《山东省专用2019_2020学年高中物理第一章静电场课时跟踪检测九带电粒子在电场中的运动含解析新人教版选修3_1.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省专用2019_2020学年高中物理第一章静电场课时跟踪检测九带电粒子在电场中的运动含解析新人教版选修3_1.pdf（6页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、课时跟踪检测（九）带电粒子在电场中的运动课时跟踪检测（九）带电粒子在电场中的运动 1密立根油滴实验原理如图所示。两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板 间电压为U，形成竖直向下场强为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量 和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，则 下列说法正确的是( ) A悬浮油滴带正电 B悬浮油滴的电荷量为mg U C增大场强，悬浮油滴将向上运动 D油滴的电荷量不一定是电子电量的整数倍 解析：选 C 悬浮油滴受到电场力和重力的作用，且二力大小相等方向相反，由于电场的 方向竖直向下，因此悬浮油滴带负电，A 错误；由
2、qmg知，q，B 错误；增大场强， U d mgd U 悬浮油滴受到的电场力增大，悬浮油滴将向上运动，C 正确；悬浮油滴所带电荷量一定是电子 电量的整数倍，D 错误。 2如图所示，两平行金属板竖直放置， 板上A、B两孔正好水平相 对，板间电压为 500 V。一个动能为 400 eV 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( ) A900 eV B500 eV C400 eV D100 eV 解析：选 C 电子从A向B运动时，电场力对电子做负功，若当电子到达B点时，克服电 场力所做的功WqU500 eV400 eV
3、， 因此电子不能到达B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：Ek400 eV，故 C 正确。 3.(2018浙江 4 月选考)一带电粒子仅在电场力作用下从A点 开始以v0做直线运动，其v t图象如图所示。粒子在t0时刻运动 到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是( ) AA、B、C三点的电势关系为BAC BA、B、C三点的场强大小关系为ECEBEA C粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少 D粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功 解析：选 C 带电粒
4、子的带电性不确定，无法判断电势的高低，A 错。由题图可知，带电 粒子从A点到B点过程中加速度越来越大，故电场强度EAPN 可知，负电荷在M点电势能小于在N点的电势能，所以选项 C 错误；正电荷从M点静止释放， 在电场力的作用下运动，但是运动轨迹并不是沿着电场线，选项 D 错误。 5(2017江苏高考)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O、M、P点。由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到 P点，则由O点静止释放的电子( ) A运动到P点返回 B运动到P和P点之间返回 C运动到P点返回 D穿过P点 解析 ： 选 A 电子在A、B板间的电场
5、中加速运动， 在B、C板间的电场中减速运动， 设A、B 板间的电压为U，B、C板间的电场强度为E，M、P两点间的距离为d，则有eUeEd0，若 将C板向右平移到P点，B、C两板所带电荷量不变，由E 可知，C板向右平 U d Q C0d 4kQ S 移到P时，B、C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B、C 板间减速运动，到达P点时速度为零，然后返回，A 项正确，B、C、D 项错误。 6一个质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场，如图 所示。如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d、板长为L。设粒子紧贴上极板边缘飞出 电场，求粒子从
6、进入电场到飞出电场电势能的变化量。(粒子的重力忽略不计) 解析：两极板间的电场强度EU d 带电粒子沿电场力方向的位移yd 2 则电场力做正功WqEyqU 2 由功能原理得电势能减少了。 qU 2 答案：电势能减少了qU 2 7多选如图所示，三个质量相同，带电荷量分别为q、q和 0 的 小液滴a、b、c，从竖直放置的两板中间上方由静止释放，最后从两板间穿 过，轨迹如图所示，则在穿过极板的过程中( ) A电场力对液滴a、b做的功相同 B三者动能的增量相同 C液滴a与液滴b电势能的变化量相等 D重力对c做的功最多 解析：选 AC 因为液滴a、b的电荷量大小相等，则液滴所受的电场力大小相等，由静止
7、释放，两粒子的运动具有对称性，则水平位移大小相等，电场力做功相等，故 A 正确；电场 力对a、b两液滴做功相等，重力做功相等，则动能的增量相等，对于c液滴，只有重力做功， 小于a、b动能的增量，故 B 错误；对于液滴a和液滴b，电场力均做正功，电场力所做的功 等于电势能的变化量，故 C 正确；三者在穿过极板的过程中竖直方向的位移相等，三者质量 相同，所以重力做功相等，故 D 错误。 8 如图所示，AMB是一条长L10 m 的绝缘水平轨道， 固定在离水平地面高h1.25 m 处， A、B为端点，M为中点。轨道MB处在方向竖直向上、大小E5103 N/C 的匀强电场中。一 质量m0.1 kg、电荷
8、量q1.3104 C 的可视为质点的滑块以初速度v06 m/s 在轨道上 自A点开始向右运动， 经M点进入电场， 从B点离开电场。 已知滑块与轨道间的动摩擦因数 0.2，求滑块： (1)到达M点时的速度大小； (2)从M点运动到B点所用的时间。 解析：(1)滑块在AM段的加速度大小为 a12 m/s2 Ff m mg m 由运动学公式得vM2v022(a1)L 2 代入数据解得vM4 m/s。 (2)滑块在MB段的加速度大小为 a20.7 m/s2， mgqE m 由运动学公式得 vMt1a2t12， L 2 1 2 代入数据解得t1 s。 10 7 答案：(1)4 m/s (2) s 10
9、7 9(2017全国卷)真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场，一带电油滴在该电场中 竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v0。在油滴处于位置A时，将电场强度的大小突然增 大到某值，但保持其方向不变。持续一段时间t1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变 ； 再持续同样一段时间后，油滴运动到B点。重力加速度大小为g。 (1)求油滴运动到B点时的速度； (2)求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t1 和v0应满足的条件。已知不存在电场时，油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等 于B、A两点间距离的两倍。 解析：(1)设油滴质量和电荷量分别为m和q，油滴速度
10、方向向上为正。油滴在电场强度 大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上。 在t0 时，电场强度突然从E1增加至E2时，油滴做竖直向上的匀加速运动，加速度方 向向上，大小a1满足 qE2mgma1 油滴在时刻t1的速度为 v1v0a1t1 电场强度在时刻t1突然反向，油滴做匀变速运动，加速度方向向下，大小a2满足 qE2mgma2 油滴在时刻t22t1的速度为 v2v1a2t1 由式得 v2v02gt1 (2)由题意，在t0 时刻前有 qE1mg 油滴从t0 到时刻t1的位移为 s1v0t1a1t12 1 2 油滴在从时刻t1到时刻t22t1的时间间隔内的位移为 s2v1t1a2t12 1 2 由题给条件有 v022g(2h) 式中h是B、A两点之间的距离。 若B点在A点之上，依题意有 s1s2h 由式得 E2E1 22 v0 gt1 1 4( v0 gt1) 2 为使E2E1，应有 22 21 v0 gt1 1 4( v0 gt1) 即当 0 (1 3 2) v0 g 才是可能的；条件式和式分别对应于v20 和v2E1，应有 22 21 v0 gt1 1 4( v0 gt1) 即t1 ( 5 2 1)v 0 g 另一解为负，不合题意，已舍去。 答案：(1)v02gt1 (2)见解析