《2018-2019学年物理同步人教版选修3-1学案：第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年物理同步人教版选修3-1学案：第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动 Word版含解析.pdf（14页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第第 9 节节带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 1.带电粒子仅在电场力作用下加速时，可根据动能定理求速度。带电粒子仅在电场力作用下加速时，可根据动能定理求速度。 2带电粒子以速度带电粒子以速度 v0垂直进入匀强电场时，如果仅受电场力，则做 类平抛运动。 垂直进入匀强电场时，如果仅受电场力，则做 类平抛运动。 3示波管利用了带电粒子在电场中的加速和偏转原理。示波管利用了带电粒子在电场中的加速和偏转原理。 一、带电粒子的加速一、带电粒子的加速 1基本粒子的受力特点基本粒子的受力特点 对于质量很小的基本粒子， 如电子、 质子等， 虽然它们也会受到万有引力对于质量很小的基本粒子， 如电子、
2、 质子等， 虽然它们也会受到万有引力(重力重力)的作用， 但万有引力 的作用， 但万有引力(重力重力)一般远远小于静电力，可以忽略不计。一般远远小于静电力，可以忽略不计。 2带电粒子加速问题的处理方法带电粒子加速问题的处理方法 (1)利用动能定理分析。利用动能定理分析。 初速度为零的带电粒子，经过电势差为初速度为零的带电粒子，经过电势差为 U 的电场加速后，的电场加速后，qU mv2，则，则 v 。 1 2 2qU m (2)在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析。在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析。 二、带电粒子的偏转二、带电粒子的偏转 两极板长为两极板长为 l，极板间距
3、离为，极板间距离为 d、电压为、电压为 U。质量为。质量为 m、带电量为、带电量为 q 的基本粒子，以初 速度 的基本粒子，以初 速度 v0平行两极板进入匀强电场后，粒子的运动特点和平抛运动相似：平行两极板进入匀强电场后，粒子的运动特点和平抛运动相似： (1)初速度方向做匀速直线运动，穿越两极板的时间初速度方向做匀速直线运动，穿越两极板的时间 t。 l v0 (2)电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度 a。 qU md 三、示波管的原理三、示波管的原理 1构造构造 示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪示波
4、管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(发射发射 电子的灯丝、加速电极组成电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极、偏转电极(由一对由一对 X 偏转电极板和一对偏转电极板和一对 Y 偏转电极板组成偏转电极板组成)和 荧光屏组成，如图所示。 和 荧光屏组成，如图所示。 2原理原理 (1)扫描电压：扫描电压：XX偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。 (2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大 的速度进入偏转电场， 如果在 灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，
5、以很大 的速度进入偏转电场， 如果在Y偏转极板上加一个信号电压， 在偏转极板上加一个信号电压， 在X偏转极板上加一扫描电压，偏转极板上加一扫描电压， 在荧光屏上就会出现按在荧光屏上就会出现按 Y 偏转电压规律变化的可视图像。偏转电压规律变化的可视图像。 1自主思考自主思考判一判判一判 (1)基本带电粒子在电场中不受重力。基本带电粒子在电场中不受重力。() (2)带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加。带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加。() (3)带电粒子在匀强电场中偏转时，其速度和加速度均不变。带电粒子在匀强电场中偏转时，其速度和加速度均不变。() (4)带电粒子在匀强电场中
6、无论是直线加速还是偏转，均做匀变速运动。带电粒子在匀强电场中无论是直线加速还是偏转，均做匀变速运动。() (5)示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏 转，打在荧光屏的不同位置。 示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏 转，打在荧光屏的不同位置。() (6)示波管的荧光屏上显示的是电子的运动轨迹。示波管的荧光屏上显示的是电子的运动轨迹。() 2合作探究合作探究议一议议一议 (1)带电粒子在电场中运动时，什么情况下重力可以忽略？带电粒子在电场中运动时，什么情况下重力可以忽略？ 提示：当带电粒子的重力远小于静电力时，粒子的重力就可
7、以忽略。提示：当带电粒子的重力远小于静电力时，粒子的重力就可以忽略。 微观带电粒子，如电子、质子、离子、微观带电粒子，如电子、质子、离子、 粒子等除有说明或明确暗示外，处理问题时 均不计重力。而带电的液滴、小球等除有说明或明确暗示外，处理问题时均应考虑重力。 粒子等除有说明或明确暗示外，处理问题时 均不计重力。而带电的液滴、小球等除有说明或明确暗示外，处理问题时均应考虑重力。 (2)如图所示， 带电粒子如图所示， 带电粒子(不计重力不计重力)从两板中间垂直电场线方向进入电场， 在电场中的运动时间与什么因素有关？ 从两板中间垂直电场线方向进入电场， 在电场中的运动时间与什么因素有关？ 提示：若能
8、离开电场，则与板的长度提示：若能离开电场，则与板的长度 L 和初速度和初速度 v0有关；若打在极板 上，则与电场强度 有关；若打在极板 上，则与电场强度 E 和板间距离有关。和板间距离有关。 (3)当示波管的偏转电极没有加电压时，电子束将打在荧光屏什么位置？当示波管的偏转电极没有加电压时，电子束将打在荧光屏什么位置？ 提示：偏转电极不加电压，电子束沿直线运动、打在荧光屏中心，形成一个亮斑。提示：偏转电极不加电压，电子束沿直线运动、打在荧光屏中心，形成一个亮斑。 带电粒子的加速问题带电粒子的加速问题 1带电粒子的加速带电粒子的加速 当带电粒子以很小的速度进入电场中，在静电力作用下做加速运动，示波
9、器、电视显 像管中的电子枪、回旋加速器都是利用电场对带电粒子加速的。 当带电粒子以很小的速度进入电场中，在静电力作用下做加速运动，示波器、电视显 像管中的电子枪、回旋加速器都是利用电场对带电粒子加速的。 2处理方法处理方法 可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下：可以从动力学和功能关系两个角度进行分析，其比较如下： 动力学角度动力学角度功能关系角度功能关系角度 涉及知识涉及知识 应用牛顿第二定律结合匀变速直线运 动分式 应用牛顿第二定律结合匀变速直线运 动分式 功的公式及动能定理功的公式及动能定理 选择条件选择条件匀强电场，静电力是恒力匀强电场，静电力是恒力 可以是匀强电场，也可以
10、是非匀强电 场，电场力可以是恒力，也可以是变 力 可以是匀强电场，也可以是非匀强电 场，电场力可以是恒力，也可以是变 力 1如图所示，电子由静止开始从如图所示，电子由静止开始从 A 板向板向 B 板运动，到达板运动，到达 B 板时的 速度为 板时的 速度为 v，保持两板间的电压不变，则，保持两板间的电压不变，则( ) A当增大两板间的距离时，速度当增大两板间的距离时，速度 v 增大增大 B当减小两板间的距离时，速度当减小两板间的距离时，速度 v 减小减小 C当减小两板间的距离时，速度当减小两板间的距离时，速度 v 不变不变 D当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长当减小两板间的距离时
11、，电子在两板间运动的时间变长 解析：选解析：选 C 由动能定理得 由动能定理得 eU mv2，当改变两板间的距离时，当改变两板间的距离时，U 不变，不变，v 就不变，就不变， 1 2 故选项故选项 A、B 错误，错误，C 正确；电子做初速度为零的匀加速直线运动， ，得正确；电子做初速度为零的匀加速直线运动， ，得 t，v v 2 d t 2d v 当当 d 减小时，减小时，v 不变，电子在板间运动的时间变短，故选项不变，电子在板间运动的时间变短，故选项 D 错误。错误。 2 多选多选如图所示， 从如图所示， 从 F 处释放一个无初速度的电子向处释放一个无初速度的电子向 B 板方向运动， 则下列
12、对电子运动的描述中正确的是 板方向运动， 则下列对电子运动的描述中正确的是(设电源电压为设电源电压为 U)( ) A电子到达电子到达 B 板时的动能是板时的动能是 eU B电子从电子从 B 板到达板到达 C 板动能变化量为零板动能变化量为零 C电子到达电子到达 D 板时动能是板时动能是 3eU D电子在电子在 A 板和板和 D 板之间做往复运动板之间做往复运动 解析：选解析：选 ABD 由 由 eUEkB可知，电子到达可知，电子到达 B 板时的动能为板时的动能为 eU，A 正确；因正确；因 B、C 两 板间电势差为 两 板间电势差为 0， 故电子从， 故电子从 B 板到达板到达 C 板的过程中
13、动能变化量为零，板的过程中动能变化量为零， B 正确 ； 电子由正确 ； 电子由 C 到到 D 的过程中电场力做负功大小为的过程中电场力做负功大小为 eU，故电子到达，故电子到达 D 板时速度为零，然后又返回板时速度为零，然后又返回 A 板，以后重 复之前的运动， 板，以后重 复之前的运动，C 错误，错误，D 正确。正确。 3如图所示，一个质子以初速度如图所示，一个质子以初速度 v05106 m/s 水平射入一个 由两块带电的平行金属板组成的区域。两板距离为 水平射入一个 由两块带电的平行金属板组成的区域。两板距离为 20 cm，设金属板 之间电场是匀强电场， 电场强度为 ，设金属板 之间电场
14、是匀强电场， 电场强度为 3105 N/C。质子质量。质子质量 m1.6710 27 kg， 电荷量， 电荷量 q1.6010 19 C。求质子由板上小孔射出时的速度大小。 。求质子由板上小孔射出时的速度大小。 解析：根据动能定理解析：根据动能定理 W mv12 mv02 1 2 1 2 而而 WEp1Ep0qEd 1.6010 19 31050.2 J 9.610 15 J 所以所以 v1 2W m v02 m/s 2 9.6 10 15 1.67 10 27 ( (5 106) )2 6106 m/s 质子飞出时的速度约为质子飞出时的速度约为 6106 m/s。 答案：答案：6106 m/
15、s 带电粒子在匀强电场中的偏转问题带电粒子在匀强电场中的偏转问题 1基本规律基本规律 (1)初速度方向初速度方向Error!Error! (2)电场线方向电场线方向Error!Error! (3)离开电场时的偏转角：离开电场时的偏转角：tan vy v0 qUl mdv02 (4)离开电场时位移与初速度方向的夹角：离开电场时位移与初速度方向的夹角：tan 。 。 y l qUl 2mv02d 2几个常用推论几个常用推论 (1)tan 2tan 。 (2)粒子从偏转电场中射出时，其速度反向延长线与初速度方向延长线交于沿初速度方 向分位移的中点。 粒子从偏转电场中射出时，其速度反向延长线与初速度方
16、向延长线交于沿初速度方 向分位移的中点。 (3)以相同的初速度进入同一个偏转电场的带电粒子， 不论以相同的初速度进入同一个偏转电场的带电粒子， 不论 m、 q 是否相同， 只要 相同，是否相同， 只要 相同， q m 即荷质比相同，则偏转距离即荷质比相同，则偏转距离 y 和偏转角和偏转角 相同。相同。 (4)若以相同的初动能若以相同的初动能 Ek0进入同一个偏转电场，只要进入同一个偏转电场，只要 q 相同，不论相同，不论 m 是否相同，则偏 转距离 是否相同，则偏 转距离 y 和偏转角和偏转角 相同。相同。 (5)不同的带电粒子经同一加速电场加速后不同的带电粒子经同一加速电场加速后(即加速电压
17、相同即加速电压相同)， 进入同一偏转电场， 则偏 转距离 ， 进入同一偏转电场， 则偏 转距离 y 和偏转角和偏转角 相同。相同。 ( (y U2l2 4U1d， ，tan U2l 2U1d) ) 典例典例 一束电子流在经 一束电子流在经 U5 000 V 的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进 入平行板间的 的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进 入平行板间的 匀强电场，如图所示。若两板间距匀强电场，如图所示。若两板间距 d1.0 cm，板长，板长 l5.0 cm，那么要使电子能从平行 板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？ ，那么要使电子能从平行 板间飞出，两个极板上最大能加多大电
18、压？ 思路点拨思路点拨 (1)电子经电压电子经电压 U 加速后的速度加速后的速度 v0可由可由 eU mv02求出。求出。 1 2 (2)初速度初速度 v0一定时偏转电压越大偏转位移越大。一定时偏转电压越大偏转位移越大。 (3)最大偏转位移 对应最大偏转电压。最大偏转位移 对应最大偏转电压。 d 2 解析解析 加速过程，由动能定理得 加速过程，由动能定理得 eU mv02 1 2 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动 lv0t 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动在垂直于板面的方向做匀加速直线运动 加速度加速度 a F m eU dm
19、偏距偏距 y at2 1 2 能飞出的条件为能飞出的条件为 y d 2 联立式解得联立式解得 U4.0102 V 2Ud2 l2 即要使电子能飞出，所加电压最大为即要使电子能飞出，所加电压最大为 400 V。 答案答案 400 V 带电粒子在电场中运动问题的处理方法带电粒子在电场中运动问题的处理方法 带电粒子在电场中运动的问题实质上是力学问题的延续，从受力角度看带电粒子与一带电粒子在电场中运动的问题实质上是力学问题的延续，从受力角度看带电粒子与一 般物体相比多受到一个电场力；从处理方法上看仍可利用力学中的规律分析：如选用平衡 条件、牛顿定律，动能定理、功能关系，能量守恒等。 般物体相比多受到一
20、个电场力；从处理方法上看仍可利用力学中的规律分析：如选用平衡 条件、牛顿定律，动能定理、功能关系，能量守恒等。 1如图所示，电子在电势差为如图所示，电子在电势差为 U1的加速电场中由静止开始运动，的加速电场中由静止开始运动， 然后射入电势差为然后射入电势差为 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 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 变大的是变大的是( ) AU
21、1变大、变大、U2变大 变大 BU1变小、变小、U2变大变大 CU1变大、变大、U2变小变小DU1变小、变小、U2变小变小 解析：选解析：选 B 设电子被加速后获得的速度为 设电子被加速后获得的速度为 v0，则由动能定理得，则由动能定理得 qU1 mv02 1 2 设极板长为设极板长为 l，则电子在电场中偏转所用的时间为，则电子在电场中偏转所用的时间为 t l v0 设电子在平行板间受电场力作用产生的加速度为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，由牛顿第二定律得 a qE2 m qU2 dm 电子射出偏转电场时，平行于电场方向的速度为电子射出偏转电场时，平行于电场方
22、向的速度为 vyat 解得解得 vy qU2l dmv0 故故 tan vy v0 qU2l dmv02 qU2l 2dqU1 U2l 2dU1 所以所以 U2变大或变大或 U1变小都可能使偏转角变小都可能使偏转角 变大，故选项变大，故选项 B 正确。正确。 2如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场， 且恰好从正极板边缘飞出，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， 且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的 如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场， 且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，
23、而电子仍从原位置射入， 且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( ) A2 倍倍B4 倍倍 C.D. 1 2 1 4 解析 ： 选解析 ： 选 C 电子在两极板间做类平抛运动， 水平方向 电子在两极板间做类平抛运动， 水平方向 lv0t， t， 竖直方向， 竖直方向 d at2 l v0 1 2 ，故，故 d2，即，即 d，故，故 C 正确。正确。 qUl2 2mdv02 qUl2 2mv02 1 v0 3.两平行金属板两平行金属板 A、B 水平放置，一个质量为水平放置，一个质量为 m510 6 kg 的带 电粒子，以 的带 电粒子，以 v02 m/s的水平速度从两板正中位置射入电场
24、， 如图所示，的水平速度从两板正中位置射入电场， 如图所示， A、 B两板间距离为两板间距离为 d4 cm，板长，板长 l10 cm。(g 取取 10 m/s2) (1)当当 A、B 间的电压为间的电压为 UAB1 000 V 时，粒子恰好不偏转，沿图中直线射出电场， 求该粒子的电荷量和电性。 时，粒子恰好不偏转，沿图中直线射出电场， 求该粒子的电荷量和电性。 (2)使使 B 板接地，欲使该粒子射出偏转电场，求板接地，欲使该粒子射出偏转电场，求 A 板所加电势的范围。板所加电势的范围。 解析：解析：(1)当当 UAB1 000 V 时，重力跟静电力相等，粒子才沿初速度时，重力跟静电力相等，粒子
25、才沿初速度 v0方向做匀速直 线运动， 方向做匀速直 线运动， 故故 qmg，q210 9 C； ； UAB d mgd UAB 重力方向竖直向下，静电力方向竖直向上，而场强方向竖直向下重力方向竖直向下，静电力方向竖直向上，而场强方向竖直向下(UAB0)，所以粒子带 负电。 ，所以粒子带 负电。 (2)当当 qEmg 时， 带电粒子向上偏， 从右上边缘时， 带电粒子向上偏， 从右上边缘 M 点飞出， 设此时点飞出， 设此时 A1， 因为， 因为 B0， 所以 ， 所以 UAB1， 静电力和重力都沿竖直方向， 粒子在水平方向做匀速直线运动， 速度， 静电力和重力都沿竖直方向， 粒子在水平方向做匀
26、速直线运动， 速度 vxv0。 在竖直方向上 。 在竖直方向上 ag，偏移位移，偏移位移 y ，所以 ，所以 d at2， q1 md d 2 1 2 1 2 联立解得联立解得 12 600 V。 mv02d2mgdl2 ql2 当当qEmg时， 带电粒子向下偏转， 设时， 带电粒子向下偏转， 设A2， 则竖直方向， 则竖直方向ag， 同理可得， 同理可得2 q2 md 600 V，故欲使粒子射出偏转电场，故欲使粒子射出偏转电场，A 板电势的范围为板电势的范围为6002 600 V。 答案：答案：(1)210 9 C 带负电 带负电 (2)6002 600 V 带电粒子在交变电场中的运动带电粒
27、子在交变电场中的运动 典例典例 在如图所示的平行板电容器的两板 在如图所示的平行板电容器的两板 A、 B 上分别加如图甲、 乙所示的两种电压，开始 上分别加如图甲、 乙所示的两种电压，开始 B 板的电势比板的电势比 A 板高。在电场力作用下原来静 止在两板中间的电子开始运动。若两板间距足够大， 且不计重力， 试分析 电子在两种交变电压作用下的运动情况， 并画出相应的 板高。在电场力作用下原来静 止在两板中间的电子开始运动。若两板间距足够大， 且不计重力， 试分析 电子在两种交变电压作用下的运动情况， 并画出相应的 vt 图像。图像。 解析解析 t0 时，时，B 板电势比板电势比 A 板高，在电
28、场力作用下，电子向板高，在电场力作用下，电子向 B 板板(设为正向设为正向)做初速 度为零的匀加速运动。 做初速 度为零的匀加速运动。 (1)对于图甲，在对于图甲，在 0 T 电子做初速度为零的正向匀加速直线运动，电子做初速度为零的正向匀加速直线运动， TT 电子做末速电子做末速 1 2 1 2 度为零的正向匀减速直线运动，然后周期性地重复前面的运动，其速度图线如图度为零的正向匀减速直线运动，然后周期性地重复前面的运动，其速度图线如图(1)所示。所示。 (2)对于图乙，在对于图乙，在 0 做类似 做类似(1)0T 的运动， 的运动， T 电子做反向先匀加速、后匀减速、电子做反向先匀加速、后匀减
29、速、 T 2 T 2 末速度为零的直线运动。然后周期性地重复前面的运动，其速度图线如图末速度为零的直线运动。然后周期性地重复前面的运动，其速度图线如图(2)所示。所示。 答案答案 见解析 见解析 带电粒子在交变电场中的运动可以是单向直线运动，也可以是往复周期性运动，与运 动的开始时刻有关系，一般分析一个周期内的运动，一个周期以后重复第一个周期内的运 动形式。 带电粒子在交变电场中的运动可以是单向直线运动，也可以是往复周期性运动，与运 动的开始时刻有关系，一般分析一个周期内的运动，一个周期以后重复第一个周期内的运 动形式。 1.多选多选带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变 化的规律如
30、图所示。带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动， 则下列说法中正确的是 带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变 化的规律如图所示。带电微粒只在电场力的作用下由静止开始运动， 则下列说法中正确的是( ) A微粒在微粒在 01 s 内的加速度与内的加速度与 12 s 内的加速度相同内的加速度相同 B微粒将沿着一条直线运动微粒将沿着一条直线运动 C微粒做往复运动微粒做往复运动 D微粒在第微粒在第 1 s 内的位移与第内的位移与第 3 s 内的位移相同内的位移相同 解析 ： 选解析 ： 选 BD 01 s 和和 12 s 微粒的加速度大小相等，方向相反，微粒的加速度大小相等，方向相反，A
31、错 ；错 ； 01 s 和和 12 s 微粒分别做匀加速直线运动和匀减速直线运动，根据这两段运动的对称性，微粒分别做匀加速直线运动和匀减速直线运动，根据这两段运动的对称性，12 s 的末速 度为 的末速 度为 0， 所以每个， 所以每个 1 s 内的位移均相同且内的位移均相同且 2 s 以后的运动重复以后的运动重复 02 s 的运动， 是单向直线运动，的运动， 是单向直线运动， B、D 正确，正确，C 错误。错误。 2如图如图 (a)所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力不计重力)，当 两板间的电压 分别如图 ，当 两板间的电压 分别如图(b
32、)甲、 乙、 丙、 丁所示， 电子在板间运动甲、 乙、 丙、 丁所示， 电子在板间运动(假设不与板相 碰 假设不与板相 碰)， 下列说法正确的是， 下列说法正确的是( ) A电压是甲图时，在电压是甲图时，在 0T 时间内，电子的电势能一直减少时间内，电子的电势能一直减少 B电压是乙图时，在电压是乙图时，在 0 时间内，电子的电势能先增加后减少 时间内，电子的电势能先增加后减少 T 2 C电压是丙图时，电子在板间做往复运动电压是丙图时，电子在板间做往复运动 D电压是丁图时，电子在板间做往复运动电压是丁图时，电子在板间做往复运动 解析：选解析：选 D 若是甲图，电场力先向左后向右，则粒子先做匀加速
33、直线运动，后做匀 减速直线运动，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故 若是甲图，电场力先向左后向右，则粒子先做匀加速直线运动，后做匀 减速直线运动，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故 A 错误；电压是乙 图时，在 错误；电压是乙 图时，在 0 时间内，电子先加速后减速，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后 时间内，电子先加速后减速，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后 T 2 增加，故增加，故 B 错误；电压是丙图时，电子先做加速度先增大后减小的加速运动，过了 做加速错误；电压是丙图时，电子先做加速度先增大后减小的加速运动，过了 做加速 T 2 度先增加后减小
34、的减速运动，到度先增加后减小的减速运动，到 T 时速度减为时速度减为 0，之后继续朝同一方向加速减速，故粒子一 直朝同一方向运动， ，之后继续朝同一方向加速减速，故粒子一 直朝同一方向运动，C 错误；电压是丁图时，电子先加速，到 后减速， 后反向加速，错误；电压是丁图时，电子先加速，到 后减速， 后反向加速， T 4 T 2 3T 4 后减速，后减速，T 时减为零，之后又重复时减为零，之后又重复 0T 的运动过程，故粒子做往复运动，的运动过程，故粒子做往复运动，D 正确。正确。 1 多选多选示波管是示波器的核心部件， 它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成， 如图所示。 如果在荧光屏上 示波管是示
35、波器的核心部件， 它由电子枪、 偏转电极和荧光屏组成， 如图所示。 如果在荧光屏上 P 点出现亮斑，那么示波管中的点出现亮斑，那么示波管中的( ) A极板极板 X 应带正电 应带正电 B极板极板 X应带正电应带正电 C极板极板 Y 应带正电应带正电D极板极板 Y应带正电应带正电 解析 ： 选解析 ： 选 AC 由题意可知，在 由题意可知，在 XX方向上向方向上向 X 方向偏转，方向偏转，X 带正电，带正电，A 对对 B 错 ； 在错 ； 在 YY 方向上向方向上向 Y 方向偏转，方向偏转，Y 带正电，带正电，C 对对 D 错。错。 2 如图所示， 两平行金属板竖直放置， 板上 如图所示， 两平
36、行金属板竖直放置， 板上 A、 B 两孔正好水平相对， 板间 电压为 两孔正好水平相对， 板间 电压为 500 V。一个动能为。一个动能为 400 eV 的电子从的电子从 A 孔沿垂直金属板方向射入电场 中，经过一段时间电子离开电场，若不考虑重力的影响，则电子离开电场 时的动能大小为 孔沿垂直金属板方向射入电场 中，经过一段时间电子离开电场，若不考虑重力的影响，则电子离开电场 时的动能大小为( ) A900 eVB500 eV C400 eVD100 eV 解析：选解析：选 C 电子从 电子从 A 向向 B 运动时，电场力对电子做负功，若当电子到达运动时，电场力对电子做负功，若当电子到达 B
37、点时，克 服电场力所做的功 点时，克 服电场力所做的功 WqU500 eV400 eV， 因此电子不能到达， 因此电子不能到达 B 点， 电子向右做减速运动， 在到达 点， 电子向右做减速运动， 在到达 B 之前速度变为零，然后反向运动，从之前速度变为零，然后反向运动，从 A 点离开电场，在整个过程中，电场力做功 为零，由动能定理可知，电子离开电场时的动能： 点离开电场，在整个过程中，电场力做功 为零，由动能定理可知，电子离开电场时的动能：Ek400 eV，故，故 C 正确。正确。 3如图所示，质量相等的两个带电液滴如图所示，质量相等的两个带电液滴 1 和和 2 从水平方向的匀强电场 中 从水
38、平方向的匀强电场 中 O 点自由释放后，分别抵达点自由释放后，分别抵达 B、C 两点，若两点，若 ABBC，则它们带电荷量 之比 ，则它们带电荷量 之比 q1q2等于等于( ) A12B21 C1D.122 解析 ： 选解析 ： 选 B 竖直方向有 竖直方向有 h gt2，水平方向有，水平方向有 lt2，联立可得，联立可得 q，所以有，所以有 1 2 qE 2m mgl Eh q1 q2 ，B 对。对。 2 1 4一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 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
39、有离 子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子( ) A都具有相同的质量都具有相同的质量 B都具有相同的电荷量都具有相同的电荷量 C具有相同的荷质比具有相同的荷质比 D都是同一元素的同位素都是同一元素的同位素 解析 ： 选解析 ： 选 C 由偏转距离 由偏转距离 y 2 可知， 若运动轨迹相同， 则水平位移相同，可知， 若运动轨迹相同， 则水平位移相同， 1 2 qE m( ( l v0) ) qEl2 2mv02 偏转距离偏转距离 y 也应相同，已知也应相同，已知 E、l、v0是相同的，所以应有 相同。是相同的，所以应有 相同。 q m 5.多选多选两个共轴的半圆柱形电极间的缝隙中，存在一沿半
40、径方向的 电场，如图所示。带正电的粒子流由电场区域的一端 两个共轴的半圆柱形电极间的缝隙中，存在一沿半径方向的 电场，如图所示。带正电的粒子流由电场区域的一端 M 射入电场，沿图 中所示的半圆形轨道通过电场并从另一端 射入电场，沿图 中所示的半圆形轨道通过电场并从另一端 N 射出，由此可知射出，由此可知(不计粒子重 力 不计粒子重 力)( ) A若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的质量一定相等若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的质量一定相等 B若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的动能一定相等若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的动能一定相等 C若入射粒子的电荷量与质量之比相等，则出射粒子的速率一
41、定相等若入射粒子的电荷量与质量之比相等，则出射粒子的速率一定相等 D若入射粒子的电荷量与质量之比相等，则出射粒子的动能一定相等若入射粒子的电荷量与质量之比相等，则出射粒子的动能一定相等 解析 ： 选解析 ： 选BC 由题图可知， 该粒子在电场中做匀速圆周运动， 电场力提供向心力 由题图可知， 该粒子在电场中做匀速圆周运动， 电场力提供向心力qEm 得得 r，r、E 为定值，若为定值，若 q 相等则相等则 mv2一定相等；若 相等，则速率一定相等；若 相等，则速率 v 一定相等，一定相等， v2 r mv2 qE 1 2 q m 故故 B、C 正确。正确。 6 多选多选喷墨打印机的简化模型如图所
42、示， 重力可忽略的墨汁微滴， 经带电室带负电后， 以速度 喷墨打印机的简化模型如图所示， 重力可忽略的墨汁微滴， 经带电室带负电后， 以速度 v 垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上。则微滴在极板间电场中垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上。则微滴在极板间电场中( ) A向正极板偏转向正极板偏转 B电势能逐渐增大电势能逐渐增大 C运动轨迹是抛物线运动轨迹是抛物线 D运动轨迹与带电量无关运动轨迹与带电量无关 解析：选解析：选 AC 由于微滴带负电，电场方向向下，因此微滴受到的电场力方向向上，微 滴向正极板偏转， 由于微滴带负电，电场方向向下，因此微滴受到的电场力方向向上，微 滴向正极板偏转，A
43、项正确；偏转过程中电场力做正功，根据电场力做功与电势能变化的 关系，电势能减小， 项正确；偏转过程中电场力做正功，根据电场力做功与电势能变化的 关系，电势能减小，B 项错误；微滴在垂直于电场方向做匀速直线运动，位移项错误；微滴在垂直于电场方向做匀速直线运动，位移 xvt，沿电 场反方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移 ，沿电 场反方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移 yt2 2，此为抛物线方程， ，此为抛物线方程，C 1 2 qU dm 1 2 qU dm( ( x v) ) 项正确；从式中可以看出，运动轨迹与带电荷量项正确；从式中可以看出，运动轨迹与带电荷量 q 有关，有关，D 项错误。
44、项错误。 7一个动能为一个动能为 Ek的带电粒子，垂直于电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时 动能为 的带电粒子，垂直于电场线方向飞入平行板电容器，飞出电容器时 动能为 2Ek。如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍，那么它飞出电容器的动能变为。如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍，那么它飞出电容器的动能变为 ( ) A8EkB5Ek C4.25EkD4Ek 解析：选解析：选 C 因为偏转距离为 因为偏转距离为 y，带电粒子的初速度变为原来的两倍时，偏转，带电粒子的初速度变为原来的两倍时，偏转 qUL2 2mdv02 距离变为 ，所以静电力做功只有距离变为 ，所以静电力做功只有 W0
45、.25Ek，而初动能变为，而初动能变为 4Ek，故它飞出电容器时的动，故它飞出电容器时的动 y 4 能变为能变为 4.25Ek。故正确选项为。故正确选项为 C。 8 (2017江苏高考江苏高考)如图所示， 三块平行放置的带电金属薄板如图所示， 三块平行放置的带电金属薄板 A、 B、 C 中央各有一小孔， 小孔分别位于 中央各有一小孔， 小孔分别位于 O、M、P 点。由点。由 O 点静止释放的电子恰好能运动到点静止释放的电子恰好能运动到 P 点。现将点。现将 C 板向右平 移到 板向右平 移到 P点，则由点，则由 O 点静止释放的电子点静止释放的电子( ) A运动到运动到 P 点返回点返回 B运
46、动到运动到 P 和和 P点之间返回点之间返回 C运动到运动到 P点返回点返回 D穿过穿过 P点点 解析：选解析：选 A 电子在 电子在 A、B 板间的电场中加速运动，在板间的电场中加速运动，在 B、C 板间的电场中减速运动， 设 板间的电场中减速运动， 设 A、 B板间的电压为板间的电压为 U， B、 C板间的电场强度为板间的电场强度为 E， M、 P两点间的距离为两点间的距离为 d， 则有， 则有 eUeEd 0，若将，若将 C 板向右平移到板向右平移到 P点，点，B、C 两板所带电荷量不变，由两板所带电荷量不变，由 E 可知， 可知，C U d Q C0d 4kQ S 板向右平移到板向右平
47、移到 P时，时，B、C 两板间的电场强度不变，由此可以判断，电子在两板间的电场强度不变，由此可以判断，电子在 A、B 板间加 速运动后，在 板间加 速运动后，在 B、C 板间减速运动，到达板间减速运动，到达 P 点时速度为零，然后返回，点时速度为零，然后返回，A 项正确，项正确，B、C、D 项错误。项错误。 9 多选多选如图所示， 在正方形如图所示， 在正方形 ABCD 区域内有平行于区域内有平行于 AB 边的匀强电 场， 边的匀强电 场，E、F、G、H 是各边中点，其连线构成正方形，其中是各边中点，其连线构成正方形，其中 P 点是点是 EH 的中 点。一个带正电的粒子 的中 点。一个带正电的粒子(不计重力不计重力)从从F点沿点沿FH方向射入电场后恰好从方向射入电场后恰好从D 点射出。下列说法 正确的是 点射出。下列说法 正确的是( ) A粒子的运动轨迹一定经过粒子的运动轨迹一定经过 P 点点 B粒子的运动轨迹一定经过粒子的运动轨迹一定经过 PE 之间某点之间某点 C若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由 E、D