2017人教版高中物理选修3-1（课件+检测）:1.9带电粒子在电场中的运动 （2份打包）

课时训练9　带电粒子在电场中的运动 题组一　带电粒子的加速 1.下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后,速度最大的是(　　) A.质子H) B.氘核H) C.α粒子He) D.钠离子(Na+) 解析:经加速电场加速后的速度为v=,比荷大的粒子加速后的速度大。 答案:A 2.两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子质量为m,电荷量为e,从O点沿垂直于极板的方向射出,最远到达A点,然后返回,如图所示,OA=h,此电子具有的初动能是(　　) 　　　　　　　　　　　　　 A. B.edUh C. D. 解析:电子从O点到A点,因受静电力作用,速度逐渐减小,根据题意和图示可知,电子仅受静电力,由能量关系:=eUOA,又E=,UOA=Eh=h,所以。故D项正确。 答案:D 3.(多选)如图所示,水平放置的充电平行金属板相距为d,其间形成匀强电场,一带正电的油滴从下极板边缘射入,并沿直线从上极板边缘射出,油滴的质量为m,所带电荷量为q,则(　　) A.电场强度的方向竖直向上 B.电场强度的方向竖直向下 C.两极板间的电势差为 D.油滴的电势能增加了mgd 解析:由题意知带电油滴的静电力等于其重力,带电油滴受力平衡做匀速直线运动,A对,B错;由mg=q得电势差U=,C对;油滴的电势能增加量等于静电力做功的负值,即ΔEp=-W=-qU=-mgd,故油滴的电势能减少了mgd,D错。 答案:AC 题组二　带电粒子的偏转 4. 一个带正电的油滴从如图所示的匀强电场上方A点自由下落,油滴落入匀强电场后,能较准确地描述油滴运动轨迹的是(　　) 解析:油滴自电场上方落入电场,即油滴进入电场时有一定的速度,而油滴受重力和静电力作用,两者的合力指向右下侧,而油滴进入电场时的速度方向为竖直向下,故油滴的轨迹应如选项B的情形。 答案:B 5.如图所示,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∶2 B.2∶1 C.1∶ D.∶1 解析:竖直方向有h=gt2,水平方向有l=·t2,联立可得q=,所以有,选项B正确。 答案:B 6.如图所示,边长为L的正方形区域ABCD内存在着沿AD方向的匀强电场。电荷量为q、动能为Ek的带电粒子从A点沿AB方向进入电场,恰好从BC的中点离开电场,不计粒子所受重力。求: (1)电场强度的大小E; (2)粒子离开电场时的动能Ek1。 解析:(1)设粒子质量为m,从A点沿AB方向进入电场时的速度为v,运动时间为t,在电场中运动的加速度为a,则 a= L=vt at2 Ek=mv2 解得E=。 (2)根据动能定理qE·=Ek1-Ek 故Ek1=q×+Ek=2Ek。 答案:(1)　(2)2Ek 题组三　综合应用 7.一束电子流在经U=5 000 V 的加速电场加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,若两板间距d=1.0 cm,板长l=5.0 cm,那么,要使电子能从平行板间飞出,两个极板上最多能加多大电压? 解析:在加速电压一定时,偏转电压U'越大,电子在极板间的偏转距离就越大。当偏转电压大到使电子刚好从极板的边缘飞出,此时的偏转电压,即为题目要求的最大电压。 加速过程,由动能定理得eU= 进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速运动l=v0t。 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度 a= 偏转距离y=at2 能飞出的条件为y≤ 解得U'≤=4.0×102 V。 答案:4.0×102 V (建议用时:30分钟) 1.一带电粒子在电场中只受静电力作用时,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:只在静电力的作用下,说明带电粒子受到的合外力为静电力,不为零,所以选项A不可能;当带电粒子在匀强电场中由静止释放后,带电粒子做匀加速直线运动,选项B可能;当带电粒子垂直进入匀强电场后,带电粒子做类平抛运动,选项C可能;原子核周围的电子在静电力的作用下做匀速圆周运动,选项D可能。故应选A项。 答案:A 2.如图所示,A、B两导体板平行放置,在t=0时将电子从A板附近由静止释放(电子的重力忽略不计)。分别在A、B两板间加四种电压,它们的UAB-t图线如下列四图所示。其中可能使电子到不了B板的是(　　) 解析:加A图中电压后,电子向B板做匀加速直线运动,一定能到达B板;加B图中电压后,电子可能在A、B板间做往复运动,电子到达不了B板;加上C、D图中电压后,电子在水平方向上做变加速运动,但运动方向一直向着B板,故电子一定能到达B板。综上所述,符合题意的选项为B。 答案:B 3.(多选) 三个α粒子在