1.9　带电粒子在电场中的运动（课时作业）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修第三册同步导学案（教科版）

授课提示：对应学生用书第111页 [基础达标练] 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 解析：只在电场力的作用下，说明粒子受到的合外力的大小为电场力，不为零，不可能做匀速直线运动，故A不可能；当粒子在匀强电场中由静止释放后，粒子做匀加速直线运动，故B可能；当粒子垂直进入匀强电场后，粒子做类平抛运动，故C可能；正电荷周围的电子只在电场力作用下，可以做匀速圆周运动，故D可能。 答案：A 2．一个带正电的点电荷(不计重力)以一定的初速度v0(v0≠0)，沿着垂直于匀强电场的方向射入电场，则其运动轨迹是下图中的(　　) 解析：点电荷垂直于电场方向进入电场时，电场力垂直于其初速度方向，点电荷做类平抛运动，故本题选B。 答案：B 3．带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(除电场力外不计其他力的作用)(　　) A．电势能增加，动能增加 B．电势能减小，动能增加 C．电势能和动能都不变 D．上述结论都不正确 解析：整个过程电场力做正功，只有电势能与动能之间相互转化，根据能量守恒，减小的电势能全部转化为动能，故A、C、D错误，B正确。 答案：B 4.如图所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为－q的粒子，以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度应是(　　) A. B．v0＋ C. D. 解析：qU＝mv2－mv，v＝ ，故选C。 答案：C 5．一束正离子以相同的速率从同一位置，沿垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子(　　) A．都具有相同的质量 B．都具有相同的电荷量 C．具有相同的比荷 D．都是同一元素的同位素 解析：由偏转距离y＝可知，若运动轨迹相同，则水平位移相同，偏转距离y也应相同，已知E、l、v0是相同的，所以应有相同，C正确。 答案：C 6.如图所示，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∶8 B．U1∶U2＝1∶4 C．U1∶U2＝1∶2 D．U1∶U2＝1∶1 解析：由y＝at2＝··得：U＝，所以U∝，可知A项正确。 答案：A 7.如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板，如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)(　　) A．使初速度减为原来的 B．使M、N间电压加倍 C．使M、N间电压提高到原来的4倍 D．使初速度和M、N间电压都变为原来的2倍 解析：由qE·l＝mv，当v0变为v0时l变为；因为qE＝q，所以qE·l＝q·l＝mv，通过分析知B选项正确。 答案：B 8.如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m，电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰好为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)。求： (1)小球到达小孔处的速度； (2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量； (3)小球从开始下落到运动到下极板处所用的时间。 解析：(1)小球从开始下落到上极板间做自由落体运动，由v2＝2gh，得v＝。 (2)在极板间带电小球受重力和电场力作用，由牛顿第二定律得：mg－qE＝ma 由运动学公式知：0－v2＝2ad 整理得电场强度E＝ 由U＝Ed，Q＝CU， 得电容器所带电荷量Q＝。 (3)由h＝gt，0＝v＋at2，t＝t1＋t2 整理得t＝ 。 答案：(1)　(2)　 (3) [能力提升练] 9.如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是(　　) A．U1变大、U2变大 B．U1变小、U2变大 C．U1变大、U2变小 D．U1变小、U2变小 解析：设电子被加速后获得的速度为v0，则由动能定理得qU1＝mv，设极板长为l，则电子在电场中偏转所用的时间为t＝，设电子在平行板间受电场力作用产生的加速度为a，由牛顿第二定律得a＝＝，电子射出偏转电场时，平行于电场方向的速度为vy＝at，解得vy＝，故tan θ＝＝＝＝，所以