第03练 带电粒子在电场中的运动-2022年【暑假分层作业】高二物理（人教版2019）

第03练 带电粒子在电场中的运动 一、两类典型问题 ①电容器始终与恒压电源相连,电容器两极板间的电势差U保持不变。 ②电容器充电后与电源断开,电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。 (2)动态分析思路 ①U不变 a.根据C==先分析电容的变化,再分析Q的变化。 b.根据E=分析电场强度的变化。 c.根据UAB=E·d分析某点电势变化。 ②Q不变 a.根据C==先分析电容的变化,再分析U的变化。 b.根据E==分析电场强度变化。 二、处理带电粒子在电场中做直线运动的两个观点 (1)用动力学观点分析 a=,E=,v2-=2ad。 (2)用功能观点分析 匀强电场中:W=Eqd=qU=mv2-m; 非匀强电场中:W=qU=Ek2-Ek1。 三、带电粒子在匀强电场中偏转的两个关键分析 条件 分析 不计重力,且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直,则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动 运动 分析 一般用分解的思想来处理,即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动 2.带电粒子在电场中的偏转规律 1. 质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到。已知加速电场的场强为，质子的质量为，电荷量为，则下列说法正确的是 A. 加速过程中质子电势能增加 B. 质子所受到的电场力约为 C. 质子加速需要的时间约为 D. 加速器加速的直线长度约为 【答案】D 【解析】A. 加速过程中电场力对质子做正功，则质子电势能减小，选项 A 错误； B. 质子所受到的电场力约为 ，选项 B 错误； C. 加速度 ，则质子加速需要的时间约为 ，选项 C 错误； D. 加速器加速的直线长度约为 ，选项 D 正确； 2. 物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，准确地测定了电子的电荷量．如图所示，平行板电容器两极板、与电压恒定为的电源两极相连，板的间距为现有一质量为的带电油滴恰好悬浮在极板间的点，重力加速度为，则下列说法错误的是 A. 油滴带负电 B. 油滴的电荷量为 C. 将极板向下缓慢移动一小段距离，处的电势降低 D. 增大极板间电压，油滴将加速上升 【答案】C 【解析】、油滴处于静止状态，可是所受电场力方向竖直向上，故油滴带负电，故A正确；B、油滴静止不动，由平衡条件得：，得油滴带电荷量为：，故B正确；C、将极板向下缓慢移动一小段距离，由，知板间场强减小，而减小，故A处的电势升高，故C错误；D、增大极板间电压，则油滴所受电场力变大，油滴将加速上升，故D正确。 3. 大小和形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器，将两金属板分别与电源相连，把与电源负极相连的金属极板接地。在两极板间有一带电液滴恰好处于静止状态，如图所示。下列判断中正确的是 A. 液滴一定带正电 B. 液滴的电性无法确定 C. 保持开关闭合，减小两极板间距，液滴向上运动 D. 断开开关后，再减小两极板间距，液滴向上运动 【答案】C 【解析】 由于液滴受力平衡，故电场力方向向上，故液滴带负电， AB 错误； C. 保持开关 闭合，减小两极板间距，则由 可知电场强度增大，故电场力增大，液滴向上运动，故 C 正确； D. 断开开关 后，平行板所带电荷量 不变，由 ，可知电场强度不变，故液滴仍然静止，故 D 错误。 4. 如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在点的点电荷，以表示两板间的电场强度，表示点电荷在点的电势能，表示静电计指针的偏角．若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则 A. 增大，增大 B. 增大，不变 C. 减小，增大 D. 减小，不变 【答案】D 【解析】电容器与电源断开，故电量不变上极板向下移动时，两板间的距离减小，根据可知，电容增大，则根据可知，电压减小，故静电计指针偏角减小，两板间的电场强度，因此电场强度与板间距无关，因此电场强度不变，点距离下极板的距离未变，电势不变，因此电势能不变，故ABC错误，故D正确。 5. 利用传感器可检测矿井渗水，从而发出安全警报，避免事故发生。如图所示是一种通过测量电容器电容变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，为固定的导体芯，为导体芯外面的一层绝缘物质，为导电液体矿井中含有杂质的水。已知灵敏电流表的指针偏转方向与电流方向的关系：电流从电表左侧流入则电流计指针左偏；电流从电表右侧流入则电流计指针右偏。若矿井渗水导电液体深度增大，则 A. 图中与构成电容器 B. 矿井渗水是改变了电容器的电介质的介电常数 C. 指针向右偏转，该电容器电容增大 D. 指针向左偏转，该电源给电容器充电 【答案】D 【解