2018年高中物理 第2章 電勢能與電勢差 習(xí)題課 帶電粒子在電場中的運動課時達標鞏固落實 魯科版選修3-1.doc

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習(xí)題課 帶電粒子在電場中的運動 一、單項選擇題 1．帶電粒子m只在電場力作用下由P點運動到Q點，在此過程中克服電場力做了2.610－8 J的功．則(　　) A．m在P點的電勢能一定大于它在Q點的電勢能 B．P點的場強一定小于Q點的場強 C．P點的電勢一定高于Q點的電勢 D．m在P點的動能一定大于它在Q點的動能 解析：選D．帶電粒子由P點運動到Q點，克服電場力做功，即電場力做負功，所以電勢能增加，再由動能定理可知動能減少．由于條件不足，不能確定電勢和場強的大小關(guān)系，因此本題答案選D． 2．下列帶電粒子均從靜止開始在電場力作用下做加速運動，經(jīng)過相同的電勢差U后，哪個粒子獲得的速度最大(　　) A．質(zhì)子H　　　　　　　　 B．氘核H C．α粒子He D．鈉離子Na＋ 解析：選A．所有四種帶電粒子均從靜止開始在電場力作用下做加速運動，經(jīng)過相同的電勢差U，故根據(jù)動能定理，qU＝mv2－0得v＝ 由上式可知，比荷越大，速度越大； A選項中質(zhì)子的比荷最大，故A正確． 3.如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子，以初速度v0從A點豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強電場中，粒子通過電場中B點時，速率vB＝2v0 ，方向與電場的方向一致，則A、B兩點的電勢差為(　　) A． B． C． D． 解析：選C．粒子在豎直方向做勻減速直線運動，則有2gh＝v . 電場力做正功，重力做負功，使粒子的動能由mv變?yōu)?mv，則根據(jù)動能定理，有Uq－mgh＝2mv－mv， 解方程得A、B兩點電勢差應(yīng)為，故選C． 4.如圖所示，質(zhì)子(H)和α粒子(He)以相同的初動能垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(粒子重力不計)，則質(zhì)子和α粒子射出電場時的側(cè)向位移y之比為(　　) A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶4 解析：選B．粒子進入偏轉(zhuǎn)電場后，沿初速度方向做勻速直線運動，沿電場力方向做初速度為零的勻加速直線運動，加速度a＝，運動時間t＝，粒子射出電場時的側(cè)向位移y＝at2＝＝，故質(zhì)子和α粒子射出電場時的側(cè)向位移之比為1∶2，選項B正確． 5．如圖所示，固定的光滑絕緣斜面的底端固定著一個帶正電的小物塊P，將另一個帶電小物塊Q在斜面的某位置由靜止釋放，它將沿斜面向上運動．設(shè)斜面足夠長，則在Q向上運動的過程中(　　) A．小物塊P、Q的電勢能和動能之和先增大后減小 B．小物塊P、Q的重力勢能和電勢能之和先減小后增大 C．小物塊P、Q的重力勢能和電勢能之和先增大后減小 D．小物塊P、Q的重力勢能和動能之和先增大后減小 解析：選B．小物塊Q在沿斜面方向受向上的電場力和重力沿斜面向下的分力，當(dāng)向上滑動時，隨著電場力的減小，加速度先逐漸減小，然后反向增加，即速度先增大后減小，因系統(tǒng)只有重力和電場力做功，則系統(tǒng)的機械能與電勢能之和守恒，即Ek＋EpG＋Ep電＝C(常數(shù))，則在Q向上運動的過程中，隨著重力勢能的增大，小物塊P、Q的電勢能和動能之和逐漸減小，選項A錯誤；在Q向上運動的過程中動能先增后減，小物塊P、Q的重力勢能和電勢能之和先減小后增大，選項B正確，C錯誤；在Q向上運動的過程中，電勢能逐漸減小，小物塊P、Q的重力勢能和動能之和逐漸變大，選項D錯誤． 二、多項選擇題 6．(2018重慶一中模擬)如圖所示是某種靜電礦料分選器的原理示意圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后，分別落在收集板中央的兩側(cè)，對礦粉分離的過程，下列表述正確的是(　　) A．帶正電的礦粉落在右側(cè) B．電場力對礦粉做正功 C．帶負電的礦粉電勢能變大 D．帶正電的礦粉電勢能變小 解析：選BD．帶正電的礦粉因受到水平向左的電場力作用向左偏轉(zhuǎn)，電場力做正功，電勢能變小，落在左側(cè)，選項A錯誤，D正確；帶負電的礦粉因受到水平向右的電場力作用向右偏轉(zhuǎn)，電場力也做正功，電勢能也變小，選項B正確，C錯誤． 7．如圖所示的三條相互平行、距離相等的虛線分別表示電場中的三個等勢面，電勢分別為7 V、14 V、21 V，實線是一帶電粒子(不計重力)在該區(qū)域內(nèi)的運動軌跡，下列說法正確的是(　　) A．粒子一定帶負電荷 B．粒子在a、b、c三點所受合力不相同 C．粒子運動軌跡一定是a→b→c D．粒子在三點的電勢能大小為Epb＞Epa＞Epc 解析：選AD．由等勢面特點知，該電場為勻強電場，電場線方向向上，而粒子受電場力方向向下，故粒子一定帶負電，故A正確；勻強電場中粒子所受的電場力是恒力，所以粒子在a、b、c三點所受合力相同，故B錯誤；運動軌跡不能反映運動方向，故C錯誤；根據(jù)推論：負電荷在電勢高處電勢能小，動能大．則知負電荷在b點電勢能最大，故應(yīng)有Epb＞Epa＞Epc，故D正確． 三、非選擇題 8．如圖所示的裝置由加速器和平移器組成，平移器由兩對水平放置、相距l(xiāng)的相同平行金屬板構(gòu)成，極板長度為l、間距為d，兩對極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等、電場方向相反．質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子經(jīng)加速電壓U0加速后，水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為U1的平移器，最終從A點水平射入待測區(qū)域．不考慮粒子受到的重力． (1)求粒子射入平移器時的速度大小v1； (2)當(dāng)加速電壓變?yōu)?U0時，欲使粒子仍從A點射入待測區(qū)域，求此時的偏轉(zhuǎn)電壓U. 解析：(1)設(shè)粒子射出加速器的速度為v0 由動能定理得qU0＝mv 由題意得v1＝v0， 得v1＝. (2)在第一個偏轉(zhuǎn)電場中，設(shè)粒子的運動時間為t 加速度的大小a＝ 在離開時，豎直分速度vy＝at 豎直位移 y1＝at2 水平位移l＝v1t 粒子在兩偏轉(zhuǎn)電場間做勻速直線運動，經(jīng)歷時間也為t. 豎直位移y2＝vy t 由題意知，粒子豎直總位移y＝2y1＋y2 解得y＝， 則當(dāng)加速電壓為4U0時，U＝4U1. 答案：(1)　　(2)4U1