作业21 带电粒子在电场中的运动-2023年【暑假分层作业】高一物理（人教版2019必修2+必修3第九章、第十章+选择性必修第一册第一章）

作业21　带电粒子在电场中的运动 一、带电粒子在电场中的加速 分析带电粒子的加速问题有两种思路： 1．利用 定律结合匀变速直线运动公式分析．适用于 电场． 2．利用静电力做功结合动能定理分析．对于匀强电场和非匀强电场都适用，公式有qEd＝mv2－mv02(匀强电场)或qU＝mv2－mv02(任何电场)等． 二、带电粒子在电场中的偏转 如图所示，质量为m、带电荷量为q的粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U. 1．运动性质： (1)沿初速度方向：速度为 的 运动． (2)垂直v0的方向：初速度为 的匀加速直线运动． 2．运动规律： (1)t＝，a＝，偏移距离y＝at2＝. (2)vy＝at＝，tan θ＝＝. 三、带电粒子的分类及受力特点 (1)电子、质子、α粒子、离子等粒子，一般都不考虑重力，但不能忽略质量． (2)质量较大的微粒，如带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力． (3)受力分析仍按力学中受力分析的方法分析，切勿漏掉静电力． 四、求带电粒子的速度的两种方法 (1)从动力学角度出发，用牛顿第二定律和运动学知识求解．(适用于匀强电场) 由牛顿第二定律可知，带电粒子运动的加速度的大小a＝＝＝.若一个带正电荷的粒子，在静电力作用下由静止开始从正极板向负极板做匀加速直线运动，两极板间的距离为d，则由v2－v02＝2ad可求得带电粒子到达负极板时的速度v＝＝. (2)从功能关系角度出发，用动能定理求解．(可以是匀强电场，也可以是非匀强电场) 带电粒子在运动过程中，只受静电力作用，静电力做的功W＝qU，根据动能定理，当初速度为零时，W＝mv2－0，解得v＝；当初速度不为零时，W＝mv2－mv02，解得v＝. 五、带电粒子在电场中的偏转的几个常用推论 (1)粒子从偏转电场中射出时，其速度方向的反向延长线与初速度方向的延长线交于一点，此点为粒子沿初速度方向位移的中点． (2)位移方向与初速度方向间夹角α的正切值为速度偏转角θ正切值的，即tan α＝tan θ. (3)不同的带电粒子(电性相同，初速度为零)，经过同一电场加速后，又进入同一偏转电场，则它们的运动轨迹必定重合． 注意：分析粒子的偏转问题也可以利用动能定理，即qEy＝ΔEk，其中y为粒子在偏转电场中沿静电力方向的偏移量． 一、单选题 1．如图所示，两平行金属板相距为d，电势差U未知，一个电子从O点沿垂直于极板的方向以速度v射出，最远到达A点，然后返回，已知O、A相距为h，电子的质量为m，电荷量为e，则两金属板间的电势差U为（       ）    A． B． C． D． 2．让一价氢离子和一价氦离子的混合物由静止开始经过同一匀强电场加速，然后在同一匀强电场里偏转，并离开偏转电场（　　） A．在加速电场中的加速度相等 B．离开加速电场时的动能相等 C．在偏转电场中的运动时间相等 D．离开偏转电场时分成两股粒子束 3．如图所示，其空中有一足够大的水平向右的匀强电场，质量均为、带电量分别为和的两小球同时从点以速度斜向右上方射入匀强电场中，方向与水平方向成，A、B（图中末画出）两点分别为两小球运动轨迹的最高点，带正电的小球经过A点的速度大小仍然为，不考虑两球间的库仑力。下列说法错误的是（　　）    A．两小球同时到A、B两点 B．带负电的小球经过点的速度大小也为 C．两小球到达A、B两点过程中电势能变化量之比为 D．与水平距离之比为 4．如图所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点是轨迹的最右点。不计重力，下列表述正确的是（　　）    A．粒子在M点的速率最大 B．粒子所受电场力的方向向右 C．粒子在电场中的加速度不变 D．粒子在电场中的电势能始终在增加 5．如图所示，倾角为的足够大绝缘斜面放置在匀强电场中。电场方向垂直斜面向上时，质量为M且带电荷量为的物块沿斜面运动时恰好对斜面无压力。现将电场方向改为竖直向上，把该物块从斜面上以速度水平抛出，则物块（　　） A．落到斜面前在空中运动的时间为 B．所受电场力大小等于重力大小 C．落点到抛出点的距离为 D．从抛出到落回斜面过程中电场力做正功 6．如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程（　　）    A．动能增加 B．机械能增加 C．重力势能增加 D．电势能增加 7．人体的细胞膜模型图如图a所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），现研究某小