安徽省阜阳市阜阳三中物理第十章 静电场中的能量精选测试卷

安徽省阜阳市阜阳三中物理第十章 静电场中的能量精选测试卷
一、第十章 静电场中的能量选择题易错题培优（难）
1．在真空中有水平放置的两个平行、正对金属平板，板长为l ，两板间距离为d ，在两极板间加一交变电压如图乙，质量为m ，电荷量为e 的电子以速度v 0 （v 0接近光速的1/20）从两极板左端中点沿水平方向连续不断地射入两平行板之间．若电子经过两极板间的时间相比交变电流的周期可忽略不计，不考虑电子间的相互作用和相对论效应，则（ ）
A ．当U m ＜22
2
md v el 时，所有电子都能从极板的右端射出 B ．当U m ＞22
2
md v el 时，将没有电子能从极板的右端射出
C ．当22
2
2m md v U el =时，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之
比为1：2
D ．当22
2
2m md v U el
=
时，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为12【答案】A 【解析】
A 、
B 、当由电子恰好飞出极板时有：l =v 0t ，
2
122d at =，m eU a md
=由此求出：22
2
m md v U el =
，当电压大于该最大值时电子不能飞出，故A 正确，B 错误；C 、当2222m md v U el =
，一个周期内有12的时间电压低于临界电压22
2
md v el ，因此有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为1：1，故C 错误,D 、若
22
2
2m md v U el
=
，有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出的时间之比为21
121
=-，则D 选项错误．故选A ． 【点睛】该题考查了带电粒子的类平抛运动，和平抛运动具有相同规律，因此熟练掌握平抛运动规律是解决这类问题的关键．
2．如图所示，分别在M 、N 两点固定放置两个点电荷+Q 和-2Q ，以MN 连线的中点O 为
圆心的圆周上有A 、B 、C 、D 四点，COD 与MN 垂直，规定无穷远处电势为零，下列说法正确的是( )
A ．A 点场强与
B 点场强相等 B ．
C 点场强与
D 点场强相等 C ．O 点电势等于零 D ．C 点和D 点电势相等 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A 、由于2Q ＞Q ，A 点处电场线比
B 点处电场线疏，A 点场强小于B 点场强；故A 错误． B 、由于电场线关于MN 对称，
C 、
D 两点电场线疏密程度相同，则C 点场强等于D 点场强，但方向与两个电荷的连线不平行，故电场强度的方向不同，故电场强度大小相等，但方向不相同；故B 错误．
C 、根据等量异种电荷的对称性可知过O 点的中垂线与电场线垂直，中垂线为等势线，O 点的电势为零，现在是不等量的异种电荷，过O 点中垂线不再是等势线，O 点电势不为零，由U E d =⋅可知左侧的平均场强小，电势降低的慢，则零电势点在O 点右侧；C 错误．
D 、沿着电场线电势逐渐降低，结合电场分布的上下对称可知0C D ϕϕ=>；D 正确． 故选D ． 【点睛】
本题考查判断电势、场强大小的能力，往往画出电场线，抓住电场线分布的特点进行判断．
3．一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动，取该直线为x 轴，起始点O 为坐标原点，其电势能p E 与位移x 的关系如图所示，下列图象中合理的是( )
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
粒子仅受电场力作用，做初速度为零的加速直线运动，电场力做功等于电势能的减小量，故：
P
E F x
∆=
∆ 即p E x -图象上某点的切线的斜率表示电场力；
A.p E x - 图象上某点的切线的斜率表示电场力，故电场力逐渐减小，根据
F E q
=
故电场强度也逐渐减小，故A 错误； B.根据动能定理，有：
k F x E ⋅∆=∆
故k E x -图线上某点切线的斜率表示电场力；由于电场力逐渐减小，与B 图矛盾，故B 错误；
C.按照C 图，速度随着位移均匀增加，根据公式
22
02v v ax -=
匀变速直线运动的2x v ﹣图象是直线，题图v x -图象是直线；相同位移速度增加量相等，又是加速运动，故增加相等的速度需要的时间逐渐减小，故加速度逐渐增加；而电场力减小导致加速度减小；故矛盾，故C 错误； D.粒子做加速度减小的加速运动，故D 正确．
4．空间存在一静电场，电场中的电势φ随x (x 轴上的位置坐标)的变化规律如图所示，下列说法正确的是( )
A．x = 4 m处的电场强度可能为零
B．x = 4 m处电场方向一定沿x轴正方向
C．沿x轴正方向，电场强度先增大后减小
D．电荷量为e的负电荷沿x轴从0点移动到6 m处，电势能增大8 eV
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
φ 图象的斜率等于电场强度，知x=4 m处的电场强度不为零，选项A错误；B、A、由x
从0到x=4 m处电势不断降低，但x=4 m点的电场方向不一定沿x轴正方向，选项B错误；C、由斜率看出，沿x轴正方向，图象的斜率先减小后增大，则电场强度先减小后增大，选项C错误；D、沿x轴正方向电势降低，某负电荷沿x轴正方向移动，电场力做负功，从O点移动到6m的过程电势能增大8 eV，选项D正确．故选D．
【点睛】
本题首先要读懂图象，知道φ-x图象切线的斜率等于电场强度，场强的正负反映场强的方向，大小反映出电场的强弱．
5．在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104N/C的匀强电场．在场中有一根长L=2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系质量为0.04kg的带电小球，它静止时细线与竖直方向成37°角．如图所示，给小球一个初速度让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点，下列说法正确的是
(cos37°=0.8，g=10m/s2)
A．小球所带电量为q=3.5×10-5C
B．小球恰能做圆周运动动能最小值是0.96J
C．小球恰能做圆周运动的机械能最小值是1.54J
D．小球恰能做圆周运动的机械能最小值是0.5J
【答案】C
【解析】
对小球进行受力分析如图所示：
根据平衡条件得：37mgtan qE ︒=，解得：537310mgtan q C E
-︒
=
=⨯，故A 错误；由于重力和电场力都是恒力，所以它们的合力也是恒力
在圆上各点中，小球在平衡位置A 点时的势能（重力势能和电势能之和）最小，在平衡位置的对称点B 点，小球的势能最大，由于小球总能量不变，所以在B 点的动能kB E 最小，对应速度B v 最小，在B 点，小球受到的重力和电场力，其合力作为小球做圆周运动的向心
力，而绳的拉力恰为零，有：0.40.5370.8
mg F N cos =
==︒合，而2
B
v F m L =合，所以211
0.522
KB B E mv F L J =
==合，故B 错误；由于总能量保持不变，即k PG PE E E E C ++=（C 为恒量）．所以当小球在圆上最左侧的C 点时，电势能PE E 最
大，机械能最小，由B 运动到A ，()PA PB W E E =--合力，·
2W F L =合合力，联立解得：2PB E J =，总能量 2.5PB kB E E E J =+=，由C 运动到
A ，()21370.96P W F L sin J W E =+︒==电电电，，所以C 点的机械能为
2 1.54?P C E E E J 机=-=，即机械能的最小值为1.54J ，故C 正确，D 错误；故选C ．
【点睛】根据小球在平衡位置合力为0，可以求出小球所受的电场力从而得出小球的带电荷量；根据小球恰好在竖直面内做圆周运动这一临界条件，知，在平衡位置处合外力提供圆周运动的向心力从而求出小球动能的最小值．抓住小球能量守恒，电势能最大处小球的机械能最小，根据做功情况分析．
6．如图所示，在方向水平向右的匀强电场中，细线一端固定，另一端拴一带正电小球，使球在竖直面内绕固定端O 做圆周运动。

不计空气阻力，静电力和重力的大小刚好相等，细线长为r 。

当小球运动到图中位置A 时，细线在水平位置，拉力F T =3mg 。

重力加速度大小
为g，则小球速度的最小值为 ()
A．2gr B．2gr C．(6-22)gr D．(6+22)gr 【答案】C
【解析】
【详解】
由题意可知：
qE=mg，
tanθ=qE
mg
=1，
解得：
θ=45°，
在A位置，由牛顿第二定律得：
F T+qE=m
2
A
v
r
，
解得：
v A gr
小球在图示B位置速度最小，从A到B过程，由动能定理得：
-mgr cosθ+qEr（1-sinθ）=1
2
mv B2-
1
2
mv A2，
解得，小球的最小速度：
v B(622)gr
；
故ABD错误，C正确额。

故选C。

【点睛】
本题考查了求小球的最小速度，分析清楚小球运动过程、知道小球在何处速度最小是解题的前提与关键，应用动能定理与牛顿第二定律可以解题．
7．两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结，置于场强为E的匀强电场中，小球1和2
均带正电，电量分别为和（＞）．将细线拉直并使之与电场方向平行，如图所示．若将两小球同时从静止状态释放，则释放后细线中的张力T为（不计重力及两小球间的库仑力）
A．T=（－）E
B．T=（－）E
C．T=（+）E
D．T=（+）E
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
将两个小球看做一个整体，整体在水平方向上只受到向右的电场力，故根据牛顿第二定律可得，对小球2分析，受到向右的电场力，绳子的拉力，由于，球1受到向右的电场力大于球2向右的电场力，所以绳子的拉力向右，根据牛顿第二定律有，联立解得，故A正确；
【点睛】
解决本题关键在于把牛顿第二定律和电场力知识结合起来，在研究对象上能学会整体法和隔离法的应用，分析整体的受力时采用整体法可以不必分析整体内部的力，分析单个物体的受力时就要用隔离法．采用隔离法可以较简单的分析问题
8．如右图所示，P、Q为两个等量的异种电荷，以靠近P点的O点为原点，沿两电荷的连线建立x轴，沿直线向右为x轴正方向，一带正电的粒子从O点由静止开始在电场力作用下运动到A点，已知A点与O点关于PQ两电荷连线的中点对称，粒子的重力忽略不计，在从O到A的运动过程中，下列关于粒子的运动速度v和加速度a随时间t的变化，粒子的动能E k和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线肯定错误的是（）
A ．A
B ．B
C ．C
D ．D
【答案】ABD 【解析】 【详解】
等量异种电荷的电场线如图所示．
沿两点电荷连线从O 到A ，电场强度先变小后变大，一带正电的粒子从O 点由静止开始在电场力作用下运动到A 点的过程中，电场力一直做正功，粒子的速度一直在增大．电场力先变小后变大，则加速度先变小后变大．v-t 图象切线的斜率先变小后变大，该图是不可能的，故A 符合题意．根据沿着电场线方向电势逐渐降低，电场强度为E x
ϕ
=
，E 先减小
后增大，所以φ-x 图象切线的斜率先减小后增大，则B 图不可能，故B 符合题意；加速度先变小后变大，方向不变，C 图是可能的，故C 不符合题意．粒子的动能 E k =qEx ，电场强度先变小后变大，则E k -x 切线的斜率先变小后变大，则D 图不可能．故D 符合题意．则选ABD ． 【点睛】
该题要掌握等量异种电荷的电场线的特点，结合物理规律分析图象切线斜率如何变化是解答的关键，不能只定性分析，那样会认为BD 是正确的．
9．如图，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m 的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F 将小球向下压至某位置静止．现撤去F ，使小球沿竖直方向运动，在小球由静止到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W 1和W 2，小球离开弹簧时的速度为v ，不计空气阻力，则上述过程中
A ．小球的重力势能增加－W 1
B ．弹簧对小球做的功为
12mv 2
-W 2-W 1 C ．小球的机械能增加W 1＋
12
mv 2 D ．小球与弹簧组成的系统机械能守恒 【答案】AB 【解析】
A 、重力对小球做功为W 1，重力势能增加-W 1；故A 正确．
B 、电场力做了W 2的正功，则电势能减小W 2；故B 正确．
C 、根据动能定理得，2
121=
2
W W W mv ++弹，因为除重力以外其它力做功等于小球机械能的增量，则机械能的增量为2
211=
2
W W mv W +-弹；故C 错误．D 、对小球和弹簧组成的系统，由于有电场力做功，则系统机械能不守恒．故D 错误．故选AB ．
【点睛】解决本题的关键掌握功能关系，知道重力做功等于重力势能的减小量，电场力做功等于电势能的减小量，除重力以外其它力做功等于机械能的增量．
10．一个电子在电场力作用下做直线运动（不计重力）。

从0时刻起运动依次经历0t 、
02t 、03t 时刻。

其运动的v t -图象如图所示。

对此下列判断正确的是（ ）
A ．0时刻与02t 时刻电子在同一位置
B ．0时刻、0t 时刻、03t 时刻电子所在位置的电势分别为0ϕ、1ϕ、3ϕ，其大小比较有
103ϕϕϕ>>
C ．0时刻、0t 时刻、03t 时刻电子所在位置的场强大小分别为0E 、1E 、3E ，其大小比较有301E E E <<
D ．电子从0时刻运动至0t 时刻，连续运动至03t 时刻，电场力先做正功后做负功 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】
A ．电子只受电场力作用沿直线运动，该直线为一条电场线。

结合其v t -图象知其运动情
景如图所示。

则0时刻与02t 时刻电子在同一位置。

所以A 正确；
B ．电子受电场力向左，则场强方向向右，沿电场线方向电势逐渐降低，则有
103ϕϕϕ<<
所以B 错误；
C ．v t -图象的斜率为加速度。

由图象知00t →过程加速度增大，003t t →过程加速度减小。

又有
qE ma =
则有
301E E E <<
所以C 正确；
D ．由图象知00t →过程速度减小，003t t →过程速度增大，则其动能先减小、后增大。

由动能定理知电场力先做负功，后做正功。

所以D 错误。

故选AC 。

11．如图所示，ABC 是处于竖直平面内的光滑、绝缘斜劈，30C ∠=︒、60B ∠=︒，D 为AC 中点；质量为m 带正电的小滑块沿AB 面由A 点静止释放,滑到斜面底端B 点时速度为
0v ，若空间加一与ABC 平面平行的匀强电场，滑块仍由静止释放，沿AB 面滑下，滑到斜
面底端B 点时速度为02v ，若滑块由静止沿AC 面滑下，滑到斜面底端C 点时速度为
03v ，则下列说法正确的是（ ）
A ．电场方向由A 指向C
B ．B 点电势与D 点电势相等
C ．滑块滑到
D 点时机械能增加了
201
2
mv D ．小滑块沿AB 面、AC 面滑下过程中电势能变化值之比为2:3 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
B ．无电场时由A 到B;
201
2
mgh mv =
① 有电场时由A 到B
201
)2
E mgh W m +=
② 有电场时由A 到C
201
)2E
mgh W m +=' ③ 由①②③可得
201
2
E W mv =
20E W mv '=
又因为
E AB W qU = E
AC W qU '= 则
1
2
AB AC U U =
则D 点与B 点电势相等,故B 正确；
A ．AC 与BD 不垂直，所以电场方向不可能从由A 指向C ，故A 错误； C ．因D 为AC 的中点,则滑到D 点电场力做功为到滑到C 点的一半,为201
2
mv ，则机械能增加了
201
2
mv ，则C 正确； D ．根据201
2
E W mv =，20E W mv '=知电势能变化量之比为1:2，故D 错误； 故选BC 。

点睛：由动能定理确定出由A 到B 电场力做的功和由A 到C 电场力做的功,确定出AC 与AB 间的电势差,从而确定出BC 的电势的大小关系.由动能定理可求现到D 点的机械能的增加量.通过对做功的分析,要抓住小球在运动的过程中,重力做功,电场力就做正功,由动能定理确定功的值.
12．如图所示，一水平面．．．内的半圆形玻璃管，内壁光滑，在两管口分别固定带正电的点电荷Q 1、Q 2，管内靠近Q 1处有一带正电的小球(带电量很小)，小球由静止开始释放，经过管内b 点时速度最大，经过a 、c 两点时速度的大小相等，整个运动过程中小球的电荷量保持不变。

下面关于a 、c 两点的电势及b 点场强的判断正确的是：( )
A ．φa ＝φc
B ．φa ＞φc
C ．b 点的场强为E 1
D ．b 点的场强为
E 2 【答案】AC 【解析】 【详解】
AB.据题，小球a 、c 两点时速度的大小相等，动能相等，根据能量守恒定律知小球在a 、c 两点的电势能相等，故φa =φc ；故A 正确，B 错误.
CD.据题，小球经过管内b 点时速度最大，沿圆周切向的合力为零，再结合电场的叠加原理知b 点的场强为E 1；故C 正确，D 错误.
13．如图所示，在竖直平面内有一边长为L 的正方形区域处在场强为E 的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行．一质量为m 、带电量为q 的小球由某一边的中点，以垂直于该边的水平初速V 0进入该正方形区域．当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有的动能可能为（ ）
A ．可能等于零
B ．可能等于201
2
mv C ．可能等于12mv 02+12qEL -1
2
mgL D ．可能等于
12mv 02+23qEL +1
2
mgL 【答案】BCD 【解析】 【分析】
要考虑电场方向的可能性，可能平行于AB 向左或向右，也可能平行于AC 向上或向下．分析重力和电场力做功情况，然后根据动能定理求解． 【详解】
令正方形的四个顶点分别为ABCD ，如图所示
若电场方向平行于AC：
①电场力向上，且大于重力，小球向上偏转，电场力做功为1
2
qEL，重力做功为-
1
2
mg，根
据动能定理得：E k−1
2
mv02＝
1
2
qEL−
1
2
mgL，即E k＝
1
2
mv02+
1
2
qEL−
1
2
mgL
②电场力向上，且等于重力，小球不偏转，做匀速直线运动，则E k=1
2
mv02．
若电场方向平行于AC，电场力向下，小球向下偏转，电场力做功为1
2
qEL，重力做功为
1 2mgL，根据动能定理得：E k−
1
2
mv02＝
1
2
qEL+
1
2
mgL，即E k＝
1
2
mv02+
1
2
qEL+
1
2
mgL．
由上分析可知，电场方向平行于AC，粒子离开电场时的动能不可能为0．
若电场方向平行于AB：
若电场力向右，水平方向和竖直方向上都加速，粒子离开电场时的动能大于0．若电场力
向右，小球从D点离开电场时，有E k−1
2
mv02＝qEL+
1
2
mgL则得E k＝
1
2
mv02+qEL+
1
2
mgL
若电场力向左，水平方向减速，竖直方向上加速，粒子离开电场时的动能也大于0．故粒子离开电场时的动能都不可能为0．故BCD正确，A错误．故选BCD．
【点睛】
解决本题的关键分析电场力可能的方向，判断电场力与重力做功情况，再根据动能定理求解动能．
14．如图所示，一个竖直放置的平行板电容器，充电后，左板上电荷量为-Q，板间可看成匀强电场．一个带电荷量为-q的油滴，从O点以速度v射入板间，v的方向与电场线成θ角，已知油滴的质量为m，测得油滴到达运动轨迹的最高点时，它的速度大小又为v，并恰好垂直打到平行板上，则以下说法中正确的是（）
A．油滴最后打在左板上
B ．最高点处（设为N ）与O 点的电势差为22sin 2NO mv U q
θ=
C ．板间的电场强度1sin mg cos E q θθ
+=
（）
D ．如果两板间距离变小，O 到右板的距离不变，则最高点处（设为N ）的位置不变 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】
A ．因油滴到达最高点N 时速度大小为v ，方向水平，对O →N 过程用动能定理有
W G +W 电=0
所以电场力一定做正功，油滴带负电，则最高位置一定在O 点的右上方，即垂直打到右板上，A 错误．
B ．对油滴，在水平方向，由动能定理得
qU NO =mgh
在竖直方向上油滴做初速为v sin θ的竖直上抛运动，则有
(v sin θ)2=2gh
即
22sin 2NO
mv U q
θ=
故B 正确．
C ．油滴由O N →的运动时间为
sin v t g
θ
=
水平方向的位移
2cos (1cos )sin 22v v v d t g
θθθ--==
电场强度大小
sin (1cos )
U mg E d q θ
θ=
=- 故C 错误．
D ．因最高点N 与出发点O 的电势差
22sin 2NO
mv U q
θ=
与场强无关，故改变电场强度而O 点到右板的距离不变，N 点的位置不变，则D 正确． 故选BD ． 【点睛】
本题考查了动能定理的应用，考查了求电场强度大小问题，运用运动的合成与分解观点分
析清楚油滴的运动过程是解题的前提与关键，应用动能定理、运动学公式与匀强电场场强
与电势差的关系可以解题．
15．如图所示,在竖直平面内xOy坐标系中分布着与水平方向成45°夹角的匀强电场,将一质量为m、带电荷量为q的小球,以某一初速度从O点竖直向上抛出,它的轨迹恰好满足抛物线方程2
y kx
=2,且小球通过点11,
P
k k
⎛⎫
⎪
⎝⎭
，已知重力加速度为g,则（）
A．电场强度的大小为
mg
q
B
2g
k
C．小球通过点P时的动能为
5
4
mg
k
D．小球从O点运动到P点的过程中电势能减少
2mg
k
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】
小球以某一初速度从O点竖直向上抛出，它的轨迹恰好满足抛物线方程2
y kx
=，说明小
球做类平抛运动，则电场力与重力的合力沿y轴正方向，竖直方向：45
qEsin mg
=，故电场强度的大小为
2mg
E
q
=，故A错误；小球受到的合力：
45
F qEcos mg ma
===
合
，所以a=g，由平抛运动规律有：2
111
2
k k
v t gt
==
，，得初速
度大小为
02
g
v
k
=，故B错误；由于2
111
2
k k
v t gt
==
，，又0
1
2
y
v
v
=，所以通过点P时的
动能为：222
15
1
()
24
2y
mg
mv m v v
k
=+=，故C正确；小球从O到P电势能减少，且减少的电势能等于电场力做的功，即：
1
·2
45
E
qE mg
k
W
cos k
==，故D正确．故选CD．
【点睛】
结合小球运动的特点与平抛运动的方程，判断出小球在竖直方向受到重力与电场力在竖直方向的分力大小相等，方向相反，由此求出电场力的大小，再由F=qE即可求出电场强度；
由平抛运动的方程即可求出平抛运动的初速度，以及到达P 时的速度；由动能定理即可求出电势能的变化．
二、第十章 静电场中的能量解答题易错题培优（难）
16．如图所示，两平行金属板A 、B 长L=8cm ，两板间距离d=8cm ，A 板比B 板电势高300V ，一不计重力的带正电的粒子电荷量q ＝10-10C ，质量m ＝10-20kg ，沿电场中心线RD 垂直电场线飞入电场，初速度v 0＝2×106m/s ，粒子飞出平行板电场后可进入界面MN 、PS 间的无电场区域．已知两界面MN 、PS 相距为12cm ，D 是中心线RD 与界面PS 的交点．
（1）粒子穿过MN 时偏离中心线RD 的距离以及速度大小？ （2）粒子到达PS 界面时离D 点的距离为多少？
（3）设O 为RD 延长线上的某一点，我们可以在O 点固定一负点电荷，使粒子恰好可以绕O 点做匀速圆周运动，求在O 点固定的负点电荷的电量为多少？（静电力常数k = 9．0×109N·m 2/C 2，保留两位有效数字） 【答案】（1），
（2）
（3）
【解析】 【分析】 【详解】
（1）粒子进入A 、B 后应做类平抛运动，设在A 、B 板间运动时加速度大小为a ，时间为t 1，在MN 界面处速度为v ，沿MN 的分速度为v y ，偏转位移为y ，v 与水平夹角为α，运动轨迹如图
则：01l v t ①
2
1112
y at =②
AB U q
a dm
=
③ 1Y v at =④ 0
tan Y
v v α=
⑤ 由以上各式，代入数据求得：0.03m y = ，6
1.510m/s Y v =⨯，3tan 4
α=
故粒子通过MN 界面时的速度为：2260 2.510m/s Y v v v =+=⨯
（2）带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其运动轨迹与PS 线交于a 点，设a 到中心线的距离为Y
则：
2
2
L y L Y S
=+ 解得：0.12m Y =
（3）粒子穿过界面PS 后将绕电荷Q 做匀速圆周运动，设圆周运动的半径为r ，由几何关系得：
0v Y
v r
=，即0.15m r = 由2
2qQ v k m r r
=得：28110C mrv Q kq -==⨯ 【点睛】
（1）由类平抛知识，带入数值便可求出偏离RD 的距离；带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，求出时间即可知道aD 的距离；
（2）库仑力提供向心力，根据牛顿第二定律联合即可求得电量及其电性．
17．如图甲所示，极板A 、B 间电压为U 0，极板C 、D 间距为d ，荧光屏到C 、D 板右端的距离等于C 、D 板的板长．A 板O 处的放射源连续无初速地释放质量为m 、电荷量为+q 的粒子，经电场加速后，沿极板C 、D 的中心线射向荧光屏（荧光屏足够大且与中心线垂直），当C 、D 板间未加电压时，粒子通过两板间的时间为t 0；当C 、D 板间加上图乙所示电压（图中电压U 1已知）时，粒子均能从C 、D 两板间飞出，不计粒子的重力及相互间的作用．求：
（1）C 、D 板的长度L ；
（2）粒子从C 、D 板间飞出时垂直于极板方向偏移的最大距离； （3）粒子打在荧光屏上区域的长度．
【答案】（1）L t =2）2102qU t y md =（3）2
10
32qU t s s md
∆== 【解析】
试题分析：（1）粒子在A 、B 板间有2
0012
qU mv = 在C 、D 板间有00L v t =
解得：L t =（2）粒子从nt 0（n=0、2、4……）时刻进入C 、D 间，偏移距离最大 粒子做类平抛运动 偏移距离2012
y at = 加速度1
qU a md
=
得：2
10
2qU t y md
=
（3）粒子在C 、D 间偏转距离最大时打在荧光屏上距中心线最远ZXXK] 出C 、D 板偏转角0
tan y v v θ=
0y v at =
打在荧光屏上距中心线最远距离tan s y L θ=+
荧光屏上区域长度2
10
32qU t s s md
∆==
考点：带电粒子在匀强电场中的运动
【名师点睛】此题是带电粒子在匀强电场中的运动问题；关键是知道粒子在水平及竖直方向的运动规律和特点，结合平抛运动的规律解答．
18．如图所示，M 、N 为竖直放置的平行金属板，两板间所加电压为0U ，1S 、2S 为板上正对的小孔. 金属板P 和Q 水平放置在N 板右侧，关于小孔1S 、2S 所在直线对称，两板的长度和两板间的距离均为l ； 距金属板P 和Q 右边缘l 处有一荧光屏，荧光屏垂直于金属板P 和Q ；取屏上与S 1、2S 共线的O 点为原点，向上为正方向建立x 轴，M 板左侧电子枪发射出的电子经小孔1S 进入M 、N 两板间. 电子的质量为m ，电荷量为e ，初速度可以忽略. 不计电子重力和电子之间的相互作用. 为简单计，忽略电容器的边缘效应. （1）求电子到达小孔2S 时的速度大小v ；
（2）金属板P 和Q 间电压u 随时间t 的变化关系如图所示，单位时间内从小孔1S 进入的电子都相同. 电子打在荧光屏上形成一条亮线，忽略电场变化产生的磁场；可以认为每个电子在板P 和Q 间运动过程中，两板间的电压恒定.
a. 试分析、猜测题干中“可以认为每个电子在板P 和Q 间运动过程中，两板间的电压恒定”这句话的根据？
b. 当某个电子在金属板P 、Q 两板间电压0u U =时进入P 、Q 间，求其打到荧光屏上的位置.
c. 求打到荧光屏上的电子最大动能.
d. 试分析在一个周期（即02t 时间）内荧光屏单位长度亮线上的电子个数是否相同？
【答案】(1)0
2eU v m
= (2) a.见解析 b. 34l x = c.02km E eU = d.电子个数相同
【解析】 【详解】
（1）根据动能定理有：2
012
eU mv = 解得：0
2eU v m
=
（2）a. 由（1）中电子速度表达式猜测，由于电子比荷q/m 极大，电子很容易加速到很大的速度，电子在板P 和Q 间运动的时间远小于交变电压变化的周期，故“可以认为每个电子在板P 和Q 间运动过程中，两板间的电压恒定”。

b. 假设所有电子均能打在荧光屏上，下面以偏向P 板的电子为例推导，偏向Q 板的电子推导过程相同。

设电子在偏转电场中的运动时间为1t ，PQ 间的电压为u。