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1、2022年高中物理 每日一題之快樂暑假 第09天 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(含解析)新人教版選修1
考綱要求:Ⅱ
難易程度:★★★☆☆
如圖所示,靜止的電子在加速電壓U1的作用下從O點(diǎn)經(jīng)P板的小孔以速度v1射出,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場,在偏轉(zhuǎn)電壓U2的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離y后離開電場,離開電場時(shí)速度為v2,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,則下列判斷正確的是
A.只增大U1,則t1增大
B.只增大U1,則y減小
C.只增大U2,則v2增大
D.只增大U2,則y減小
【參考答案】BC
大,故B正確,D錯(cuò)誤;離開電場時(shí)的速度,則只增大U2,則v2增大,選項(xiàng)C正確;故選BC
2、。
【名師點(diǎn)睛】本題考查了帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng),可以根據(jù)動(dòng)能定理和牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出偏移量。
【知識(shí)補(bǔ)給】
帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)
1.帶電粒子在電場中加速
若不計(jì)粒子的重力,則電場力對帶電粒子做的功等于帶電粒子動(dòng)能的增加量。
(1)在勻強(qiáng)電場中:W=qEd=qU=mv2–mv02或F=qE=q=ma。
(2)在非勻強(qiáng)電場中:W=qU=mv2–mv02。
2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)
(1)條件分析:帶電粒子垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場。
(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì):勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。
(3)處理方法:分解成相互垂直的兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng),類似于平拋運(yùn)動(dòng)。
(4)運(yùn)動(dòng)規(guī)律
3、:
①沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間
②沿電場力方向,做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
兩平行金屬板相距為d,電勢差為U,一電子質(zhì)量為m,電荷量為e,從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出,最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn),然后返回,如圖所示,OA=h,此電子具有的初動(dòng)能是
A. B.
C. D.
一帶電粒子在電場中只受電場力作用時(shí),它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是
A.勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.勻變速曲線運(yùn)動(dòng)
D.勻速圓周運(yùn)動(dòng)
如圖所示,在勻強(qiáng)電場E中,一帶電粒子–q的
4、初速度v0恰與電場線方向相同,則帶電粒子–q在開始運(yùn)動(dòng)后,將
A.沿電場線方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
B.沿電場線方向做變加速直線運(yùn)動(dòng)
C.沿電場線方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
D.偏離電場線方向做曲線運(yùn)動(dòng)
噴墨打印機(jī)的簡化模型如圖所示,重力可忽略的極小墨汁微滴,經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后,以速度v垂直勻強(qiáng)電場飛入極板間,最終打在紙上,則微滴在極板間電場中
A.可能向負(fù)極板偏轉(zhuǎn)
B.電場力做負(fù)功,電勢能逐漸增大
C.運(yùn)動(dòng)軌跡與所帶電荷量無關(guān)
D.運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線
如圖所示,水平放置的平行金屬板a、b分別與電源的兩極相連,帶電液滴P在金屬板a、b間保持靜止,現(xiàn)設(shè)法使P固定,再使兩金屬板a、b
5、分別繞中心點(diǎn)O、O′垂直于紙面的軸順時(shí)針轉(zhuǎn)相同的小角度α,然后釋放P,則P在電場內(nèi)將做
A.勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.水平向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.斜向右下方的勻加速直線運(yùn)動(dòng)
D.曲線運(yùn)動(dòng)
如圖所示,一個(gè)帶電粒子從粒子源進(jìn)入加速電壓為U1的加速電場(粒子初速不計(jì)),經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中線射入平行板間,A、B板長均為L,兩板間距為d,偏轉(zhuǎn)電壓為U2。則帶電粒子能從A、B兩板之間飛出必須滿足的條件是
A.
B.
C.
D.
如圖所示,一價(jià)氫離子(11H)和二價(jià)氦離子(24He)的混合體,經(jīng)同一加速電場加速后,垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中,偏轉(zhuǎn)后,打在同一熒光屏上,則
6、它們
A.同時(shí)到達(dá)屏上同一點(diǎn)
B.先后到達(dá)屏上同一點(diǎn)
C.同時(shí)到達(dá)屏上不同點(diǎn)
D.先后到達(dá)屏上不同點(diǎn)
如圖所示,氕、氘、氚的原子核自初速度為零經(jīng)同一電場加速后,又經(jīng)同一勻強(qiáng)電場偏轉(zhuǎn),最后打在熒光屏上,那么
A.經(jīng)過加速電場的過程中,靜電力對氚核做的功最多
B.經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場的過程中,靜電力對三種核做的功一樣多
C.三種原子核打在屏上的速度一樣大
D.三種原子核都打在屏的同一位置上
【參考答案】
D 設(shè)電子的初動(dòng)能為Ek0,末動(dòng)能為零,極板間的電場,根據(jù)動(dòng)能定理,解得:,故D正確。A 由于負(fù)電荷受到的電場力方向與電場方向相反,所以粒子受到的電場力方向與初速度方向相
7、反,所以沿電場線方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng),A正確。
D 由于重力不計(jì)的微滴帶負(fù)電,微滴在極板間電場中受到的電場力向上,故微滴向上極板偏轉(zhuǎn),A錯(cuò)誤;電場力微滴做正功,電勢能減小,B錯(cuò)誤;水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),而豎直方向上做勻加速運(yùn)動(dòng),且加速度,與帶電荷量有關(guān),微滴在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線,C錯(cuò)誤,D正確。
【名師點(diǎn)睛】帶電粒子在勻強(qiáng)電場做類平拋運(yùn)動(dòng),將運(yùn)動(dòng)分解到水平方向和豎直方向,按平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求解,另外清楚電場力做功與電勢能的變化關(guān)系,若帶電粒子經(jīng)同一電場加速,再進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場,可得出運(yùn)動(dòng)軌跡與帶電荷量無關(guān),而本題所有粒子初速度相同,因此運(yùn)動(dòng)軌跡與帶電荷量有關(guān)。
B 當(dāng)
8、金屬板a、b水平放置時(shí),帶電液滴P在電場內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài),說明處于平衡狀態(tài),豎直向上的電場力大小等于重力的大小。當(dāng)兩平行金屬板a、b分別以O(shè)、O′為中心的軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)過相同的較小角度α,然后釋放P,此時(shí)P受到豎直向下的重力、垂直金屬板的電場力,電場力方向與豎直方向的夾角為α,如圖所示。
設(shè)板間距離原來為d,則由幾何知識(shí)得:轉(zhuǎn)過α角時(shí),板間距離為dcosα,板間場強(qiáng)為,電場力為,電場力方向與豎直方向的夾角為α,豎直方向的分力為。而原來液滴處于靜止?fàn)顟B(tài),即有,則得此時(shí)液滴豎直方向受力平衡,合力水平向右,故P將水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故B正確。
比荷不同,則v0不同,所以兩粒子在偏轉(zhuǎn)電場
9、中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不同。兩種粒子在加速電場中的加速度不同,位移相同,則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也不同,所以兩粒子是先后離開偏轉(zhuǎn)電場,在偏轉(zhuǎn)電場中的偏轉(zhuǎn)位移,聯(lián)立得,同理可得到偏轉(zhuǎn)角度的正切,可見y和tanθ與電荷的電荷量和質(zhì)量無關(guān),所以出射點(diǎn)的位置相同,出射速度的方向也相同。故兩種粒子打屏上同一點(diǎn),故B正確,ACD錯(cuò)誤。
BD 設(shè)加速電壓為U1,偏轉(zhuǎn)電壓為U2,偏轉(zhuǎn)極板的長度為L,板間距離為d。在加速電場中,電場力質(zhì)量不同,則v不同,故C錯(cuò)誤;故選BD。
【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵是知道帶電粒子在加速電場和偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動(dòng)情況,知道從靜止開始經(jīng)過同一加速電場加速,垂直打入偏轉(zhuǎn)電場,運(yùn)動(dòng)軌跡相同。做選擇題時(shí),這個(gè)結(jié)論可直接運(yùn)用,節(jié)省時(shí)間。