高中物理选修3-1(人教版)练习：第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动 Word版含答案
人教版物理选修3-1练习 第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动
一、带电粒子的加速┄┄┄┄┄┄┄┄①1．若带电粒子的初速度为零，经过电势差为U 的电场加速后，qU ＝12m v 2，则v ＝2qU m 。
2．若带电粒子以与电场线平行的初速度v 0，经过电势差为U 的电场加速后，带电粒子做匀加速直线运动，则qU ＝12m v 2－12m v 20。
[说明](1)常见的两类带电粒子①电子、质子、α粒子、离子等带电粒子在电场中受到的静电力远大于重力，通常情况下，重力可忽略。
②带电小球、液滴、烟尘、油滴等，重力不可忽略。
(2)在非匀强电场中，对带电粒子的加速问题，也常应用动能定理，即qU ＝ΔE k 。
①[判一判]1．用qU ＝12m v 20求带电粒子加速后的速度，只适用于匀强电场(×)2．只要电场力对电荷做正功，电荷的动能一定增加(×)3．电荷只受电场力时，电场能使运动中的电荷加速，也能使运动中的电荷减速(√) 二、带电粒子的偏转┄┄┄┄┄┄┄┄②1．进入电场的方式：以初速度v 0垂直于电场线方向进入匀强电场。
2．受力特点：电场力大小不变，且方向与初速度v 0的方向垂直。
3．运动特点：垂直于电场方向做匀速直线运动；平行于电场方向做匀加速直线运动，与力学中的平抛运动类似。
4．运动规律：如图所示。
[说明](1)粒子从偏转电场射出时，其速度反向延长线与初速度方向延长线交于一点，此点平分沿初速度方向的位移。
证明：tan θ＝yx ′①y ＝qU 2l 22md v 20② tan θ＝qU 2lmd v 20③ 由①②③得x ′＝l2。
(2)位移方向与初速度方向间夹角的正切tan α为速度偏转角的正切tan θ的12，即tan α＝12tan θ。
证明：tan α＝qU 2l 2md v 20，tan θ＝qU 2l md v 20，故tan α＝12tan θ。
②[选一选]如图所示，a 、b 两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a 粒子打在B 板的a ′点，b 粒子打在B 板的b ′点，若不计重力，则( )A ．a 的电量一定大于b 的电量B ．b 的质量一定大于a 的质量C ．a 的比荷一定大于b 的比荷D ．b 的比荷一定大于a 的比荷解析：选C 粒子在电场中做类平抛运动，由h ＝12·qE m ·⎝⎛⎭⎫x v 02得，x ＝v 02mhqE，由于v 02hm aEq a <v 02hm b Eq b ，可得q a m a >q bm b ，C 正确。
人教版高中物理选修3-1第一章第9节带电粒子在电场中的运动习题课(共24张PPT)
课后思考
1、如果考虑带电体的重力：如油滴 （G≠0），它在电场中的运动情况？ 阅读课本37页材料，理解密立根实验原理 2、完成学案课后练习
课后练习
1、如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的 小球，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电
场，它们分别落到A、B、C三点，则可判断（ D ）
两板间所加电压最大值对应 电子恰好沿板右边缘飞出
400V
5、如图所示AB、CD为平行金属板,A、B两板间电 势差为U1,C、D两板间电势差为U2,一质量m,电荷 量q的带电粒子(重力不计)由静止开始,经A、B加速 后穿过CD发生偏转,最后打在荧光屏上,已知C、D 极板长为l1,荧光屏距CD右端的距离为l2,
解法一 运用运动学知识求解 解法二 运用能量知识求解
v2 2ad 2 qU d 2qU md m
v 2qU m
qU 1 mv2 2
v 2qU m
思 考：
1.非匀强电场中, 如何计算？
电场力做功，只与始末位置电势差有关
2.若带电粒子初速度V0 ≠0 ？
明确粒子V，a的变化情况
3.若粒子带负电，以初速度V0沿垂直场强方 向进入电场，运动情况如何？
l1
C
++++
d
----
AB
S
D
l2
(1) 粒子带正电还是带负 电?
(2) 粒子打在荧光屏上距
O点下方多远处?
O
y
1.带电粒子在各类电场中运动性质取决于: (1) 受力情况 (2) 初始状态
2.解 决 问 题 的 两 条 主 要 线 索 ： (1)力和运动的关系—— 牛顿第二定律 (2)功和能的关系—— 动能定理
人教版高二选修3-1第一章第9节 带电粒子在电场中的运动 课时练习
一、解答题人教版高二选修3-1第一章第9节 带电粒子在电场中的运动 课时练习1. 反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似．如图所示，在虚线MN 两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A 点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A 、B 两点间往返运动．已知电场强度的大小分别是E 1＝2.0×103N /C 和E 2＝4.0×103N /C ，方向如图所示．带电微粒质量m ＝1.0×10－20kg ，带电荷量q ＝－1.0×10－9C ，A 点距虚线MN 的距离d 1＝1.0 cm ，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应．求：(1)B 点距虚线MN 的距离d 2；(2)带电微粒从A 点运动到B 点所经历的时间t.2.在如图所示的示波管中，电子从阴极由静止出发，经电子枪加速水平飞入偏转电场，打在荧光屏上已知加速电压为，偏转电压为，偏转极板间距为d，板长为，偏转极板右端到荧光屏的距离为，求电子打在荧光屏上的侧移量.3. 如图所示，两块间距为d且足够长的金属板平等竖直放置，长为L的细绝缘线一端拴一质量为m的带电小球，另一端固定在左板上某点，小球静止时绝缘线与竖直方向的夹角为，若将绝缘线剪断，问：（1）小球将如何运动？（2）小球经多长时间打到金属板上？（3）小球打到金属板上时的速度为多大？4. 一束电子流在经U=2500V的加速电压加速后，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=1.0cm，板长L=5.0c m，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U1?（不考虑电子的重力）5. 两平行金属板A、B水平放置，一个质量为m＝5×10－6 kg的带电粒子，以v0＝2 m/s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d＝4 cm，板长l＝10 cm。
人教版选修3-1 第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动 同步练习3 word版含答案
第9节 带电粒子在电场中的运动（满分100分，60分钟完成） 班级_______姓名______目的要求：1．掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律；2．能综合运用力学和电学的知识分析、解决带电粒子在电场中的加速和偏转问题。
第Ⅰ卷(选择题 共48分)一、选择题：本大题共6小题，每小题8分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得8分，对而不全得4分。
选错或不选的得0分。
1．如图1所示，一束一价正离子流垂直于电场方向进入匀强电场，若它们飞出电场的偏向角相同，则可断定它们进入电场时A ．一定具有相同的质量B ．一定具有相同的速度C ．一定具有相同的动能D ．一定具有相同的动量2．如图2所示，一束带电粒子（不计重力）垂直电场方向进入偏转电场，试讨论以下情况中，粒子应具备什么条件下才能得到相同的偏转距离y 和偏转角φ（U 、d 、L 保持不变）（）A ．进入偏转电场的速度相同B ．进入偏转电场的动能相同C ．进入偏转电场的动量相同D ．先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场3．如图3示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。
右极板电势随时间变化的规律如图所示。
电子原来静止在左极板小孔处，不计重力作用。
下列说法中，正确的是（） A ．从t ＝0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上 B ．从t ＝0时刻释放电子，电子可能在两板间振动 C ．从t ＝T /4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D ．从t ＝3T /8时刻释放电子，电子必将打到左极板上4．一带正电的小球，系于长为l 的不可伸长的轻线一端，线的另一端固定在O 点，它们处在匀强电场中，电场的方向水平向右，场强的大小为E 。
已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力。
现先把小球拉到图中的P 1处，使轻线拉直，并在场强方向平行，然后由静止释放小球。
已知小球在经过最低点的瞬间，因受线的拉力作用，其速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化，则小球到达与P 1点等高的P 2点时速度的大小为（ ）A ．glB ．gl 2C ．gl 2D ．05．如图5示，K 为灯丝，通电加热后可发射电子，A 为有中心小孔O 1的金属板，A 、K 间加有电压U 1，可使电子加速，C 、D 为相互平行的金属板，MN 为荧光屏，当C 、D 间不加图3图2图4E电压时，电子束打在荧光屏的O 2点；当C 、D 之间加有电压U 2时，电子束打在荧光屏上另外一点P ，欲使P 点距O 2再近一点，以下哪些措施是可行的（ ）A ．增大A 、K 之间距离B ．增大电压U 1C ．增大C 、D 之间距离D ．增大电压U 26．如图6所示，A 、B 是一对平行的金属板。
人教版高二物理选修3-1第一章 1.9 基础专练：带电粒子在非匀强电场中的运动(含答案)
高中物理人教版选修3-11.9 带电粒子在非匀强电场中的运动基础专练一、单选题1．某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M 运动到N，以下说法正确的是A．粒子必定带负电荷B．粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C．粒子在M点的电势能小于它在N点的电势能D．粒子在M点的动能小于它在N点的动能2．如图是某一电场中的一簇电场线，现把一个正电荷分别放在AB两点下列说法正确的是（）A．此正电荷在A点受到的电场力比B点大B．此正电荷在A点的电势能比B点大C．电场中B点的电势高于A点的电势D．若把此正电荷从A点静止释放，它将沿电场线运动到B点3．如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹，带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减少，它运动到b处时的运动方向与受力方向可能是( )A．B．C．D．4．带正电荷的小球只受到电场力作用从静止开始运动，它在任意一段时间内A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动5．带正电的小球只受电场力作用，则它在任意一段时间内（）A．一定沿着电场线由高电势向低电势方向运动B．一定沿着电场线向电势能减小的方向运动C．不一定沿着电场线运动，但一定向低电势方向运动D．不一定沿着电场线运动，也不一定向电势能减小的方向运动6．如图所示，实线是一簇未标明方向的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b 是轨迹上的两点．若带电粒子在运动中只受电场力的作用，对于a，b 两点下列判断正确的是（）A．电场中a 点的电势较高B．带电粒子在a 点的动能较小C．带电粒子在a 点的加速度较大D．带电粒子一定带正电7．电场中某区域的电场线分布如图所示，A、B是电场中的两点，则A．同一点电荷放在A点受到的静电力比放在B点时受到的静电力小B．因为B点没有电场线，所以电荷在B点不受到静电力作用C．在仅受电场力时，同一点电荷放在B的加速度比放在A点时的加速度小D．正电荷放在A点由静止释放，电场线就是它的运动轨迹8．如图所示，+Q为固定的正电荷，在它的电场中，一电荷量为+q的粒子，从a点以沿ab方向的初速度v0开始运动．若粒子只受电场力作用，则它的运动轨迹可能是图中的（）A．ab直线B．ac曲线C．ad曲线D．ae曲线9．图中实线为一匀强电场的电场线，虚线为一个点电荷仅受电场力作用时的运动轨迹的一部分，则可以知道（）．A．电场线方向向右B．电场线方向向左C．点电荷经过B点时速度比经过A点时速度大D．点电荷经过B点时速度比经过A点时速度小10．某电场线分布如图所示，一带电粒子沿图中虚线所示途径运动，先后通过M点和N点，以下说法正确的是（）A．M、N点的场强E M＞E NB．粒子在M、N点的加速度a M＞a NC．粒子在M、N点的速度v M＞v ND．粒子带正电11．如图所示，实线为两个点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线，虚线为电子从A点运动到B点的运动轨迹，则下列判断正确的是A．A 点的场强小于B点的场强B．Q1的电荷量大于Q2的电荷量C．电子在A点的电势能大于在B点的电势能D．电子在A点的速度大于在B点的速度12．A、B是一条电场线上的两个点，一带负电的微粒仅在静电力作用下以一定的初速度从A点沿电场线运动到B点，其速度v与时间t的关系图象如图所示。
物理人教选修3-1课后训练： 1-9带电粒子在电场中的运动 含解析 精品
课后训练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2．如图所示，M 、N 是真空中的两块平行金属板，质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，以初速度v 0由小孔进入电场，当M 、N 间电压为U 时，粒子恰好能达到N 板，如果要使这个带电粒子到达M 、N 板间距的1/2后返回，下列措施中能满足要求的是（不计带电粒子的重力）（ ）。
A ．使初速度减为原来的1/2B ．使M 、N 间电压加倍C ．使M 、N 间电压提高到原来的4倍D ．使初速度和M 、N 间电压都减为原来的1/2 3．如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U 1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h ，两平行板间的距离为d ，电势差为U 2，板长为L 。
为了提高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量2h U ），可采用的方法是（ ）。
A ．增大两板间的电势差U 2B ．尽可能使板长L 短些C ．尽可能使板间距离d 小一些D ．使加速电压U 1升高一些4．一带电粒子以速度v 0沿竖直方向垂直进入匀强电场E 中，如图所示，经过一段时间后，其速度变为水平方向，大小仍为v 0，则有（ ）。
A ．电场力等于重力B ．粒子运动的水平位移等于竖直位移的大小C ．电场力做的功一定等于重力做功的负值D ．粒子电势能的减少量一定等于重力势能的增加量 5．一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（ ）。
6．三个α粒子在同一地点沿同一方向垂直飞入偏转电场，出现了如下图所示的运动轨迹，由此可判断（ ）。
A ．在b 飞离电场的同时，a 刚好打在负极板上B ．b 和c 同时飞离电场C ．进入电场时，c 的速度最大，a 的速度最小D ．动能的增加值c 最小，a 和b 一样大 7.如图所示，水平放置的平行板间的匀强电场正中间的P 点有一个带电微粒正好处于静止状态，如果将平行带电板改为竖直放置，带电微粒的运动将是（ ）。
人教版高中物理选修3-1学案：第一章第9节带电粒子在电场中的运动含答案
第 9 节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快时，可依据动能定理求速度。
2．带电粒子以速度v0垂直进入匀强电场时，假如仅受电场力，则做类平抛运动。
3．示波管利用了带电粒子在电场中的加快和偏转原理。
一、带电粒子的加快1．基本粒子的受力特色对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，固然它们也会遇到万有引力(重力 )的作用，但万有引力 (重力 )一般远远小于静电力，能够忽视不计。
2．带电粒子加快问题的办理方法(1) 利用动能定理剖析。
初速度为零的带电粒子，经过电势差为U 的电场加快后，12，则 v＝2qU。
qU＝ mvm2(2)在匀强电场中也可利用牛顿定律联合运动学公式剖析。
二、带电粒子的偏转两极板长为l，极板间距离为d、电压为U。
质量为m、带电量为q 的基本粒子，以初速度 v0平行两极板进入匀强电场后，粒子的运动特色和平抛运动相像：l(1) 初速度方向做匀速直线运动，穿越两极板的时间t＝v0。
qU(2) 电场线方向做初速度为零的匀加快直线运动，加快度a＝md。
三、示波管的原理1．结构示波管是示波器的中心零件，外面是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由电子枪(发射电子的灯丝、加快电极构成) 、偏转电极 (由一对 X 偏转电极板和一对Y 偏转电极板构成)和荧光屏构成，如图1-9-1 所示。
图 1-9-12．原理(1)扫描电压： XX ′偏转电极接入的是由仪器自己产生的锯齿形电压。
(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快电场加快后，以很大的速度进入偏转电场，假如在Y 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，在荧光屏上就会出现按Y 偏转电压规律变化的可视图像。
1．自主思虑——判一判(1)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，动能必定增添。
( ×)(3)带电粒子在匀强电场中偏转时，其速度和加快度均不变。
( ×)(4) 带电粒子在匀强电场中不论是直线加快仍是偏转，均做匀变速运动。
人教版高中物理选修3-1第一章第九节带电粒子在电场中的运动同步习题(附详解答案)
第一章 第九节带电粒子在电场中的运动 同步习题（附详解答案）夯实基础1.一带电粒子在电场中只受电场力作用时，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 ．匀速圆周运动答案：A解析：因为粒子只受到电场力的作用，所以不可能做匀速直线运动．2．如图所示，在场强为E ，方向水平向右的匀强电场中，A 、B 为一竖直线上的两点，相距为L ，外力F 将质量为m ，带电量为－q 的微粒，从A 点匀速移到B 点，重力不能忽略，则下面说法中正确的是 ( )A ．外力的方向水平B ．外力的方向竖直向上C ．外力的大小等于qE ＋mgD ．外力的大小等于(qE )2＋(mg )2答案：D解析：分析微粒受力，重力mg 、电场力qE 、外力F ，由于微粒作匀速运动，三个力的合力为零，外力的大小和重力与电场力的合力大小相等．F ＝(qE )2＋(mg )2F 的方向应和重力与电场力的合力方向相反，选项D 正确．3．平行板间加如图(a)所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t ＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况．如图(b)中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是 ( )答案：A 解析：粒子在第一个T 2内，做匀加速直线运动，T 2时刻速度最大，在第二个T 2内，电场反向，粒子做匀减速直线运动，到T 时刻速度为零，以后粒子的运动要重复这个过程．4．(2009·济南模拟)如图所示，质子(11H)和α粒子(42He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y 之比为 ( )A ．1 1B ．1 2。
人教版高中物理选修3-1第一章第9节带电粒子在电场中的运动(有答案)
高中物理带电粒子在电场中的运动§基础知识§知识点一、带电粒子在电场中加速若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增加量． (1)在匀强电场中：W ＝qEd ＝qU ＝12mv 2－12mv 20或F ＝qE ＝q Ud ＝ma . (2)在非匀强电场中：W ＝qU ＝12mv 2－12mv 20. 知识点二、带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场． (2)运动性质：匀变速曲线运动．(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动． (4)运动规律：①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间 ⎩⎪⎨⎪⎧a.能飞出电容器：t ＝l v 0.b.不能飞出电容器：y ＝12at 2＝qU 2md t 2，t ＝ 2mdyqU .②沿电场力方向，做匀加速直线运动⎩⎪⎨⎪⎧加速度：a ＝F m ＝qE m ＝Uqmd .离开电场时的偏移量：y ＝12at 2＝Uql 22mdv 2.离开电场时的偏转角：tan θ＝v y v 0＝Uql mdv 20.知识点三、示波管的原理1．示波管是示波器的核心部件，由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空．2．如图所示，电子枪中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，如在电极YY ′之间加一个待显示的信号电压，XX ′偏转电极通常接入仪器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压．如果信号电压和扫描电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象．§重点详解§一、带电粒子在电场中的直线运动1．带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速；直线还是曲线)，然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法是：(1)采用运动和力的观点：牛顿第二定律和运动学知识求解．(2)用能量转化的观点：动能定理和功能关系求解．2．对带电粒子进行受力分析时应注意的问题(1)要掌握电场力的特点．电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关．在匀强电场中，同一带电粒子所受电场力处处是恒力；在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同．(2)是否考虑重力要依据情况而定.基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)．带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确暗示外，一般都不能忽略重力．【例1】如图所示，质量m＝2.0×10－4kg、电荷量q＝1.0×10－6C的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为E的匀强电场中．取g＝10 m/s2.(1)求匀强电场的电场强度E的大小和方向；(2)在t＝0时刻，电场强度大小突然变为E0＝4.0×103 N/C，方向不变．求在t＝0.20 s时间内电场力做的功；(3)在t＝0.20 s时刻突然撤掉电场，求带电微粒回到出发点时的动能．解析(1)因微粒静止，知其受力平衡，对其受力分析有Eq＝mgE ＝mg q ＝2.0×10－4×101.0×10－6N/C ＝2.0×103 N/C ，方向向上 (2)在t ＝0时刻，电场强度大小突然变为E 0＝4.0×103 N/C ，设微粒的加速度为a ，在t ＝0.20 s 时间内上升高度为h ，电场力做功为W ，则qE 0－mg ＝ma 解得：a ＝10 m/s 2 h ＝12at 2解得：h ＝0.20 m W ＝qE 0h 解得：W ＝8.0×10－4 J(3) 设在t ＝0.20 s 时刻突然撤掉电场时微粒的速度大小为v ，回到出发点时的动能为E k ，则 v ＝at由动能定理得mgh ＝E k －12mv 2 解得：E k ＝8.0×10－4 J答案 (1)2.0×103 N/C 方向向上 (2)8.0×10－4 J (3)8.0×10－4 J【例2】静电场方向平行于x 轴，其电势φ随x 的分布可简化为如图5所示的折线，图中φ0和d 为已知量．一个带负电的粒子在电场中以x ＝0为中心、沿x 轴方向做周期性运动，已知该粒子质量为m 、电荷量为－q ，其动能与电势能之和为－A(0<A<qφ0)．忽略重力．求：(1)粒子所受电场力的大小； (2)粒子的运动区间； (3)粒子的运动周期．答案 (1)q φ0d (2)－d ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－A qφ0≤x≤d ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－A qφ0 (3)4d qφ00－解析 (1)由题图可知，0与d(或－d)两点间的电势差为φ0， 电场强度的大小E ＝φ0d ，粒子所受电场力的大小F ＝qE ＝qφ0d .(2)设粒子在[－x 0，x 0]区间内运动，速率为v ，由题意得12mv 2－qφ＝－A ① 由题图可知φ＝φ0⎝ ⎛⎭⎪⎫1－|x|d ②由①②得12mv 2＝qφ0⎝ ⎛⎭⎪⎫1－|x|d －A ③因动能非负，有qφ0⎝ ⎛⎭⎪⎫1－|x|d －A≥0，得|x|≤d ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－A qφ0， 0<A<qφ0，故x 0＝d ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－A qφ0④粒子的运动区间满足－d ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－A qφ0≤x≤d ⎝ ⎛⎭⎪⎫1－A qφ0.(3)考虑粒子从－x 0处开始运动的四分之一周期， 根据牛顿第二定律，粒子的加速度a ＝F m ＝qE m ＝qφ0md ⑤ 由匀加速直线运动规律得t ＝2x 0a . 将④⑤代入，得t ＝2md 2qφ0⎝ ⎛⎭⎪⎫1－A qφ0. 粒子的运动周期T ＝4t ＝4dqφ00－.【针对练习】电荷量为q ＝1×10－4 C 的带正电的小物块置于绝缘粗糙水平面上，所在空间存在沿水平方向始终不变的电场，电场强度E 的大小与时间t 的关系和物块的速度v 与时间t 的关系分别如图甲、乙所示，若重力加速度g 取10 m/s 2，根据图象所提供的信息，下列说法错误．．的是 ( )甲 乙A ．物块在4 s 内的总位移x ＝6 mB ．物块的质量m ＝0.5 kgC ．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2D ．物块在4 s 内电势能减少14 J 答案 B解析 由题图乙可知，物块前2 s 做匀加速直线运动，在2 s ～4 s 做匀速直线运动，根据v －t 图象所围面积可求得前2 s 位移x 1＝2 m,2 s ～4 s 位移x 2＝4 m ，总位移为x ＝6 m ，A 正确.0～2 s 内，由牛顿第二定律得qE 1－μmg ＝ma ，①且a ＝ΔvΔt ＝1 m/s 2，② 2 s 后物块做匀速运动，有qE 2＝μmg ③由题图甲知E 1＝3×104 N/C 、E 2＝2×104 N/C ，联立①②③可得m ＝1 kg ，μ＝qE 2mg ＝0.2，B 错误，C 正确．又因为电势能的减少量等于电场力所做的功，即ΔE p ＝W ＝E 1qx 1＋E 2qx 2＝14 J ，D 正确．二、带电粒子在电场中的偏转在下图中，设带电粒子质量为m ，带电荷量为q ，以速度v 0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，偏转电压为U ，若粒子飞离偏转电场时的偏距为y ，偏转角为θ，则tan θ＝v y v x ＝a y t v 0＝qUlmdv 20，y ＝12a y t 2＝qUl 22mdv 20带电粒子从极板的中线射入匀强电场，其出射时速度方向的反向延长线交于极板中线的中点．所以侧移距离也可表示为y ＝l2tan θ，所以粒子好像从极板中央沿直线飞出去一样．若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U 0加速后进入偏转电场的，则qU 0＝12mv 20，即y ＝Ul 24dU 0，tan θ＝y x ＝Ul2dU 0.由以上讨论可知，粒子的偏转角和偏距与粒子的q 、m 无关，仅决定于加速电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的．【例3】如图所示，甲图是用来使带正电的离子加速和偏转的装置．乙图为该装置中加速与偏转电场的等效模拟．以y 轴为界，左侧为沿x 轴正向的匀强电场，场强为E.右侧为沿y 轴负方向的匀强电场．已知OA ⊥AB ，OA ＝AB ，且OB 间的电势差为U 0.若在x 轴的C 点无初速度地释放一个电荷量为q 、质量为m 的正离子(不计重力)，且正离子刚好通过B 点．求：(1)C 、O 间的距离d ； (2)粒子通过B 点的速度大小． 答案 (1)U 04E (2)5qU 02m解析 (1)设正离子到达O 点的速度为v 0(其方向沿x 轴的正方向) 则正离子由C 点到O 点由动能定理得：qEd ＝12mv 20－0①而正离子从O 点到B 点做类平抛运动，则：OA ＝12·qU 0OA ·m t 2②AB ＝v 0t ③而OA ＝AB ④ 由①②③④得d ＝U 04E .(2) 设正离子到B 点时速度的大小为v B ，正离子从C 到B 过程中由动能定理得： qEd ＋qU 0＝12mv 2B －0 解得v B ＝5qU 02m. 【例4】如图所示，两平行金属板A 、B 长为L ＝8 cm ，两板间距离d ＝8 cm ，A 板比B 板电势高300 V ，一带正电的粒子电荷量为q ＝1.0×10－10 C ，质量为m ＝1.0×10－20 kg ，沿电场中心线RO 垂直电场线飞入电场，初速度v 0＝2.0×106 m/s ，粒子飞出电场后经过界面MN 、PS 间的无电场区域，然后进入固定在O 点的点电荷Q 形成的电场区域(设界面PS 右侧点电荷的电场分布不受界面的影响)．已知两界面MN 、PS 相距为12 cm ，D 是中心线RO 与界面PS 的交点，O 点在中心线上，距离界面PS 为9 cm ，粒子穿过界面PS 做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc 上．(静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，粒子的重力不计)(1)求粒子穿过界面MN 时偏离中心线RO 的距离多远？到达PS 界面时离D 点多远？ (2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹．(3)确定点电荷Q 的电性并求其电荷量的大小．解析 (1)粒子穿过界面MN 时偏离中心线RO 的距离(侧向位移)：y ＝12at 2 a ＝F m ＝qU dm L ＝v 0t则y ＝12at 2＝qU 2md (Lv 0)2＝0.03 m ＝3 cm粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其轨迹与PS 交于H ，设H 到中心线的距离为Y ，则有12L 12L ＋12 cm＝yY ，解得Y ＝4y ＝12 cm(2)第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧(图略) (3)粒子到达H 点时，其水平速度v x ＝v 0＝2.0×106 m/s 竖直速度v y ＝at ＝1.5×106 m/s 则v 合＝2.5×106 m/s该粒子在穿过界面PS 后绕点电荷Q 做匀速圆周运动，所以Q 带负电 根据几何关系可知半径r ＝15 cm k qQ r 2＝m v 2合r 解得Q ≈1.04×10－8 C 答案 (1)12 cm (2)见解析 (3)负电 1.04×10－8 C【针对练习】如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L 、电场强度为E 的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L 处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为＋q 、质量为m 的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场线方向的初速度v 0射入电场中，v 0方向的延长线与屏的交点为O .试求：(1)粒子从射入电场到打到屏上所用的时间；(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan α； (3)粒子打在屏上的点P 到O 点的距离x . 答案 (1)2L v 0 (2)qEL mv 20 (3)3qEL 22mv 20解析 (1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入电场到打到屏上所用的时间t ＝2Lv 0.(2)设粒子刚射出电场时沿平行电场线方向的速度为v y ，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a ＝Eqm 所以v y ＝a L v 0＝qELmv 0所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tan α＝v y v 0＝qELmv 20.(3)解法一 设粒子在电场中的偏转距离为y ，则y ＝12a (L v 0)2＝12·qEL 2mv 20又x ＝y ＋L tan α，解得：x ＝3qEL 22mv 20解法二 x ＝v y ·L v 0＋y ＝3qEL 22mv 20. 解法三 由x y ＝L ＋L 2L 2得：x ＝3y ＝3qEL 22mv 20.三、用运动分解法处理带电粒子的复杂运动用运动分解法处理带电粒子的复杂运动，可以将复杂运动分解为两个相互正交的比较简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们是可以掌握的，并且这种研究物理问题的思想我们也是熟知的，然后再按运动合成的观点去求出有关的物理量．【例5】如图甲所示，场强大小为E 、方向竖直向上的匀强电场内存在一竖直平面内半径为R 的圆形区域，O 点为该圆形区域的圆心，A 点是圆形区域的最低点，B 点是最右侧的点．在A 点有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强向右的正电荷，电荷的质量为m ，电荷量为q ，不计重力．试求：(1)电荷在电场中运动的加速度；(2)运动轨迹经过B 点的电荷在A 点时的速度；(3)某电荷的运动轨迹和圆形区域的边缘交于P 点，∠POA ＝θ，请写出该电荷经过P 点时动能的表达式；(4)若在圆形区域的边缘有一接收屏CBD ，C 、D 分别为接收屏上最边缘的两点，如图乙所示，∠COB ＝∠BOD ＝30°.求该屏上接收到的电荷的末动能大小的范围．答案 (1)Eqm (2)EqR 2m (3)14EqR(5－3cos θ) (4)78EqR≤Ek≤138EqR 解析 (1)加速度a ＝Eqm .(2)由R ＝v 0t ，R ＝12at 2及a ＝Eq m 三个式子可解得：v 0＝EqR2m .(3)由E k ＝Eq(R －Rcos θ)＋12mv 0′2，Rsin θ＝v 0′t′，R －Rcos θ＝12at′2及a ＝Eq m 可解得：E k ＝14EqR(5－3cos θ)．(4)由第(3)小题的结论可以看出，当θ从0°变化到180°，接收屏上电荷的动能逐渐增大，因此D 点接收到的电荷的末动能最小，C 点接收到的电荷的末动能最大．E kD ＝14EqR(5－3cos 60°)＝78EqR E kC ＝14EqR(5－3cos 120°)＝138EqR所以，屏上接收到的电荷的末动能大小的范围为 78EqR≤E k ≤138EqR.四、用等效法处理带电体在电场、重力场中的运动等效思维方法就是将一个复杂的物理问题，等效为一个熟知的物理模型或问题的方法．例如我们学习过的等效电阻、分力与合力、合运动与分运动等都体现了等效思维方法．常见的等效法有“分解”、“合成”、“等效类比”、“等效替换”、“等效变换”、“等效简化”等，从而化繁为简，化难为易． 带电体在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题，是高中物理教学中一类重要而典型的题型．对于这类问题，若采用常规方法求解，过程复杂，运算量大．若采用“等效法”求解，则能避开复杂的运算，过程比较简捷．先求出重力与电场力的合力，将这个合力视为一个“等效重力”，将a ＝F 合m 视为“等效重力加速度”．再将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解即可．【例6】如图所示，绝缘光滑轨道AB 部分为倾角为30°的斜面，AC 部分为竖直平面上半径为R 的圆轨道，斜面与圆轨道相切．整个装置处于场强为E 、方向水平向右的匀强电场中．现有一个质量为m 的小球，带正电荷量为q ＝3mg3E ，要使小球能安全通过圆轨道，在O 点的初速度应满足什么条件？解析小球先在斜面上运动，受重力、电场力、支持力，然后在圆轨道上运动，受重力、电场力、轨道作用力，如图所示，类比重力场，将电场力与重力的合力视为等效重力mg′，大小为mg′＝qE2＋mg2＝2 3mg3，tan θ＝qEmg＝33，得θ＝30°，等效重力的方向与斜面垂直指向右下方，小球在斜面上匀速运动．因要使小球能安全通过圆轨道，在圆轨道的等效“最高点”(D点)满足等效重力刚好提供向心力，即有：mg′＝mv2DR，因θ＝30°与斜面的倾角相等，由几何关系可知AD＝2R，令小球以最小初速度v0运动，由动能定理知：－2mg′R＝12mv2D－12mv2解得v0＝103gR3，因此要使小球安全通过圆轨道，初速度应满足v≥103gR3.答案v≥ 103gR3五、用能量的观点处理带电体在电场及复合场中的运动对于受变力作用的带电体的运动，必须借助于能量的观点去处理，用能量观点处理也更简捷，具体的方法通常有两种：(1)用动能定理处理．思维顺序一般为：①明确研究对象的物理过程；②分析物体在所研究过程中的受力情况，弄清哪些力做功，做正功还是做负功；③弄清所研究过程的初、末两个状态的动能；④根据动能定理列出方程求解．(2)用包括电势能和内能在内的能量守恒定律处理．列式的方法主要有两种：①从初、末状态的能量相等列方程；②从某些能量的减少量等于另一些能量的增加量列方程．【例7】如图所示，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中．一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态．一质量为m、带电荷量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为x处静止释放，滑块在运动过程中电荷量保持不变，设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g.(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t 1；(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为Vm ，求滑块从静止释放到速度大小为Vm 的过程中弹簧的弹力所做的功W.答案 (1) 2mx qE ＋mgsin θ(2)12mvm 2－(mgs in θ＋qE)·(x ＋mgsin θ＋qE k ) 解析 (1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度大小为a ，则有qE ＋mgsin θ＝ma ①x ＝12at 21②联立①②可得t 1＝ 2mx qE ＋mgsin θ③ (2)滑块速度最大时受力平衡，设此时弹簧压缩量为x 0，则有mgsin θ＋qE ＝kx 0④从静止释放到速度达到最大的过程中，由动能定理得(mgsin θ＋qE)·(x ＋x 0)＋W ＝12mvm 2－0⑤联立④⑤可得W ＝12mvm 2－(mgsin θ＋qE)·(x ＋mgsin θ＋qE k) 六、带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动，通常只讨论电压的大小不变、方向做周期性变化(如方波)且不计粒子重力的情形．在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在两板中间便可获得交变电场．此类电场在同一时刻可看成是匀强的，即电场中各个位置处电场强度的大小、方向都相同，从时间上看是变化的，即电场强度的大小、方向都可随时间而变化．(1)当粒子与电场平行射入时：粒子做直线运动，其初速度和受力决定了粒子的运动，粒子可以做周期性的运动．(2)粒子垂直电场方向射入时：沿初速度方向为匀速直线运动，在电场力方向上的分运动具有周期性．【例8】 如图甲所示，A 、B 是两水平放置的足够长的平行金属板，组成偏转匀强电场，B 板接地．A 板电势φA 随时间变化情况如图乙所示，C 、D 两平行金属板竖直放置，中间有正对两孔O 1′和O 2，两板间电压为U 2，组成减速电场．现有一带负电粒子在t ＝0时刻以一定初速度沿AB 两板间的中轴线O 1O 1′进入，并能从O 1′沿O 1′O 2进入C 、D 间，刚好到达O 2孔，已知带电粒子带电荷量为－q ，质量为m ，不计其重力．求：(1)该粒子进入A、B的初速度v0的大小．(2)A、B两板间距的最小值和A、B两板长度的最小值．答案(1) 2qU2m(2)T2qU12m T2qU2m解析(1)因粒子在A、B间运动时，水平方向不受外力做匀速运动，所以进入O1′孔的速度即为进入A、B板的初速度．在C、D间，由动能定理得qU2＝12mv2即v0＝2qU2 m(2)由于粒子进入A、B后，在一个周期T内，竖直方向上的速度变为初始状态．即v竖＝0，若在第一个周期内进入O1′孔，则对应两板最短长度为L＝v0T＝T 2qU2m，若在该时间内，粒子刚好不到A板而返回，则对应两板最小间距，设为d，所以12·qU1md·(T4)2×2＝d2，即d＝T2qU12m.§题组训练§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(11H) B．氘核(21H)C．α粒子(42He) D．钠离子(Na＋)答案A解析据qU＝12mv2可得v＝2qUm，对四种粒子分析，质子的qm最大，故选项A正确．2．两平行金属板间为匀强电场，不同的带电粒子都以垂直于电场线的方向飞入该匀强电场(不计重力)，要使这些粒子经过匀强电场后有相同大小的偏转角，则它们应具备的条件是() A．有相同的动能和相同的比荷B．有相同的动量(质量与速度的乘积)和相同的比荷C．有相同的速度和相同的比荷D．只要有相同的比荷就可以答案C解析 由偏转角tan θ＝qlU/mv 20d 可知在确定的偏转电场中l ，d 确定，则偏转角与q/m 和v 0有关．3．两平行金属板相距为d ，电势差为U ，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.edh UB ．edUh C.eU dh D.eUh d答案 D4．在两个半圆柱面构成的区域内，有一均匀的径向电场，径向宽度很小，电场线如图中的径向实线所示．欲使电荷量相同的正离子从左端进入，沿半圆路径运动后从右端射出，这些离子应具备相同的( )A ．比荷B ．质量C ．速度D ．动能答案 D解析 由qE ＝m v 2R 得Ek ＝12mv 2＝12qER 为常数．5．如图所示，带正电q 、质量为m 的滑块，沿固定绝缘斜面匀速下滑，现加一竖直向上的匀强电场，电场强度为E ，且qE<mg.以下判断正确的是( )A ．物体将沿斜面减速下滑B ．物体将沿斜面加速下滑C ．物体仍保持匀速下滑D ．仅当qE ＝mg 时，物体加速下滑答案 C解析 因mgsin θ＝μmgcos θ，所以(mg －qE)sin θ＝μ(mg －qE)cos θ仍成立，故匀速下滑．6．（多选）A 、B 为两个固定的等量同种正点电荷，O 为AB 连线的中点，另一个也带正电的重力不计的小电荷静止于O 点，如图所示，则( )A ．使小电荷向右偏离一点，释放后将向左先加速后减速直至停到某一位置B ．使小电荷向左偏离一点，释放后将做以O 点为中心的往复运动C ．使小电荷向上方偏离一点，释放后将做以O 点为中心的往复运动D ．使小电荷向下方偏离一点，释放后将向下做加速度先变大后变小的变加速运动答案 BD解析 由等量同种电荷电场的分布情况可得．7．（多选）如图所示，一电子枪发射出的电子(初速度很小，可视为零)进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为y ，要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的( )A ．增大偏转电压UB ．减小加速电压U 0C ．增大极板间距离D ．将发射电子改成发射负离子答案 AB解析 电子在加速电场中加速时：U 0e ＝12mv 2而进入偏转电场时，它的偏转位移(在竖直方向上的位移)y ＝12at 2＝12·Ue dm ·l 2v 2＝Ul 24dU 0.由上式可知：偏转电压U 增大，y 增大；加速电压U 0减小，y 增大；d 减小，y 增大，而y 与q 、m 无关．8．如图所示，有三个质量相等，分别带正电、带负电和不带电的小球，从平行板电场的中点以相同的初速度垂直于电场方向进入电场，它们分别落在A 、B 、C 三点，可以判断( )A．落在A点的小球带正电，落在B点的小球不带电B．三个小球在电场中运动的时间相等C．三个小球到达极板时的动能关系为E kA>E kB>E kCD．三个小球在电场中运动时的加速度关系为a A>a B>a C答案A解析从图中落点可知，C到达下极板时间最短，A到达下极板时间最长，即t C<t B<t A，由y＝12at2可知，aC>a B>a A，根据牛顿第二定律，F合C>F合B>F合A；结合题中三者带电性质，可知，C带负电，B不带电，A带正电，三电荷运动至下极板过程中，根据动能定理得W C>W B>W A，故ΔE kC>ΔE kB>ΔE kA，而初动能相同，所以到达下极板时，E kC>E kB>E kA.综上，A正确，B、C、D错．9．如图所示，一个带负电的油滴以初速度v0从P点倾斜向上进入水平方向的匀强电场中，若油滴达到最高点时速度大小仍为v0，则油滴的最高点位置是()A．在P点左上方B．在P点右上方C．在P点正上方D．上述情况都可能答案A解析油滴从开始运动到最高点，据动能定理得WG＋WE＝12mv2－12mv2＝0，而重力做的功WG<0.所以电场力做的功WE>0，而带负电的油滴所受的电场力水平向左，所以最高点必在P点的左上方．10．如图所示，在绝缘的水平面上方存在着匀强电场，电场方向如图所示，水平面上的带电金属块在水平拉力F的作用下沿水平面移动．已知金属块在移动的过程中，外力F做功32 J，金属块克服电场力做功8.0 J，金属块克服摩擦力做功16 J，则在此过程中金属块的()A ．动能增加8.0 JB ．电势能增加24 JC ．机械能减少24 JD ．机械能增加48 J 答案 A11.如图所示，质量相同的两个带电粒子P 、Q 以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P 从两极板正中央射入，Q 从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上极板的过程中( )A ．它们运动的时间t Q ＞t PB ．它们运动的加速度a Q ＜a PC ．它们所带的电荷量之比q P ∶q Q ＝1∶2D ．它们的动能增加量之比ΔE kP ∶ΔE kQ ＝1∶2答案 C解析 设P 、Q 两粒子的初速度是v 0，加速度分别是a P 和a Q ，粒子P 到上极板的距离是h/2，它们做类平抛运动的水平距离为l.则对P ，由l ＝v 0t P ，h 2＝12a p t 2P ，得到a P ＝hv 20l 2，同理对Q ，l ＝v 0t Q ，h ＝12a Q t 2Q ，得到a Q ＝2hv 20l 2.可见t P ＝t Q ，a Q ＝2a P 而a P ＝q P E m ，a Q ＝q Q E m ，可见，q P ∶q Q ＝1∶2.由动能定理知，它们的动能增加量之比ΔE kP ∶ΔE kQ ＝ma P h 2∶ma Q h ＝1∶4.综上，选C.12．如图所示，带电的粒子以一定的初速度v 0沿两板的中线进入水平放置的平行金属板内，恰好沿下板的边缘飞出，已知板长为L ，板间距离为d ，板间电压为U ，带电粒子的电荷量为q ，粒子通过平行金属板的时间为t(不计粒子的重力)，则( )A ．在前t 2时间内，电场力对粒子做的功为Uq 4B ．在后t 2时间内，电场力对粒子做的功为38UqC ．在粒子下落前d 4和后d 4的过程中，电场力做功之比为1∶2D ．在粒子下落前d 4和后d 4的过程中，电场力做功之比为2∶1答案 B解析 电场力做总功W ＝12Uq ，前、后t 2时间内偏转位移之比为1∶3，则做功之比为1∶3，所以后t/2时间内对粒子做功38Uq ；粒子下落前、后d/4的过程中电场力做功之比为1∶1.C 、D 错误．13.（多选）如图所示，在真空中有一水平放置的不带电平行板电容器，板间距离为d ，电容为C ，上板B 接地．现有大量质量均为m ，带电荷量为q 的小油滴，以相同的初速度持续不断地从两板正中间沿图中虚线所示方向射入，第一滴油滴正好落到下板A 的正中央P 点．如果能落到A 板的油滴仅有N 滴，且第N ＋1滴油滴刚好能飞离电场，假设落到A 板的油滴的电荷量能被板全部吸收，不考虑油滴间的相互作用，重力加速度为g ，则( )A ．落到A 板的油滴数N ＝3Cdmg 4q 2B ．落到A 板的油滴数N ＝Cdmg 4q 2C ．第N ＋1滴油滴经过电场的整个过程中增加的动能为mgd 8D ．第N ＋1滴油滴经过电场的整个过程中减少的机械能为3mgd 8答案 ACD解析 第一滴油滴在电容器中运动时，只受重力作用．设板长为l ，板间距为d ，由平抛运动的知识有v 0＝l 2g d .当第N ＋1滴油滴恰好离开电容器时，必定是沿下极板的边缘飞出，油滴的加速度为a ＝g －Eq m ，由类平抛运动知d 2＝12(g －Eq m )t 2，又t ＝l v 0，而E ＝U d ＝Nq Cd ，可以求得N ＝3Cdmg 4q 2，A 正确．因为电场力做了负功，电势能增加了，而电场力做功为W ＝－3mgd 8.由动能定理有Ek ＝W ＝12mgd －38mgd ＝mgd 8.14．（多选）在地面附近，存在着一有界电场，边界MN 将某空间分成上下两个区域Ⅰ、Ⅱ，在区域Ⅱ中有竖直向上的匀强电场，在区域Ⅰ中离边界某一高度由静止释放一质量为m 的带电小球A ，如图甲所示，小球运动的v －t 图象如图乙所示，已知重力加速度为g ，不计空气阻力，则( )。
高二物理人教版选修3-1第一章第9节带电粒子在电场中的运动练习
带电粒子在电场中的运动1.(单选)如图所示,实线表示电场线,虚线表示带电粒子运动的轨迹.带电粒子只受电场力的作用,运动过程中电势能逐渐减小,它运动到b处时的运动方向与受力方向可能的是()2.(单选)如图所示,两个带等量正电荷的相同小球固定在绝缘、粗糙的水平面上A、B两点,O是AB的中点.带正电的小滑块从C点由静止释放,在电场力作用下向右运动,则滑块从C点运动到O 点的过程中()A. 电势能不断增大B. 电场力先做正功后做负功C. 加速度不断减小D. 速度先增大后减小3.(单选)如图所示,平行板电容器的两极板与电压恒定的电源相连,极板水平放置,其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中.当把下极板迅速下移距离l至两极板相距为d的位置(图中虚线所示)后,粒子P开始运动,重力加速度为g.则粒子运动的加速度为()A. gB.gC.gD.g4.(单选)(2017·泰州中学)电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示.K为阴极,A为阳极,两极之间的距离为d.在两极之间加上高压U,有一电子在K极由静止被加速.不考虑电子重力,元电荷为e,则下列说法中正确的是()A. A、K之间的电场强度为B. 电子到达A极板时的动能大于eUC. 由K到A电子的电势能减小了eUD. 由K沿直线到A电势逐渐减小5.(单选)如图所示,M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板,板间有匀强电场,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v0由小孔进入电场.当M、N间电压为U时,粒子刚好能到达N板.如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的处返回,则下述措施不能满足要求的是()A. 使该粒子的初速度减为原来的B. 使M、N间电压提高到原来的2倍C. 使M、N间电压提高到原来的4倍D. 使该粒子的初速度和M、N间电压都减为原来的6.(多选)(2017·金陵中学)如图所示,真空中的电场方向水平向右,从O点斜向上射入该电场中的带电油滴质量为m,其初速度大小为v,方向与电场方向成60°角,当油滴到达运动轨迹的最高点P时,速度大小仍为v.重力加速度为g,则对油滴从O点运动P点过程中,下列说法中可能正确的是()A. 油滴受到的电场力大小为mgB. 油滴的动能先增大后减小C. 油滴的机械能先增大后减小D. O点与P点之间的距离为7.如图所示,离子发生器发射一束质量为m、电荷量为+q的离子,从静止经P、Q两板间的加速电压加速后,以初速度v0从a点沿ab方向进入一匀强电场区域,abcd所围成的正方形是该匀强电场的边界,已知ab长为L,匀强电场的方向与ad边平行且由a指向d.(1)求加速电压U0.(2)若离子恰从c点飞离电场,求a、c两点间的电势差U ac.(3)若离子从abcd边界上某点飞出时的动能为m,求此时匀强电场的场强大小E.带电粒子在电场中的运动1. D2. D3. A4. C解析:由于不是匀强电场,可知A、K之间的电场强度不是,故A错误;由动能定理可知电子到达A极板时的动能等于eU,故B错误;由功能关系可知由K到A电子的电势能减小了eU,故C 正确;沿着电场线方向电势是降低的,可知由K沿直线到A电势逐渐增大,故D错误.5. C6. AD7.(1)(2)(3)。
人教版选修3-1 第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动 同步练习1 word版含答案
第9节带电粒子在电场中的运动（满分100分，45分钟完成）班级_______姓名_______目的要求：1．了解带电粒子在电场中的运动──只受电场力，带电粒子做匀变速运动；2．了解初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动──类平抛运动；3．了解示波管的主要结构和工作原理。
第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。
选错或不选的得0分。
1．下列带电粒子均从初速为零的状态开始在电场力作用下做加速运动，经过相同的电势差U后，哪个粒子获得的速度最大（）A．质子11H B．氘核21HC．α粒子42He D．钠离子Na+2．对公式=v（）A．只适用于匀强电场中，v0＝0的带电粒子被加速B．只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向平行的情况C．只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向垂直的情况D．适用于任何电场中，v0＝0的带电粒子被加速3．让原来静止的氢核11H、氘核21H和氚核31H的混合物通过同一加速电场相同电压加速后，这些核将具有（）A．相同的速度B．相同的动能C．相同的动量D．以上都不相同4．如图1所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B板时速度为v，保持两板间电压不变，则（）A．当增大两板间距离时，v也增大B．当减小两板间距离时，v增大C．当改变两板间距离时，v不变D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大5．电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间（）A．随电压的增大而减小B．随电压的增大而增大C．若加大两板间距离，时间将减小D ．与电压及两板间距离均无关 6．带电粒子垂直进入匀强电场中发生偏转时（除电场力外不计其他力的作用） （ ）A ．电势能增加，动能增加B ．电势能减小，动能增加C ．动能和电势能都不变D ．上述结论都不正确7．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它可能出现的运动状态是（ ）A ．匀速直线运动B ．C ．匀变速曲线运动D ．匀速圆周运动8．如图2所示，是示波器的原理示意图。
人教版物理选修3-1第一章第九节带电粒子在电场中的运动练习（附答案）
人教版物理选修3-1第一章第九节带电粒子在电场中的运动练习（附答案）带电粒子在电场中的运动练习一、选择题：1、质子和氘核垂直射入两平行金属板间的匀强电场中，它们从电场中射出时偏离的距离相等，由此可知射入电场时（）A 、质子的动能是氘核动能的2倍B 、质子的动能与氘核动能相等C 、质子的速度是氘核速度的2倍D 、质子的动量是氘核动量的2倍2、质量为m ，带电量为Q 的带电微粒从A 点以竖直向上的速度v 0射入电场强度为E 的沿水平方向的匀强电场中，如图所示，当微粒运动到B 点时速度方向变为水平方向，大小仍为v 0，已知微粒受到的电场力和重力大小相等，以下说法中正确的是( )A 、微粒在电场中做匀变速运动B 、 A 、B 两点间电势差是qmv U 220C 、由A 点到B 点微粒的动能没有变化D 、从A 点到B 点合力对微粒做功为零B v 0E v 0 +3、带电粒子从静止出发经过电场加速后，垂直进入偏转电场，当离开偏转电场时，决定带电粒子侧移距离大小的因素是（）A 、带电粒子质量越大，侧移越大B 、带电粒子电量越大，侧移越大C 、加速电压越低，侧移越大D 、偏转电压越高，侧移越大4、如图所示，带电粒子以平行极板的初速度从左侧中央飞入匀强电场，恰能从右侧擦极板边缘飞出电场（重力不计），若带电粒子的初动能增大为原来的2倍，而仍能使其擦极板边缘飞出，则可采取的措施为（） A 、将板的长度变为原来的2倍 B 、将板之间距离变为原来的12C 、将两板之间电压变为原来的两倍D 、以上措施均不对5、如图所示，G 为灵敏电流计，在平行板电容器中有一带电油滴恰好处于静止状态.现保持电容器两极正对面积不变，改变两板间距离，发现电流计中有自a 向b 的电流通过，油滴将（）A 、向下做加速运动B 、向上做加速运动C 、可以向上或向下运动D 、仍处于静止状态6、如图所示，一带电粒子以速度v0沿垂直电场的方向进入匀强电场，两极板间的电压为U，射出电场后偏转距离为y，要使y减小，可以采取的方法是（）A、只提高粒子进入电场的速率B、只增大两极板间的电压C、只增大两极板间的距离dD、只增大两极板的长度L7、如图所示，A、B两个虚线同心圆是点电荷电场中的两个等势面，a、b分别是两圆上的两点，实线是负点电荷的运动轨迹，则（）A、在0点的场电荷是正电荷B、a、b点的电势U Ua b<C、a、b点的场强E Ea b<d、－q在a点的电势能大于在b点的电势能< bdsfid="112"p=""></d、－q在a点的电势能大于在b点的电势能<>二、填空题：1、如图所示，在匀强电场中，质子和α粒子从正极板开始由静止出发达到负极板.已知质子和α粒子电量之比为q q1212：：=，质量之比为m m1214：：=，则它们到达负极板时的速度之比v v12：＝_____________.2、如图所示，空间某个区域内有场强大小为E 的匀强电场，电场的边界MN 和PQ 是间距为d 的两个平行平面，如果匀强电场的方向第一次是垂直于MN 指向PQ 界面，第二次是和MN 界面平行，在这两种情况下，一个带电量为q 的质点以恒定的初速垂直于MN 界面进入匀强电场，带电质点从PQ 界面穿出电场时动能相等，则带电质点进入电场时的初动能是_______________.3、来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为U kV =800的直线加速器，形成电流强度为I mA =1的细柱形质子流.已知质子电荷e C =?-1601019..这束质子流每秒打到靶上的质子数为______________.假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距l l 和4的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n n n n 1212和，则/=______________. 三、解答题：1、如图所示，直流电源两极间电压U=18V ，电容器A 和B 的电容分别为C F A =20μ和C F B =10μ，开始时开关S 断开，A 和B 都不带电.（1）把S 拨到位置1，A 的带电量Q A 等于多少？（2）然后把S 从位置1变换到位置2，则B 的带电量Q B 等于多少?（3）再把S 拨到位置1，然后又把S 换接到位置2，则B 的带电量Q B '将变为多少？ 1 2 。
人教版高中物理选修3-1第一章第9节带电粒子在电场中的运动(含解析)
（精心整理，诚意制作）带电粒子在电场中的运动一课一练一、单项选择题1．关于带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动情况，下列说法正确的是( )A．一定是匀变速运动B．不可能做匀减速运动C．一定做曲线运动D．可能做匀变速直线运动，不可能做匀变速曲线运动解析：选A.带电粒子在匀强电场中受到的电场力恒定不变，可能做匀变速直线运动，也可能做匀变速曲线运动，故选A.2.如图所示，质子(1H)和α粒子(42He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为( )A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．1∶4解析：选B.由y＝12EqmL2v20和E k0＝12m v20，得：y＝EL2q4Ek0可知，y与q成正比，故选B.3.(20xx·济南第二中学高二检测)如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A、B、C三点( )A．落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电B．三小球在电场中运动的时间相等C．三小球到达正极板时动能关系是E k A>E k B>E k CD．三小球在电场中运动的加速度关系是a A>a B>a C解析：选A.初速度相同的小球，落点越远，说明运动时间越长，竖直方向加速度越小．所以A、B、C三个落点上的小球的带电情况分别为带正电、不带电、带负电．故选A.4.如图所示，两金属板与电源相连接，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( )A．2倍B．4倍C.12D.14解析：选C.电子在两极板间做类平抛运动，水平方向l＝v0t，t＝lv0，竖直方向d＝12at2＝qUl22mdv20，故d2＝qUl22mv20，即d∝1v0，故选C.5．(20xx·高考广东卷)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( )A．向负极板偏转 B．电势能逐渐增大C．运动轨迹是抛物线 D．运动轨迹与带电量无关解析：选C.带电微滴垂直进入电场后，在电场中做类平抛运动，根据平抛运动的分解——水平方向做匀速直线运动和竖直方向做匀加速直线运动．带负电的微滴进入电场后受到向上的静电力，故带电微滴向正极板偏转，选项A错误；带电微滴垂直进入电场受竖直方向的静电力作用，静电力做正功，故墨汁微滴的电势能减小，选项B错误；根据x＝v t，y＝12at2及a＝qEm，得带电微滴的轨迹方程为y＝qEx22mv2，即运动轨迹是抛物线，与带电量有关，选项C正确，D错误．6．两平行金属板相距为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入电场，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA 间距为h，则此电子的初动能为( )A.edhUB.dUehC.eUdhD.eUhd解析：选D.电子从O点到达A点的过程中，仅在电场力作用下速度逐渐减小，根据动能定理可得－eU OA＝0－E k，因为U OA＝Udh，所以E k＝eUhd，故选D.☆7.图甲为示波管的原理图．如果在电极YY′之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是图A、B、C、D中的( )解析：选B.由题图乙及题图丙知，当U Y为正时，Y板电势高，电子向Y 偏，而此时U X为负，即X′板电势高，电子向X′板偏，故选B.8.(20xx·江苏天一中学高二测试)如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板．质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板．如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的1/2后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)( )A．使初速度减为原来的1/2B．使M、N间电压加倍C．使M、N间电压提高到原来的4倍D．使初速度和M、N间电压都减为原来的1/4解析：选B.由题意知，带电粒子在电场中做减速运动，在粒子恰好能到达N板时，由动能定理可得：－qU＝－12m v20要使粒子到达两极板中间后返回，设此时两极板间电压为U1，粒子的初速度为v1，则由动能定理可得：－q U12＝－12m v21联立两方程得：U12U＝v21v20可见，选项B符合等式的要求．故选B.9.竖直放置的平行金属板A、B连接一恒定电压，两个电荷M和N以相同的速率分别从极板A边缘和两板中间沿竖直方向进入板间电场，恰好从极板B边缘射出电场，如图所示，不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，下列说法正确的是( )A．两电荷的电荷量相等B．两电荷在电场中运动的时间相等C．两电荷在电场中运动的加速度相等D．两电荷离开电场时的速度大小相等解析：选B.由t＝Lv0知两电荷运动时间相等，故B正确；由y＝12at2和y M＝2y N知，两电荷加速度不等，故C错误；由a＝qEm知，仅当m M＝12m N时，两电荷量相等，故A错误；由v y＝at知，v yM≠v yN，则合速度不等，故D错误．故选B.☆10.如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板长为L .为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量hU2)，可采用的方法是( )A ．增大两板间的电势差U 2B ．尽可能使板长L 短些C ．尽可能使板间距离d 小一些D ．使加速电压U 1升高一些解析：选C.电子的运动过程可分为两个阶段，即加速和偏转．分别根据两个阶段的运动规律，推导出灵敏度⎝ ⎛⎭⎪⎫h U2的有关表达式，然后再判断选项是否正确，这是解决此题的基本思路．电子经电压U 1加速有eU 1＝12m v 20，电子经过偏转电场的过程有L ＝v 0t ，h ＝12at 2＝eU22md t 2＝U2L24dU1.由以上各式可得h U2＝L24dU1.因此要提高灵敏度，若只改变其中的一个量，可采取的办法为增大L ，或减小d ，或减小U 1.故选C.二、非选择题 11.在如图所示的示波器的电容器中，电子以初速度v 0沿着垂直场强的方向从O 点进入电场，以O 点为坐标原点，沿x 轴取OA ＝AB ＝BC ，再过点A 、B 、C 作y 轴的平行线与电子径迹分别交于M 、N 、P 点，求AM ∶BN ∶CP 和电子途经M 、N 、P 三点时沿x 轴的分速度之比．解析：电子在电场中做类平抛运动，即在x 轴分方向做匀速直线运动，故M 、N 、P 三点沿x 轴的分速度相等，v Mx ∶v Nx ∶v Px ＝1∶1∶1又OA ＝AB ＝BC 所以t OA ＝t AB ＝t BC根据电子沿－y 方向做匀加速运动，由y ＝12at 2得：AM ∶BN ∶CP ＝1∶4∶9.答案：1∶4∶9 1∶1∶1 ☆12.如图所示虚线MN 左侧有一场强为E 1＝E 的匀强电场，在两条平行的虚线MN 和PQ 之间存在着宽为L 、电场强度为E 2＝2E 的匀强电场，在虚线PQ 右侧相距为L 处有一与电场E 2平行的屏．现将一电子(电荷量为e ，质量为m )无初速度地放入电场E 1中的A 点，最后电子打在右侧的屏上，AO 连线与屏垂直，垂足为O ，求：(1)电子从释放到打到屏上所用的时间；(2)电子刚射出电场E 2时的速度方向与AO 连线夹角θ的正切值tan θ； (3)电子打到屏上的点P ′到点O 的距离x .解析：(1)电子在电场E 1中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a 1，时间为t 1，由牛顿第二定律和运动学公式得：a 1＝eE1m ＝eE mL 2＝12a 1t 21 v 1＝a 1t 1t 2＝2L v1运动的总时间为t ＝t 1＋t 2＝3mLeE.(2)设电子射出电场E 2时沿平行电场线方向的速度为v y ，根据牛顿第二定律得，电子在电场中的加速度为a 2＝eE2m ＝2eE mt 3＝L v1v y ＝a 2t 3tan θ＝vy v1解得：tan θ＝2.(3)如图，设电子在电场中的偏转距离为x 1x 1＝12a 2t 23tan θ＝x2L解得：x ＝x 1＋x 2＝3L .答案：(1)3mLeE(2)2 (3)3L。
人教版高中物理选修3-1第一章第9节带电粒子在电场中的运动
（精心整理，诚意制作）1．带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(仅受电场力)( ) A ．电势能增加，动能增加B ．电势能减小，动能增加C ．电势能和动能都不变D ．电势能不变，动能增加解析：粒子垂直于电场方向进入电场，沿电场方向电场力做正功，电势能减小，动能增加。
故正确答案为B 。
答案：B2．一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：粒子只受静电力作用，当此力为恒力时，可能做匀加速直线运动(F 与v 同向，或v 0＝0)，当恒力与v 0垂直时，粒子做类平抛运动——匀变速曲线运动；当静电力大小不变、方向始终指向一点且与速度垂直时，粒子做匀速圆周运动，例如，电子绕原子核的运动。
所以，只有A 是不可能的。
答案：A3．带电荷量为q 的α粒子，以初动能E k 从两平行金属板的正中央沿垂直于电场线的方向进入在这两板间存在的匀强电场中，恰从带负电金属板边缘飞出来，且飞出时动能变为2 E k ，则金属板间的电压为( )A.Ek qB.2Ekq C.Ek 2qD.4Ekq解析：该两板间电压为U ，由动能定理得：U2q＝E k末－E k初＝2E k－E k＝E k，故U＝2Ekq，B正确。
答案：B4．如图1所示，是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经过电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板的距离为d，电势差为U2，板长为L，为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量h/U2)可采用的方法是( )图1A．增大两板间的电势差U2B．尽可能使板长L短些C．尽可能使板间距离d小一些D．使加速电压U1升高一些解析：电子的运动过程可分为两个阶段，即加速和偏转。
(1)加速eU1＝12m v02，(2)偏转L＝v0t，h＝12at2＝eU22md t2。
综上得hU2＝L24U1d，因此要提高灵敏度需要增大L或减小U1，或减小d，故应选C。
【阶段检测】人教版物理选修3-1第一章第9节带电粒子在电场的运动练习题 含答案
1.如图2所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相同，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，由此可知( )A.三个等势面中，c等势面电势最高B.带电质点通过P点时电势能较大C.带电质点通过Q点时动能较大D.带电质点通过P点时加速度较大2.在x轴上关于原点对称的a、b两点处固定两个电荷量相等的点电荷，如图3所示的E－x图象描绘了x轴上部分区域的电场强度(以x轴正方向为电场强度的正方向)。
对于该电场中x轴上关于原点对称的c、d两点，下列结论正确的是( )图3A.两点场强相同，c点电势更高B.两点场强相同，d点电势更高C.两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势高D.两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势低3.如图5所示，两块相同的金属板正对着水平放置，板间距离为d。
当两板间加电压U从A点射入电场，经过一时，一个质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，以水平速度v段时间后从B点射出电场，A、B间的水平距离为L，不计重力影响。
求：图5(1)带电粒子从A 点运动到B 点经历的时间；(2)带电粒子经过B 点时速度的大小；(3)A 、B 间的电势差。
1.BCD2.A3.解析 (1)带电粒子在水平方向做匀速直线运动，从A 点到B 点经历时间t ＝L v 0。
(2)带电粒子在竖直方向做匀加速直线运动，板间场强大小E ＝U d ，加速度大小a ＝qE m＝qU md经过B 点时粒子沿竖直方向的速度大小v y ＝at ＝qU md ·L v 0带电粒子在B 点速度的大小v ＝v 20＋q 2U 2L 2m 2d 2v 20。
(3)粒子从A 点运动到B 点过程中，据动能定理得qU AB ＝12mv 2－12mv 20 A 、B 间的电势差U AB ＝12mv 2－12mv 20q ＝qU 2L 22md 2v 20。
答案 (1)L v 0(2)v 20＋q 2U 2L 2m 2d 2v 20 (3)qU 2L 22md 2v 20。
人教版高中物理选修3-1第一章第九节带电粒子在电场中的运动同步习题(附详解答案)
（精心整理，诚意制作）第一章第九节带电粒子在电场中的运动同步习题（附详解答案）夯实基础1.一带电粒子在电场中只受电场力作用时，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．匀速圆周运动答案：A解析：因为粒子只受到电场力的作用，所以不可能做匀速直线运动．2．如图所示，在场强为E，方向水平向右的匀强电场中，A、B为一竖直线上的两点，相距为L，外力F将质量为m，带电量为－q的微粒，从A点匀速移到B点，重力不能忽略，则下面说法中正确的是( )A．外力的方向水平B．外力的方向竖直向上C．外力的大小等于qE＋mgD．外力的大小等于(qE)2＋(mg)2答案：D解析：分析微粒受力，重力mg、电场力qE、外力F，由于微粒作匀速运动，三个力的合力为零，外力的大小和重力与电场力的合力大小相等．F＝(qE)2＋(mg)2F的方向应和重力与电场力的合力方向相反，选项D正确．3．平行板间加如图(a)所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况．如图(b)中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是( )答案：A解析：粒子在第一个T2内，做匀加速直线运动，T2时刻速度最大，在第二个T2内，电场反向，粒子做匀减速直线运动，到T时刻速度为零，以后粒子的运动要重复这个过程．4．(20xx·济南模拟)如图所示，质子(1H)和α粒子(42He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为( )A．1 1 B．1 2C．2 1 D．1 4答案：B解析：由y＝12EqmL2v20和E k0＝12m v20，得：y＝EL2q4Ek0可知，y与q成正比，B正确．5．如图所示，一电荷量为＋q，质量为m的带电粒子以初速度为v0，方向与极板平行射入一对平行金属板之间．已知两极板的长度l，相距为d，极板间的电压为U，试回答下列问题．(粒子只受电场力作用且上极板带正电)(1)粒子在电场中所受的电场力的大小为________，方向__________，加速度大小为__________，方向________．(2)粒子在x方向上做________运动，在电场中的运动时间为________．(3)粒子在y方向上做________运动，离开电场时，在y方向上偏离的距离为_ _______．当其他条件不变，d增大时偏离距离将________．(4)粒子离开电场时，在y方向上的分速度为________，如果偏转的角度为θ，那么tanθ＝________.当其他条件不变，U增大时θ角将________答案：(1)qUd垂直v0方向向下qUmd垂直v0方向向下(2)匀速直线lv0(3)初速度为零的匀加速直线ql22mv20dU减小(4)qlmv0dUqlmv20dU增大6．如图所示，abcd 是一个正方形盒子．cd 边的中点有一个小孔e .盒子中有沿ad 方向的匀强电场．一个质量为m 带电量为q 的粒子从a 处的小孔沿ab 方向以初速度v 0射入盒内，并恰好从e 处的小孔射出．(忽略粒子重力)求：(1)该带电粒子从e 孔射出的速度大小．(2)该过程中电场力对该带电粒子做的功．(3)若正方形的边长为l ，试求该电场的场强．答案：(1)17v 0 (2)8m v 20 (3)8mv20ql解析：(1)设粒子在e 孔的竖直速度为v y .则水平方向：l /2＝v 0t竖直方向：l ＝vy 2·t 得：v y ＝4v 0v e ＝v20＋v2y ＝17v 0(2)由动能定理得：W 电＝12m v 2e －12m v 20＝8m v 20 (3)由W 电＝Eq ·l 和W 电＝8m v 20得：E ＝8mv20ql. 7．如图所示是示波管工作原理示意图，电子经加速电压U 1加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏转量为h ，两平行板间的距离为d ，电势差为U 2，板长为l .为了提高示波管的灵敏度(单位偏转电压引起的偏转量)可采取哪些措施？解析：电子经U 1加速后，设以v 0的速度垂直进入偏转电场，由动能定理得：12m v 20－0＝eU 1①电子在偏转电场中运动的时间t 为：t ＝l v0② 电子在偏转电场中的加速度a 为：a ＝U2e dm③ 电子在偏转电场中的偏转量h 为：h ＝12at 2④ 由①②③④式联立解得到示波管的灵敏度h U2为：h U2＝l24dU1可见增大l 、减小U 1或d 均可提高示波管的灵敏度.能力提升1.(20xx·××市一中高二检测)如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电小球，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A、B、C三点( ) A．落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电B．三小球在电场中运动的时间相等C．三小球到达正极板时动能关系：E kA>E kB>E kCD．三小球在电场中运动的加速度关系：a A>a B>a C答案：A解析：带负电的小球受到的合力为：mg＋F电，带正电的小球受到的合力为：mg－F电，不带电小球仅受重力mg，小球在板间运动时间：t＝xv0，所以t C<t B<t A，故a C>a B>a A；落在C点的小球带负电，落在A点的小球带正电，落在B点的小球不带电．因为电场对带负电的小球C做正功，对带正电的小球A做负功，所以落在板上动能的大小：E kC>E kB>E kA.2．示波器是一种常用的电学仪器．可以在荧屏上显示出被检测的电压随时间的变化情况．电子经电压u1加速后进入偏转电场．下列关于所加竖直偏转电压u2、水平偏转电压u3与荧光屏上所得的图形的说法中正确的是( )A．如果只在u2上加上甲图所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(a)所示B．如果只在u3上加上乙图所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(b)所示C．如果同时在u2和u3上加上甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(c)所示D．如果同时在u2和u3上加上甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图(d)所示答案：ABD3．(20xx·××市一中高二检测)如图所示装置，从A板释放的一个无初速电子向B板方向运动，下列对电子的描述中错误的是( )A．电子到达B板时的动能是eUB．电子从B板到C板时动能变化为零C．电子到达D板时动能是3eUD．电子在A板和D板之间往复运动答案：C4．一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电量不变的小油滴．油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比．若两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降；若两极板间的电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升．若两极板间电压为－U，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是( )A．2v、向下 B．2v、向上C．3v、向下D．3v、向上答案：C解析：由题意知，未加电压时mg＝k v①加电压U时，电场力向上，设为F，则有F＝mg＋k v②当加电压(－U)时，电场力向下，匀速运动时有F＋mg＝k v′③联立①②③得：v′＝3v方向向下，C选项正确．5．如图所示，在两极板中间有一静止的电子，在交变电压作用下电子的运动情况是(不计重力，t＝0时，M板电势为正，板间距离足够长)( )A．一直向M板运动B．一直向N板运动C．先向M板运动，再一直向N板运动D．在M、N间做周期性的来回运动答案：D解析：0―→1s末，电子向左做匀加速直线运动，在1s末获得速度为v；1s 末―→2s末，电子向左做匀减速直线运动，2s末速度为0；2s末―→3s末，电子向右做匀加速直线运动，3s末电子获得速度v；3s末―→4s末电子向右做匀减速直线运动.4s末速度为零，刚好为一个周期．以后周而复始，所以，电子在M、N之间做周期性的来回运动．6．(新题快递)如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L＝0.4m，两板间距离d＝4×10－3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m ＝4×10－5kg ，电量q ＝＋1×10－8C.(g ＝10m/s 2)求：(1)微粒入射速度v 0为多少？(2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U 应取什么范围？答案：(1)10m/s (2)与负极相连 120V<U <200V解析：(1)L 2＝v 0t d 2＝12gt 2 可解得v 0＝L 2g d＝10m/s (2)电容器的上板应接电源的负极当所加的电压为U 1时，微粒恰好从下板的右边缘射出d 2＝12a 1⎝ ⎛⎭⎪⎫L v02 a 1＝mg －q U1d m解得：U 1＝120V当所加的电压为U 2时，微粒恰好从上板的右边缘射出d 2＝12a 2⎝ ⎛⎭⎪⎫L v02 a 2＝q U2d －mg m解得U 2＝200V 所以120V<U <200V.7．如图所示，为一个从上向下看的俯视图，在光滑绝缘的水平桌面上，固定放置一条光滑绝缘的挡板轨道ABCD ，AB 段为直线，BCD 段是半径为R 的一部分圆弧(两部分相切于B 点)，挡板处于场强为E 的匀强电场中，电场方向与圆的直径MN 平行．现使一带电量为＋q 、质量为m 的小球由静止从斜挡板内侧上某点释放，为使小球沿挡板内侧运动，最后从D 点抛出，试求：(1)小球从释放到N 点沿电场强度方向的最小距离s ；(2)在上述条件下小球经过N 点时对挡板的压力大小．解析：(1)根据题意分析可知，小球过M 点对挡板恰好无压力时，s 最小，根据牛顿第二定律有qE ＝m v2M R，。
人教版高二物理选修3-1第一章 1.9带电粒子在电场中的运动 课后训练题(含答案解析)
1.9 带电粒子在电场中的运动一、单选题1.如图，一充电后的平行板电容器的两极板相距l.在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q＞0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m、电荷量为－q的粒子.在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动.已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面.若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M∶m为()A． 3∶2B． 2∶1C． 5∶2D． 3∶12.如图所示，两平行金属板水平放置，板长为L，板间距离为d，板间电压为U，一不计重力、电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿两板的中线射入，恰好沿下板的边缘飞出，粒子通过平行金属板的时间为t，则()A．在时间内，电场力对粒子做的功为UqB．在时间内，电场力对粒子做的功为UqC．在粒子下落的前和后过程中，电场力做功之比为1∶1D．在粒子下落的前和后过程中，电场力做功之比为1∶23.如图甲所示，在距离足够大的平行金属板A、B之间有一电子，在A、B之间加上如图乙所示规律变化的电压，在t＝0时刻电子静止且A板电势比B板电势高，则()A．电子在A、B两板间做往复运动B．在足够长的时间内，电子一定会碰上A板C．当t＝时，电子将回到出发点D．当t＝时，电子的位移最大4.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，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θ变大的是()A．U1变大、U2变大B．U1变小、U2变大C．U1变大、U2变小D．U1变小、U2变小二、多选题5.(多选)如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出，不计重力的作用，则()A．它们通过加速电场所需的时间相等B．它们通过加速电场过程中动能的增量相等C．它们通过加速电场过程中速度的增量相等D．它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等6.(多选)带有等量异种电荷的平行金属板M、N水平放置，两个电荷P和Q以相同的速率分别从极板M边缘和两板中间沿水平方向进入板间电场，恰好从极板N边缘射出电场，如图所示．若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，下列说法正确的是()A．两电荷的电荷量可能相等B．两电荷在电场中运动的时间相等C．两电荷在电场中运动的加速度相等D．两电荷离开电场时的动能相等7.(多选)如图所示，六面体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料．ABCD面带正电，EFGH面带负电．从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是()A．三个液滴在真空盒中都做平抛运动B．三个液滴的运动时间一定相同C．三个液滴落到底板时的速率相同D．液滴C所带电荷量最多8.(多选)如图所示，平行直线表示电场线，但未标明方向，带电量为＋10－2C的微粒在电场中只受电场力作用，由A点移到B点，动能损失0.1 J，若A点电势为－10 V，则()A．B点的电势为0 VB．电场线方向从右向左C．微粒的运动轨迹可能是轨迹1D．微粒的运动轨迹可能是轨迹29.(多选)如图所示，一个质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为，仍能恰好穿过电场，则必须再使()A．粒子的电荷量变为原来的B．两板间电压减为原来的C．两板间距离增为原来的4倍D．两板间距离增为原来的2倍10.(多选)如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向源源不断地射入电场，粒子射入电场时的初动能均为E k0，已知t＝0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场．则()A．所有粒子都不会打到两极板上B．所有粒子最终都垂直电场方向射出电场C．运动过程中所有粒子的最大动能不可能超过2E k0D．只有t＝n(n＝0,1,2…)时刻射入电场的粒子才能垂直电场方向射出电场三、计算题11.一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示.AB与电场线夹角θ＝30°，已知带电粒子的质量m＝1.0×10－7kg，电荷量q＝1.0×10－10C，A、B相距L＝20 cm.(取g＝10 m/s2，结果保留两位有效数字)求：(1)说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由.(2)电场强度的大小和方向.(3)要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少？12.长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与下极板成30°角，如图所示，不计粒子重力，求：(1)粒子末速度的大小；(2)匀强电场的场强；(3)两板间的距离.13.如图所示，A、B两块带异号电荷的平行金属板间形成匀强电场，一电子以v0＝4×106m/s的速度垂直于场强方向沿中心线由O点射入电场，从电场右侧边缘C点飞出时的速度方向与v0方向成30°的夹角．已知电子电荷e＝1.6×10－19C，电子质量m＝0.91×10－30kg.求：(1)电子在C点时的动能是多少焦？(2)O、C两点间的电势差大小是多少伏？14.如图所示，有一电子(电荷量为e)经电压U0加速后，进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间．若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：(1)金属板AB的长度；(2)电子穿出电场时的动能．答案解析1.【答案】A【解析】因两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面，电荷量为q的粒子通过的位移为l，电荷量为－q的粒子通过的位移为l，由牛顿第二定律知它们的加速度分别为a1＝，a2＝，由运动学公式有l＝a1t2＝t2①l＝a2t2＝t2②得＝.B、C、D错，A对.2.【答案】C【解析】由类平抛规律，在时间t内有：L＝v0t，＝at2，在内有：y＝a()2，比较可得y＝，则电场力做的功为W＝qEy＝＝，所以A、B错误．粒子下落的前和后过程中电场力做的功分别为：W1＝qE×，W2＝qE×，所以W1：W2＝1∶1，所以C正确，D错误．3.【答案】B【解析】粒子先向A板做半个周期的匀加速运动，接着做半个周期的匀减速运动，经历一个周期后速度为零，以后重复以上过程，运动方向不变，选B.4.【答案】B【解析】设电子被加速后获得初速度v0，则由动能定理得：qU1＝mv①若极板长为l，则电子在电场中偏转所用时间：t＝②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：a＝＝③电子射出偏转电场时，平行于电场方向的速度：v y＝at④由①②③④可得：v y＝又有：tanθ＝＝＝＝故U2变大或U1变小都可能使偏转角θ变大，故选项B正确，选项A、C、D错误．5.【答案】BD【解析】由于电量和质量相等，因此产生的加速度相等，初速度越大的带电粒子经过电场所用时间越短，A错误；加速时间越短，则速度的变化量越小，C错误；由于电场力做功W＝qU与初速度及时间无关，因此电场力对各带电粒子做功相等，则它们通过加速电场的过程中电势能的减少量相等，动能增加量也相等，B、D正确．6.【答案】AB【解析】两个电荷在电场中做类平抛运动，将它们的运动分解为沿水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动．设板长为L，粒子的初速度为v0，则粒子运动时间为t＝，L、v0相同，则时间相同．故B正确．竖直方向的位移为y＝at2，a＝，则y＝t2，E、t相同，y不同，因m的大小关系不清楚，q有可能相等．故A正确．由于位移为y＝at2，t相同，y不同，a不等，故C错误．根据动能定理，E k－mv＝qEy则E k＝mv＋qEy，故D错误．7.【答案】BD【解析】三个液滴在水平方向受到电场力作用，水平方向不是匀速直线运动，所以三个液滴在真空盒中不是做平抛运动，选项A错误．由于三个液滴在竖直方向做自由落体运动，三个液滴的运动时间相同，选项B正确．三个液滴落到底板时竖直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三个液滴落到底板时的速率不相同，选项C错误．由于液滴C在水平方向位移最大，说明液滴C在水平方向加速度最大，所带电荷量最多，选项D正确．8.【答案】ABC【解析】由动能定理可知WE＝ΔE k＝－0.1 J；可知粒子受到的电场力做负功，故粒子电势能增加，B点的电势高于A点电势；而电场线由高电势指向低电势，故电场线向左，故B正确；A、B两点的电势差UAB＝＝－10 V，则UA－UB＝－10 V．解得UB＝0 V；故A正确；若粒子沿轨迹1运动，A点速度沿切线方向向右，受力向左，故粒子将向上偏转，故C正确；若粒子沿轨迹2运动，A点速度沿切线方向向右上，而受力向左，故粒子将向左上偏转，故D错误．9.【答案】AD【解析】粒子恰好穿过电场时，它沿平行板的方向发生位移L所用时间与垂直板方向上发生位移所用时间t相等，设板间电压为U，则有：＝··()2，得时间t＝＝.当入射速度变为，它沿平行板的方向发生位移L所用时间变为原来的2倍，由上式可知，粒子的电荷量变为原来的或两板间距离增为原来的2倍时，均使粒子在与垂直板方向上发生位移所用时间增为原来的2倍，从而保证粒子仍恰好穿过电场，因此选项A、D正确．10.【答案】ABC【解析】粒子在平行极板方向不受电场力，做匀速直线运动，故所有粒子的运动时间相同；t＝0时刻射入电场的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，沿上板右边缘垂直电场方向射出电场，说明竖直方向分速度变化量为零，故运动时间为周期的整数倍；所有粒子最终都垂直电场方向射出电场；由于t＝0时刻射入的粒子在竖直方向始终做单向直线运动，竖直方向的分位移最大，故所有粒子最终都不会打到极板上；故A、B正确，D错误；t＝0时刻射入的粒子竖直方向的分位移为；有：＝·由于L＝d故：v y m＝v0故E k′＝m(v＋v)＝2E k0，故C正确．11.【答案】(1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动，在垂直于AB方向上的重力和电场力必等大反向，可知电场力的方向水平向左，如图所示，微粒所受合力的方向由B指向A，与初速度v A方向相反，微粒做匀减速运动.(2)E＝×104N/C，电场强度的方向水平向左.(3)v A＝2m/s.【解析】(1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动，在垂直于AB方向上的重力和电场力必等大反向，可知电场力的方向水平向左，如图所示，微粒所受合力的方向由B指向A，与初速度v A方向相反，微粒做匀减速运动.(2)在垂直于AB方向上，有qE sinθ－mg cosθ＝0所以电场强度E＝×104N/C，电场强度的方向水平向左.(3)微粒由A运动到B时的速度v B＝0时，微粒进入电场时的速度最小，由动能定理得，－(mgL sinθ＋qEL cosθ)＝0－mv，代入数据，解得v A＝2m/s.12.【答案】(1)(2)(3)L【解析】(1)粒子离开电场时，合速度与水平方向夹角为30°，由几何关系得合速度：v＝＝.(2)粒子在匀强电场中做类平抛运动，在水平方向上：L＝v0t，在竖直方向上：v y＝at，v y＝v0tan 30°＝，由牛顿第二定律得：qE＝ma解得：E＝.(3)粒子做类平抛运动，在竖直方向上：d＝at2，解得：d＝L.13.【答案】(1)9.7×10－18J(2)15.2 V【解析】(1)依据几何三角形解得：电子在C点时的速度为：v＝①而E k＝mv2②联立①②得：E k＝m()2≈9.7×10－18J.(2)对电子从O到C，由动能定理，有eU＝mv2－mv③联立①③得：U＝≈15.2 V.14.【答案】(1)d(2)e(U0＋)【解析】(1)设电子飞离加速电场时的速度为v0，由动能定理得eU0＝mv①设金属板AB的长度为L，电子偏转时间t＝②电子在偏转电场中产生偏转加速度a＝③电子在电场中的侧位移y＝d＝at2④联立①②③④得：L＝d.(2)设电子穿出电场时的动能为E k，根据动能定理得E k＝eU0＋e＝e(U0＋)．。
人教版 选修3-1 高二(上 )第一章 9. 带电粒子在电场中的运动 课后作业
A．小球水平位移x1与x2的比值1：3 B．小球水平位移x1与x2的比值1：4 C．小球落到B点时的动能32J D．小球从A点运动到B点的过程中最小动能为6J
9. 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．带电微粒只在静电力的作用下由静止开始运动，则下列说法中正 确的是( )
11. 长为l的平行金属板，板门形成匀强电场，一个带电为＋q、质量为m的带电粒子，以初速 紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场，刚好从 下板边缘射出，末速度恰与下板成30°，如图所示。求： (1)粒子末速度的大小； (2)匀强电场的场强；
(3)两板间的距离d。
12. 如图所示，在
的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在平
A．板间电场强度大小为mg/q B．板间电场强度大小为mg/2q C．质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时间相等 D．质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间
8. 在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示．小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线 上，M为轨迹的最高点．小球抛出时的动能为8.0J，在M点的动能为6.0J，不计空气的阻力．则（ ）
面与电场线平行，其半径
，一带正电荷
的小滑块质量为
，与水平轨道间的动摩擦因数
，取
，求：
（1）要小滑块能运动到圆轨道的最高点L，滑块应在水平轨道上离N点多远处释放？
（2）这样释放的小滑块通过P点时对轨道的压力是多大？ 为半圆轨道中点
人教版 选修3-1 高二（上 ）第一章 9. 带电粒子在电场中的运动 课后作业
A．微粒在0～1 s内的加速度与1～2 s内的加速度相同 B．微粒将沿着一条直线运动
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第一章 静电场 9带电粒子在电场中的运动
A 级 抓基础
1．关于带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动情况，下列说法正确的是( ) A ．一定是匀变速运动 B ．不可能做匀减速运动 C ．一定做曲线运动
D ．可能做匀变速直线运动，不可能做匀变速曲线运动 答案：A
2．带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(除电场力外不计其他力的作用)( ) A ．电势能增加，动能增加 B ．电势能减小，动能增加 C ．电势能和动能都不变 D ．上述结论都不正确 答案：B
3.两平行金属板相距为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入电场，最远到达A 点，然后原路返回，如图所示，OA 间距为h ，则此电子的初动能为( )
A.edh U
B.dU eh
C.
eU dh
D.
eUh d
解析：电子从O 点到达A 点的过程中，仅在电场力作用下速度逐渐减小，根据动能定理可得－eU OA ＝0－E k ，因为U OA ＝U d h ，所以E k ＝
eUh
d
，故选D. 答案：D
4．(多选)如图所示，有一质量为m 、带电荷量为q 的油滴，被置于竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中．设油滴是从两板中间位置，并以初速度为零进入电场的，可以判定( )
A ．油滴在电场中做抛物线运动
B ．油滴在电场中做匀加速直线运动
C ．油滴打在极板上的运动时间只取决于电场强度和两板间距离
D ．油滴打在极板上的运动时间不仅决定于电场强度和两板间距离，还取决于油滴的比荷
解析：粒子从静止开始，受重力和电场力作用，两个力都是恒力，所以合力是恒力，粒子在恒力作用下做初速度为零的匀加速直线运动，选项B 、D 对．
答案：BD
5.如图所示，电荷量为－e 、质量为m 的电子从A 点沿与电场垂直的方向进入匀强电场，初速度为v 0，当它通过电场B 点时，速度与场强方向成150°角，不计电子的重力，求A 、
B 两点间的电势差．
解析：电子进入匀强电场后在电场力作用下做匀变速曲线运动．根据运动的分解可知，电子在垂直于场强方向上做匀速直线运动．将B 点的速度分解(如图)．
v ＝
v 0
cos 60°
＝2v 0. 电子从A 运动到B ，由动能定理得－eU AB ＝12mv 2－12mv 20，U AB ＝－3mv 2
2e
.
B 级 提能力
6.如图所示，电场强度大小为E 、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd ，水平边ab 长为s ，竖直边ad 长为h .质量均为m 、带电荷量分别为＋q 和－q 的两粒子，由a 、
c 两点先后沿ab 和c
d 方向以速率v 0进入矩形区域(两粒子不同时出现在电场中)．不计重
力，若两粒子轨迹恰好相切，则v 0等于( )
A.s 2 2qE
mh
B.s 2 qE mh
C.s
4
2qE
mh
D.s
4
qE mh
解析：根据对称性，两粒子轨迹的切点位于矩形区域abcd 的中心，则在水平方向有1
2s
＝v 0t ，在竖直方向有12h ＝12·qE m ·t 2，解得v 0＝
s
2
qE
mh
.故选项B 正确，选项A 、C 、D 错误． 答案：B
7．在如图所示平行板电容器A 、B 两板上加上如图所示的交变电压，开始B 板的电势比A 板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力) ( )
A ．电子先向A 板运动，然后向
B 板运动，再返回A 板做周期性来回运动 B ．电子一直向A 板运动
C ．电子一直向B 板运动
D ．电子先向B 板运动，然后向A 板运动，再返回B 板做周期性来回运动 答案：C
8.如图所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v 0的带电微粒，恰能沿图示虚线由A 向B 做直线运动．那么( )
A ．微粒带正、负电荷都有可能
B ．微粒做匀减速直线运动
C ．微粒做匀速直线运动
D ．微粒做匀加速直线运动 答案：B
9．如图所示，有一带电粒子贴着A 板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U 1时，。