重庆市巫山高级中学校高2017级高一下期期末考试试题讲述.doc

第9节　带电粒子在电场中的运动 1. 如图1所示，在匀强电场E中，一带电粒子－q的初速度v0恰与电场线方向相同，则带电粒子－q在开始运动后，将(　　) 图1 A．沿电场线方向做匀加速直线运动 B．沿电场线方向做变加速直线运动 C．沿电场线方向做匀减速直线运动 D．偏离电场线方向做曲线运动 答案　C 解析　在匀强电场E中，带电粒子所受电场力为恒力．带电粒子受到与运动方向相反的恒定的电场力作用，产生与运动方向相反的恒定的加速度，因此，带电粒子－q在开始运动后，将沿电场线做匀减速直线运动． 2．两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图2所示，OA＝h，此电子具有的初动能是(　　) 图2 A.edhU B．edUh C.eUdh D.eUhd 答案　D 解析　电子从O点到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小．根据题意和图示判断，电子仅受电场力，不计重力．这样，我们可以用能量守恒定律来研究问题．即12mv20＝eUOA.因E＝Ud，UOA＝Eh＝Uhd，故12mv20＝eUhd.所以D正确． 3．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11H B．氘核21H C．α粒子42He D．钠离子Na＋ 答案　A 解析　由qU＝12mv2得v＝2qUm)，然后比较各粒子的qm可得A正确． 4．如图3所示，带电粒子进入匀强电场中做类平抛运动，U、d、L、m、q、v0已知．请完成下列填空． 图3 (1)穿越时间：________. (2)末速度：________. (3)侧向位移：________，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则y与________成正比；若以相同的动能射入，则y与________成正比；若经相同的电压U0加速后射入，则y＝UL24dU0，与m、q无关，随加速电压的增大而________，随偏转电压的增大而________． (4)偏转角正切：________________(从电场出来时粒子速度方向的反向延长线必然过水平位移的________)． 答案　(1)Lv0　(2)2qULmdv0　(3)qUL220　带电粒子的比荷　粒子的电荷量　减小　增大　(4)qUL20　中点 解析　粒子从偏转电场射出的偏转距离y＝12at2＝12·qUmd·(Lv0)2.作粒子速度的反向延长线．设交水平位移所在直线于O点，O到右边缘距离x ，则x＝ytan θ＝L2.可知，粒子从偏转电场中射出时，就好像从极板间的中央L2处沿直线射出一样(经常直接用于计算中，可简化计算过程)． 5．示波管的基本原理：电子在加速电场中被加速，在偏转电场中被偏转．电子枪的作用是：产生高速飞行的一束电子．偏转电极YY′上加的是待显示的信号电压，XX′电极上接入仪器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压． 【概念规律练】 知识点一　带电粒子在电场中的直线运动 1. 如图4所示，在点电荷＋Q激发的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？ 图4 答案　2∶1 解析　设A、B两点间的电势差为U，由动能定理得 对质子：12mHv2H＝qHU 对α粒子：12mαv2α＝qαU 所以vHvα＝qHmαqαmH)＝1×42×1)＝2)1. 点评　电荷在匀强电场中做匀变速运动时可用动能定理和运动学公式求解，当电荷在电场中做变加速运动时，不能用运动学公式求解，但可用动能定理求解． 2．一个电子(质量为9.1×10－31 kg，电荷量为1.6×10－19 C)以v0＝4×107 m/s的初速度沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场，已知匀强电场的电场强度大小E＝2×105 N/C，不计重力，求： (1)电子在电场中运动的加速度大小； (2)电子进入电场的最大距离； (3)电子进入电场最大距离的一半时的动能． 答案　(1)3.5×1016 m/s2　(2)2.28×10－2 m (3)3.6×10－16 J 解析　(1)电子沿着匀强电场的电场线方向飞入时，仅受电场力作用，且做匀减速运动，由牛顿第二定律，得 qE＝ma，即a＝qEm＝1.6×10－19×2×1059.1×10－31 m/s2＝3.5×1016 m/s2 (2)电子做匀减速直线运动．由运动学公式得 v20＝2ax，即x＝202a＝?4×107?22×3.5×1016 m＝2.28×10－2 m. 所以电子进入电场的最大距离为2.28×10－2 m (3)当电子进入电场最大距离一半时，即电子在电场中运动x′＝x2＝1.14×10－2 m时，设此时动能为Ek，电场力做负功，由动能定