1、1.9 带电粒子在电场中的运动基础达标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 B.氘核 C.粒子 D.钠离子Na+答案:A2.让质子和氘核的混合物沿与电场垂直的方向进入匀强电场，要使它们最后的偏转角相同，这些粒子进入电场时必须具有相同的（ ）A.初速度 B.初动能 C.加速度 D.无法确定答案:B图1-8-53.如图1-8-5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.在满足电子能射出平行板区的条件下，下列四种情况下一定能使电子的偏转角变大的是（ ）A.U1变大、U2变大 B.U1变小、U2变大C.U1变大
2、、U2变小 D.U1变小、U2变小答案:B4.带电荷量为q的粒子，以初动能Ek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2Ek，则金属板间的电压为（ ）A.Ek/q B.2Ek/q C.Ek/2q D.4Ek/q答案:A图1-8-65.有一带电粒子沿图1-8-6中的AB曲线穿过一匀强电场，则粒子从A到B的过程中（不计重力）（ ）A.该粒子带负电 B.动能逐渐减少 C.电势能逐渐减少 D.电势能与动能之和不变答案:AD图1-8-76.图1-8-7为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为
3、接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略.电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中正确的是（ ）A.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vB.如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为C.如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为D.如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为答案:D能力提高图1-8-87.在空间有正方向水平向右、大小按如图1-8-8所示的图线变化的电场，位于电场中A点的电子在t=0时速度为零，在t=1 s时，电子离开A点的距离大小为l.那么在t=2
4、 s时，电子将处在（ ）A.A点 B.A点左方l处 C.A点右方2l处 D.A点左方2l处答案:D图1-8-98.如图1-8-9所示，在真空中带电粒子P1和P2先后以相同的初速度从O点射入匀强电场，它们的初速度垂直于电场强度方向，偏转之后分别打在B、C两点，且AB=BC.若P1的带电荷量为P2的3倍，则P1、P2的质量之比m1m2为（ ）A.32 B.23 C.43 D.34答案:D图1-8-109.如图1-8-10所示，电子由静止经加速电场加速后，从AB板的中线垂直射入AB间匀强电场中.若加速电压为U1，偏转电压为U2，则（ ）A.电子最终具有的动能Ek=e(U1+U2/2)B.为使电子能飞
5、出电场，U1必须大于U2C.电子在两电场间始终做匀变速运动D.若增大U1，则电子在偏转电场中的运动时间可能不变答案:C图1-8-1110.（2005年上海）如图1-8-11所示，带正电小球质量为m110-2 kg，带电荷量为q110-6 C，置于光滑绝缘水平面上的A点当空间存在着斜向上的匀强电场时，该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动，当运动到B点时，测得其速度vB 1.5 ms，此时小球的位移为s 0.15 m求此匀强电场场强E的取值范围(g取10 ms2) 某同学求解如下：设电场方向与水平面之间夹角为，由动能定理qEscosmvB20得E= V/m由题意可知0，所以当E7.5104
6、 Vm时小球将始终沿水平面做匀加速直线运动 经检查，计算无误该同学所得结论是否有不完善之处?若有请予以补充答案:该同学所得结论有不完善之处为使小球始终沿水平面运动，电场力在竖直方向的分力必须小于等于重力qEsinmg所以tanE V/m=1.25105 V/m即7.5104 V/mE1.25105 V/m.图1-8-1211.有一平行板电容器，电容为C，如图1-8-12所示，在电容器的A板中间开一个小孔，通过这个小孔向电容器中射入电子，射入的方向垂直于极板，射入的速度为v，单位时间内射入n个电子，电子的质量为m、电荷量为-e.电容器起初是不带电的，随着电子的射入，测出两极板间的电势差U，发现经
7、过时间T电势差不再改变，求时间T.（设到达B板的电子都存留在B板上.不计电子间的相互作用和电子在板间运动时间，电势差U是未知量）解析：电子不能到达B板，有eU= mv2,当电压为U时，AB带电荷量Q应为：Q=CU.再根据T=，所以T=.答案:视野拓展电子的发现对原子内部结构的认识是20世纪最伟大的发现之一，这是从1897年英国物理学家汤姆生发现电子开始的.电子的发现和阴极射线的实验研究是联系在一起的，而阴极射线的发现和研究又是从真空管放电现象开始的.早在1858年，德国物理学家普吕克在利用放电管研究气体放电时就发现了阴极射线.普吕克利用真空泵，发现随着玻璃管内空气稀薄到一定程度时，管内放电逐渐
8、消失，这时在阴极对面的玻璃管壁上出现了绿色荧光.当改变管外所加的磁场时，荧光的位置也会发生变化，可见，这种荧光是从阴极所发出的射线撞击玻璃管壁所产生的. 阴极射线究竟是什么呢？在19世纪后30年中，许多物理学家投入了研究.当时英国物理学家克鲁克斯等人已经根据阴极射线在磁场中偏转的事实，提出阴极射线是带负电的微粒，根据偏转算出阴极射线粒子的比荷（e/m）要比氢离子的比荷大1 000倍之多.当时，赫兹和他的学生勒纳德，在阴极射线管中加了一个垂直于阴极射线的电场，企图观察它在电场中的偏转，为此他们认为阴极射线不带电.实际上当时是由于真空度还不高，建立不起静电场.图1-8-13 汤姆生设计了新的阴极射
9、线管（如图1-8-13），在电场作用下由阴极C发出的阴极射线，通过A和B聚焦，从另一对电极D和E间的电场中穿过，右侧管壁上贴有供测量偏转用的标尺.他重复了赫兹的电场偏转实验，开始也没有看见任何偏转.但他分析了不发生偏转的原因可能是电场建立不起来.于是，他利用当时最先进的真空技术获得高真空，终于使阴极射线在电场中发生了稳定的电偏转，从偏转方向也明确表明阴极射线是带负电的粒子.他还在管外加上了一个与电场和射线速度都垂直的磁场（此磁场由管外线圈产生），当电场力eE与磁场的洛伦兹力evB相等时，可以使射线不发生偏转而打到管壁中央.经过推算可知，阴极射线粒子的比荷e/m1011 C/kg.通过进一步的实
10、验，汤姆生发现用不同的物质材料或改变管内气体种类，测得射线粒子的比荷e/m保持不变.可见这种粒子是各种材料中的普适成分. 1898年，汤姆生又和他的学生们继续做直接测量带电粒子电荷量的研究.其中之一就是用威尔逊云室，测得了电子电荷是1.110-19 C，并证明了电子的质量约是氢离子的千分之一.于是，汤姆生最终解开了阴极射线之谜.这以后不少科学家较精确地测量了电子的电荷量.其中有代表性的是美国科学家密立根，在1906年第一次测得电子电荷量e=1.3410-19 C,1913年最后测得e=1.5910-19 C.在当时的条件下，这是一个高精度的测量值.近代精确的电子电荷量e=1.602 177 33(49)10-19 C（括号中的值是测量误差）.