1、温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时分层作业 九带电粒子在电场中的运动(20分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.如图所示,a、b、c表示点电荷的电场中三个等势面,它们的电势分别为a=U,b=U,c=U。一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后,仅受电场力作用而运动,已知它经过等势面b时的速率为vb,则它经过等势面c时的速率为()A.2vbB.4vbC.vbD.vb【解析】选D。粒子由a至b过程中,根据动能定理q(a-b)=m-0,由b至c过程中,根据动能定理q(b-c)=m-m,
2、解得vc=vb,D对。2.(多选)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2 V。一电子经过a时的动能为10 eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6 eV。下列说法正确的是()A.平面c上的电势为零B.该电子可能到达不了平面fC.该电子经过平面d时,其电势能为4 eVD.该电子经过平面b时的速率是经过平面d时的2倍【解析】选A、B。a到d的过程中克服电场力做功为6 eV,所以电场方向水平向右,每个间距电势差为2 V,所以平面c电势为零,故A正确。由于电子不一定垂直等势面进入,可能做曲线运动,所以可能到达不了f平面,B正确。整个过程中能量守恒,可得
3、平面 a、b、c、d、f的电势能分别为-4 eV、-2 eV、0 eV、+2 eV、+4 eV,动能分别为+10 eV、+8 eV、+6 eV、+4 eV、+2eV,C错误。电子经过b、d平面时的动能分别是 8 eV和4 eV,所以该电子经过b平面时的速率是经过 d平面时的倍,D错误。3.(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P点出现亮斑,那么示波管中的()A.极板X应带正电B.极板X应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y应带正电【解析】选A、C。由题意可知,在XX方向上向X方向偏转,X带正电,A对B错;在YY方向上向Y方向偏转,Y带正电,C
4、对D错。4.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HB.氘核HC.粒子HeD.钠离子Na+【解析】选A。Uq=mv2得v=,比荷最大的获得的速度最大。5.(2019江苏高考)一匀强电场的方向竖直向上,t=0时刻,一带电粒子以一定初速度水平射入该电场,电场力对粒子做功的功率为P,不计粒子重力,则P-t关系图象是()【解析】选A。带电粒子水平射入匀强电场中,带电粒子所受的电场力F不变,加速度a=恒定,粒子在电场的方向上做初速度为零的匀加速运动,vy=at=t,故电场力对粒子做功的功率P=Fvy=t,即电场力对粒子做功的功率与时间成正比关系,所以选项A正确,B、C、D错误
5、。6.一束正离子以相同的速率从同一位置,垂直于电场方向飞入匀强电场中,所有离子的轨迹都是一样的,这说明所有离子()A.都具有相同的质量B.都具有相同的电量C.具有相同的荷质比D.都是同一元素的同位素【解析】选C。轨迹相同的含义为:偏转位移、偏转角度相同,即这些离子通过电场时轨迹不分叉。tan=,所以这些离子只要有相同的荷质比,轨迹便相同,故只有C正确。二、非选择题(14分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有利于工人健康等优点,其装置示意图如图所示。A、B为两块平行金属板,间距d=0.30 m,两板间有方向由B指向A、电场强度E=
6、1.0103 N/C的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P,油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒,油漆微粒的质量m=2.010-15 kg,电荷量q=-2.010-16 C。喷出的初速度v0=2.0 m/s。油漆微粒最后都落在金属板B上。微粒所受重力和空气阻力以及微粒之间的相互作用力均可忽略。求:(1)微粒落在B板上的动能。(2)微粒从离开喷枪后到达B板所需的最短时间。(3)微粒最后落在B板上所形成图形的面积。 【解析】(1)根据动能定理qEd=Ek-m代入数据解得微粒打在B板上时的动能EkB=6.410-14 J(2)微粒初速度方向垂直于极板时,到达B板时
7、间最短,a= m/s2=1102 m/s2由d=v0t+at2可解得t=0.06 s(3)由于喷枪喷出的油漆微粒是向各个方向的,因此微粒落在B板上所形成的图形是圆形。喷枪沿垂直电场方向喷出的油漆微粒,在电场中做抛物线运动,沿电场方向运动的加速度a=运动的位移d=a油漆颗粒沿垂直于电场方向匀速运动,运动的位移即为落在B板上圆周的半径,R=v0t1微粒最后落在B板上所形成的圆面积S=R 2联立以上各式,得S=代入数据解得S=7.510 -2 m 2答案:(1)6.410-14 J(2)0.06 s(3)7.510-2 m2(25分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)1.(多选
8、)如图所示的直线是真空中两点电荷形成的电场中的一条直线,A、B是这条直线上的两点。一个带正电的粒子在只受电场力的情况下,以速度vA经过A点沿直线向B点运动,经一段时间以后,该带电粒子以速度vB经过B点,且vB与vA方向相反,则()A.A点的电势一定低于B点的电势B.A点的场强一定大于B点的场强C.该带电粒子在A点的电势能一定小于它在B点的电势能D.该带电粒子在A点时的动能与电势能之和等于它在B点时的动能与电势能之和【解析】选A、C、D。由正电荷的运动情况可知,电场方向由B指向A,可知A、C正确,由能量守恒可知,D正确。由一条电场线无法确定电场的强弱,故选项B错误。2.如图所示,质量相等的两个带
9、电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后,分别抵达B、C两点,若AB=BC,则它们的电荷量之比q1q2等于()A.12B.21C.1D.1【解析】选B。竖直方向有h=gt2,水平方向有l=t2,联立可得q=,所以有=,B对。3.质子疗法进行治疗,该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子,使其从静止开始被加速到1.0107 m/s。已知加速电场的场强为1.3105 N/C,质子的质量为1.6710-27 kg,电荷量为1.610-19 C,则下列说法正确的是()A.加速过程中质子电势能增加B.质子所受到的电场力约为210-15 NC.质子加速需要的时间约为8
10、10-6 sD.加速器加速的直线长度约为4 m【解析】选D。加速过程中,电场力做正功,因此电势能减小,A错。质子受到的电场力F=qE=1.610-191.3105 N=210-14 N,B错。质子加速需要的时间t= s=810-7 s,C错。加速器加速的直线长度d= m=4 m,D正确。4.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。将C板右移后,根据C=,C=,E=可知,B、
11、C板间的场强不变,电子运动情况不变,仍然运动到P点返回,A正确。5.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U1时,带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出;当偏转电压为U2时,带电粒子沿轨迹落到B板中间;设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次偏转电压之比为()A.U1U2=18B.U1U2=14C.U1U2=12D.U1U2=11【解析】选A。由y=at2=得:U=,所以U,可知A项正确。6.虚线框abcd内的正方形区域内有竖直向下的匀强电场,如图所示。一束速率相同的氕核、氘核和氚核从a处垂直电场方向进入电场,氕核、氘核和氚核的质量分别为m、2m、3m,电荷量都为q,若其中
12、氘核正好从c点射出,则以下判断正确的是()A.氕核从bc边射出,氚核从cd边射出B.氕核和氚核都是从c点射出C.氘核和氚核在电场中的运动时间相同,大于氕核在电场中的运动时间D.氕核在电场中的运动时间最短,氚核在电场中的运动时间最长【解析】选C。氕核、氘核和氚核三个粒子的电量相等,受到的电场力相等,质量不等,在电场中只受到电场力作用,竖直方向上做匀加速直线运动,a氕=,a氘=,a氚=,水平方向上做匀速直线运动, 故氕核从cd边射出,氚核从bc边射出,A、B错误;因为氚核和氘核在水平方向上的位移相等,即t=,所以两者的运动时间相等,又因为氕核的水平位移小于l, 所以氕核在电场中的运动时间最短,C正
13、确,D错误。二、非选择题(20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.(2019全国卷)空间存在一方向竖直向下的匀强电场,O、P是电场中的两点。从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B。A不带电,B的电荷量为q(q0)。A从O点发射时的速度大小为v0,到达P点所用时间为t;B从O点到达P点所用时间为 。重力加速度为g,求:(1)电场强度的大小;(2)B运动到P点时的动能。【解析】(1)设电场强度的大小为E,小球B运动的加速度为a, O、P两点的高度差为h。根据牛顿定律、运动学公式和题给条件,有mg+qE=mah=a()2=gt2解得E=(2)设B从O点
14、发射时的速度为v1,到达P点时的动能为Ek,O、P两点的水平距离为l,根据动能定理有Ek-m=mgh+qEh且有l=v1=v0th=gt2联立式得Ek=2m(+g2t2)答案:(1)(2)2m(+g2t2)【补偿训练】如图所示,A、B为两块平行金属板,A板带正电、B板带负电。两板之间存在着匀强电场,两板间距为d、电势差为U,在B板上开有两个间距为L的小孔。C、D为两块同心半圆形金属板,圆心都在贴近B板的O处,C带正电、D带负电。两板间的距离很近,两板末端的中心线正对着B板上的小孔,两板间的电场强度可认为大小处处相等,方向都指向O。半圆形金属板两端与B板的间隙可忽略不计。现从正对B板小孔紧靠A板
15、的O处由静止释放一个质量为m、电量为q的带正电微粒(微粒的重力不计),问:(1)微粒穿过B板小孔时的速度多大。(2)为了使微粒能在CD板间运动而不碰板,CD板间的电场强度大小应满足什么条件。(3)从释放微粒开始,经过多长时间微粒第一次通过半圆形金属板间的最低点P点?【解析】(1)设微粒穿过B板小孔时的速度为v,根据动能定理,有qU=mv2解得v=(2)微粒进入半圆形金属板后,电场力提供向心力,有qE=m=联立,得E=(3)微粒从释放开始经t1射入B板的小孔,则t1=2d设微粒在半圆形金属板间运动经过t2第一次到达最低点P点,则t2=所以从释放微粒开始,经过t1+t2=2d+微粒第一次到达P点。答案:(1)(2)E=(3)关闭Word文档返回原板块
