教科版高中物理必修第三册课后习题 第一章 9.带电粒子在电场中的运动.docVIP

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9.带电粒子在电场中的运动

课后训练巩固提升

基础巩固

1.带电粒子只在电场力作用下,由静止开始在电场中做加速运动,经过相同的电势差U加速后,哪个粒子获得的动能最大()

A.质子?11H B.氘核

C.α粒子?24He D.氚

答案:C

解析:带电粒子从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电势差U加速后获得的动能为Ek,则根据动能定理有qU=Ek-0,解得Ek=qU,

由上式可知,粒子的电荷量越大,加速获得的动能越大,由于α粒子?24He的电荷量最大,所以α粒子

2.(多选)下图为示波管中电子枪的原理示意图,示波管内被抽成真空。A为发射电子的阴极,K为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的小孔中射出时的速度大小为v。下面的说法正确的是()

A.如果A、K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速度仍为v

B.如果A、K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速度变为v

C.如果A、K间距离不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为22

D.如果A、K间距离不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为v

答案:AC

解析:根据动能定理得eU=12mv2,得v=2eUm,由上式可知,v与A、K间距离无关,若A、K间距离减半而电压仍为U不变,电子离开K时的速度仍为v,故A正确,B错误;电压减半时,电子离开K时的速度变为

3.如图所示,A、B两个带正电的粒子,电荷量分别为q1、q2,质量分别为m1、m2,它们以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后,A粒子打在N板上的A1点,B粒子打在N板上的B1点,若不计重力,则 ()

A.q1q2 B.m1m2

C.q1m

答案:C

解析:设任一粒子的速度为v,电荷量为q,质量为m,加速度为a,运动的时间为t,则

加速度为a=qEm

时间为t=xv

偏转量为y=12at2

因为两个粒子的初速度相等,由②得知t∝x,则得A粒子的运动时间短,由③得知A的加速度大,由①得A粒子的比荷qm

4.原来静止的氕核(11H)、氘核(12

A.氕核(1

B.氘核(1

C.氚核(1

D.三种粒子偏转角一样大

答案:D

解析:粒子由初速为零,经电压为U的电场加速,在加速过程中,只有电场力做的功,

由动能定理得qU=1

解得v0=2qU

粒子经匀强电场偏转,偏转电场长为l,电场强度为E,进入偏转电场做类平抛运动,结合平抛运动规律解题,

水平方向l=v0t

竖直方向a=qE

由平抛运动规律得tanθ=vy

则可知,偏转角与带电粒子的电荷量、质量无关,三种粒子偏转角一样大。故A、B、C错误,D正确。

5.如图所示,竖直放置的一对平行金属板间有加速电场,电势差为U1,水平放置的一对平行金属板间有偏转电场,电势差为U2。一带电粒子由静止开始经加速电场后进入偏转电场,且从偏转电场射出。粒子重力忽略不计。现保持其他条件不变,只增大U1,仍使该种粒子由静止开始进入加速电场。与U1变化前相比,带电粒子()

A.在偏转电场中,动能增加量一定增大

B.在偏转电场中,动能增加量可能不变

C.射出偏转电场时的动能一定增大

D.射出偏转电场时的动能可能不变

答案:D

解析:设偏转电场两板间的距离为d,板长为L,粒子质量为m,电荷量为q;

在加速电场中qU1=1

在偏转电场中,偏转位移y=12at2=1

只增大U1,在偏转电场中的偏转位移减小,所以在偏转电场中动能增加量一定减小,故A、B错误;全过程根据动能定理可得射出偏转电场时的动能Ek=qU1+qU2dy,只增大U

6.一束电子流(电子质量为m,电量绝对值为q,初速度可忽略)经电压为U的加速电场加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,两板间距为d,板长为l,电子恰好能从平行板下边缘飞出,如图所示。不考虑电子所受的重力,求:

(1)电子进入偏转电场的速度大小;

(2)两极板间所加的偏转电压。

答案:(1)2qUm(2)2

解析:(1)电子在加速电场中,由动能定理得

qU=12mv

得v=2qUm

(2)电子在偏转电场中做类平抛运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,则有d2=

水平方向做匀速直线运动,则有l=v·t

根据牛顿第二定律得qE=ma

结合U=Ed

解得偏转电压U=2d

7.如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出,已知电子质量为m,电荷量的绝对值为e,加速电场电压为U0,偏转电场可看作匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。

(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直于板面方向的偏转距离Δy。

(2)分析物理量的数量级