那么()A．微粒带正、负电荷都有可能B．微粒做匀减速直线运动C．微粒做匀速直线运动D．微粒做匀加速直线运动解析：微粒做直线运动的条件是速度方向和合外力的方向在同一条直线上，只有微粒受到水平向左的电场力才能使得合力方向与速度方向相反且在同一条直线上，由此可知微粒所受的电场力的方向与场强方向相反，则微粒必带负电，且运动过程中微粒做匀减速直线运动，故B正确．答案：B9.右图为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略．电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中正确的是()A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vB．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为v2C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为v2D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为22v解析：由动能定理qU＝12mv2得v＝2qUm，带电粒子确定，v与U成正比，与A、K间距离无关，故D正确．答案：D10.如右图所示，竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场，在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两板正中央由静止开始释放，两小球最后都能打在右极板上的同一点．则从开始释放到打到右极板的过程中()A．它们的运行时间tP＞tQB．它们的电荷量之比qP∶qQ＝2∶1C．它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝4∶1D．它们的电势能减少量之比ΔEP∶ΔEQ＝2∶1解析：本题考查必修2运动的合成与分解、选修3－1电场．在竖直方向加速度均为g，位移相等，所以它们运行时间相等，A项错误；水平位移xP＝2xQ，12apt2＝2×12aQt2，FP＝2FQ，qP＝2qQ，qP∶qQ＝2∶1，B项正确；ΔEkP＝mgh＋FPx，ΔEkQ＝mgh＋FQx2，所以ΔEkP∶ΔEkQ≠4∶1，C项错误；ΔEP∶ΔEQ＝FPx∶FQx2＝4∶1，D项错误．答案：B11．如右图所示，小球A和B带电荷量均为＋q，质量分别为m和2m，用不计质量的竖直细绳连接，在竖直向上的匀强电场中以速度v0匀速上升，某时刻细绳突然断开．小球A和B之间的相互作用力忽略不计．求：(1)该匀强电场的场强E.(2)细绳断开后A、B两球的加速度aA、aB.解析：(1)设场强为E，把小球A、B看做一个系统，由于绳未断前做匀速运动，则有：2qE＝3mg，得E＝3mg2q(2)细绳断后，根据牛顿第二定律，对A有：qE－mg＝maA，得aA＝g2方向向上；对B有：qE－2mg＝2maB，aB＝－g4(负号表示方向向下)．答案：(1)3mg2q(2)g2方向向上－g4方向向下12．如下图所示，A、B两块带异号电荷的平行金属板间形成匀强电场，一电子以v0＝4×106m/s的速度垂直于场强方向沿中心线由O点射入电场，从电场右侧边缘C点飞出时的速度方向与v0方向成30°的夹角．已知电子电荷e＝1.6×10－19C，电子质量m＝0.91×10－30kg.求：(1)电子在C点时的动能是多少J?(2)O、C两点间的电势差大小是多少V?解析：(1)依据几何三角形解得：电子在C点时的速度为：vt＝v0cos30°①而Ek＝12mv2②联立①②得：Ek＝12mv0cos30°2＝9.7×10－18J.(2)对电子从O到C，由动能定理，有eU＝12mvt2－12mv02③联立①③得：U＝mv12－v022e＝15.2V.答案：(1)9.7×10－18J(2)15.2V