福建2014高考物理一輪復習課時訓練：帶電粒子在電場中的運動(二)

1、第課時帶電粒子在電場中的運動(二) 【測控導航】知識點題號1.示波管1、4、6、72.帶電粒子在交變電場中的運動3、8、123.帶電粒子在復合場中的運動2、5、9、10、111.如圖所示的示波管,當兩偏轉(zhuǎn)板XX'、YY'電壓為零時,電子槍發(fā)射的電子經(jīng)加速電壓加速后會打在熒光屏上的正中間(圖示坐標的O點,其中x軸與XX'電場的場強方向平行,x軸正方向垂直于紙面指向紙內(nèi),y軸與YY'電場的場強方向平行).若要電子打在圖示坐標的第象限,則(D)A.X、Y接電源的正極,X'、Y'接電源的負極B.X、Y'接電源的正極,X'、Y接電源的負極C

2、.X'、Y接電源的正極,X、Y'接電源的負極D.X'、Y'接電源的正極,X、Y接電源的負極解析:電子槍發(fā)射的帶負電的電子在電場力作用下向第象限偏轉(zhuǎn),故Y'、X'是帶正電的極板.故選項D正確.電子槍發(fā)射的電子帶負電,若要求向下偏轉(zhuǎn),必須把下極板接電源正極;若要求向左,必須把左極板接電源正極,電子在這兩個方向的電場力共同作用下到達預定的位置.2. (2012黃岡期末)在豎直向下的勻強電場中,有a、b、c、d四個帶電質(zhì)點,各以水平向左、水平向右、豎直向下和豎直向上的速度做勻速直線運動,不計質(zhì)點間的相互作用力,則下列說法中錯誤的是(A)A.c、d帶異種電

3、荷B.a、b帶同種電荷且電勢能均不變C.d的電勢能減小,重力勢能增大D.c的電勢能增大,機械能減小解析:各個質(zhì)點所受重力均向下,要使它們分別以水平向左、水平向右、豎直向下和豎直向上的速度做勻速直線運動,所受電場力均向上,各個質(zhì)點均帶負電,且與重力平衡,選項A錯誤;a、b沿等勢面運動,帶同種電荷且電勢能均不變,選項B正確;d豎直向上運動,電場力做正功,d的電勢能減小,重力勢能增大,選項C正確;c豎直向下運動,電場力做負功,電勢能增大,重力勢能減小,機械能減小,選項D正確.3.將如圖所示的交變電壓加在平行板電容器A、B兩極板上,開始B板電勢比A板電勢高,這時有一個原來靜止的電子正處在兩板的中間,它

4、在電場力作用下開始運動,設A、B兩極板間的距離足夠大,下列說法正確的是(D)A.電子一直向著A板運動B.電子一直向著B板運動C.電子先向A板運動,然后返回向B板運動,之后在A、B兩板間做周期性往復運動D.電子先向B板運動,然后返回向A板運動,之后在A、B兩板間做周期性往復運動解析:開始B板電勢高,電子在電場力作用下向B板運動,0內(nèi)做加速運動,內(nèi)做減速運動,時速度為零,在T內(nèi)反向加速,TT內(nèi)反向減速,故做周期性往復運動,D正確.帶電粒子在交變電場中運動,分析的有效方法是畫vt圖象.例如本題的vt圖象大致如圖所示,由圖中的“面積”的意義就可判斷出往復運動的特點.4.示波管是一種多功能電學儀器,它的

5、工作原理可以等效成下列情況:如圖所示,真空室中電極K發(fā)出電子(初速度不計),經(jīng)過電壓為U1的電場加速后,由小孔S沿水平金屬板A、B間的中心線射入板間,金屬板長為L,相距為d,當A、B間電壓為U2時電子偏離中心線飛出電場打到熒光屏上而顯示亮點.已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不計電子重力.下列情況中一定能使亮點偏離中心距離變大的是(B)A.U1變大,U2變大B.U1變小,U2變大C.U1變大,U2變小D.U1變小,U2變小解析:由m=eU1,L=v0t,y=at2,a=,得y=可知要使電子偏離中心距離變大,可使初速度減小即U1變小,使偏轉(zhuǎn)加速度大一些,即U2變大,故B選項正確.5.如圖所示,在x

6、Oy豎直平面內(nèi)存在著水平向右的勻強電場.有一帶正電的小球自坐標原點沿著y軸正方向以初速度v0拋出,運動軌跡最高點為M,與x軸交點為N,不計空氣阻力,則小球(D)A.做勻加速運動B.從O到M的過程動能增大C.到M點時的動能為零D.到N點時的動能大于m解析:帶正電的小球自坐標原點沿著y軸正方向以初速度v0拋出后受到恒定的合力作用做勻變速運動,在運動開始的一段時間內(nèi)合力與速度的夾角為鈍角,速度減小,A、B都錯;小球自坐標原點到M點,y方向在重力作用下做速度減小到零的勻變速運動,x方向在電場力作用下做初速度為零的勻加速運動,所以到M點時的動能不為零,C錯;由動能定理有:qEx=m-m>0,D正確

7、.6.示波器是用來觀察電信號隨時間變化的儀器.示波器的核心部件是示波管.示波管的工作原理示意圖如圖所示.電子經(jīng)電壓U1加速后以速度v0垂直進入偏轉(zhuǎn)電場,離開電場時的偏轉(zhuǎn)量是h.兩平行板間的距離為d,電勢差為U2,板長為L.為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量),可采用的方法是(C)A.增大兩板間電勢差U2B.盡可能使板長L短些C.盡可能使板間距離d小一些D.使加速電壓U1升高一些解析:對于電子的加速過程,有eU1=m對于電子的偏轉(zhuǎn)過程,水平方向:L=v0t豎直方向:h=at2=·t2將式代入式,結(jié)合E=,推出h=將式代入式得=.據(jù)上式可知,增大L和減小U1或d均可提高示波管

8、的靈敏度.7.(2012江蘇四市聯(lián)考)如圖所示,實線為電視機顯像管主聚焦電場中的等勢面.a、b、c、d為圓上的四個點,則下列說法中正確的是(B)A.a、b、c、d四點電勢不等,但電場強度相同B.一電子從b點運動到c點,電場力做的功為9.6×10-20 JC.若一電子從左側(cè)沿中心軸線穿越電場區(qū)域,將做加速度增加的加速直線運動D.一束電子從左側(cè)平行于中心軸線進入電場區(qū)域,將會從右側(cè)平行于中心軸線穿出解析:a、b、c、d四點電勢不等,但電場強度大小相等,方向不相同,選項A錯誤;一電子從b點運動到c點,電場力做的功為e(0.80-0.20)V=9.6×10-20 J,選項B正確;若

9、一電子從左側(cè)沿中心軸線穿越電場區(qū)域,將做加速度先增加后減小的加速直線運動,選項C錯誤;因為電場線不水平,故一束電子從左側(cè)平行于中心軸線進入電場區(qū)域,從右側(cè)穿出時將散開,選項D錯誤.8.如圖(a)所示,兩個平行金屬板P、Q豎直放置,兩板間加上如圖(b)所示的電壓.t=0時,Q板比P板電勢高5 V,此時在兩板的正中央M點有一個電子,速度為零,電子在靜電力作用下運動,使得電子的位置和速度隨時間變化.假設電子始終未與兩板相碰.在0<t<8×10-10 s的時間內(nèi),這個電子處于M點的右側(cè),速度方向向左且大小逐漸減小的時間是(D)A.0<t<2×10-10 s

10、B.2×10-10 s<t<4×10-10 sC.4×10-10 s<t<6×10-10 sD.6×10-10 s<t<8×10-10 s解析:在02×10-10 s時間內(nèi),電子向右做勻加速直線運動,A錯;在2×10-104×10-10 s時間內(nèi),電子受到一個等大反向的靜電力,向右做加速度等大的減速運動,減速至零,B錯;在4×10-106×10-10 s時間內(nèi),電子向左做勻加速直線運動,C錯;6×10-108×10-10 s內(nèi),電

11、子向左做勻減速直線運動,減速至零,D正確.9.(2012淄博一模)在光滑絕緣水平面的P點正上方O點固定了一電荷量為+Q的點電荷,在水平面上的N點,由靜止釋放質(zhì)量為m,電荷量為-q的檢驗電荷,該檢驗電荷經(jīng)過P點時速度為v,圖中=60°,規(guī)定電場中P點的電勢為零.則在+Q形成的電場中(B)A.N點電勢高于P點電勢B.N點電勢為-C.P點電場強度大小是N點的2倍D.檢驗電荷在N點具有的電勢能為-mv2解析:在+Q形成的電場中,N點電勢低于P點電勢,選項A錯誤;此檢驗電荷的機械能與電勢能之和保持不變,此檢驗電荷在N點電勢能等于mv2/2,N點電勢為-,選項B正確,選項D錯誤;由圖中幾何關(guān)系,

12、ON=2OP,由點電荷電場強度公式,P點電場強度大小是N點的4倍,選項C錯誤.10.一個帶負電荷量q,質(zhì)量為m的小球,從光滑絕緣的斜面軌道的A點由靜止下滑,小球恰能通過半徑為R的豎直圓形軌道的最高點B而做圓周運動.現(xiàn)在豎直方向上加如圖所示的勻強電場,若仍從A點由靜止釋放該小球,則(B)A.小球不能過B點B.小球仍恰好能過B點C.小球能過B點,且在B點與軌道之間壓力不為0D.以上說法都不對解析:小球從光滑絕緣的斜面軌道的A點由靜止下滑,恰能通過半徑為R的豎直圓形軌道的最高點B而做圓周運動,則mg=m,mg(h-2R)=m;加勻強電場后仍從A點由靜止釋放該小球,則(mg-qE)(h-2R)=m,聯(lián)

13、立解得mg-qE=,滿足小球恰好能過B點的臨界條件,故B正確.11.在電場強度為E的勻強電場中,有一條與電場線平行的直線,如圖中虛線所示.直線上有兩個靜止的小球A和B(均可視為質(zhì)點),兩小球的質(zhì)量均為m,A球帶電荷量為+q,B球不帶電.開始時兩球相距L,在電場力的作用下,A球開始沿直線運動,并與B球發(fā)生正對碰撞,碰撞中A、B兩球的總動能無損失.設每次碰撞后A、B兩球速度互換,碰撞時,A、B兩球間無電荷轉(zhuǎn)移,且不考慮重力及兩球間的萬有引力,不計碰撞時間,問:(1)A球經(jīng)過多長時間與B球發(fā)生第一次碰撞?(2)再經(jīng)過多長時間A球與B球發(fā)生第二次碰撞?解析:(1)由牛頓第二定律:qE=maL=a,所以

14、t1=.(2)設再經(jīng)t2時間A、B第二次相碰,則xA=xB而xA=a,xB=vt2,v=at1所以t2=2t1=2.答案:(1)(2)212.(2012長沙市一中月考)如圖(甲)所示,在真空中足夠大的絕緣水平地面上,一個質(zhì)量為m=0.2 kg,帶電荷量為q=+2.0×10-6 C的小物塊處于靜止狀態(tài),小物塊與地面間的動摩擦因數(shù)=0.1.從t=0時刻開始,空間加上一個如圖(乙)所示的場強大小和方向呈周期性變化的電場(取水平向右的方向為正方向,g取10 m/s2).求:(1)23秒內(nèi)小物塊的位移大小;(2)23秒內(nèi)電場力對小物塊所做的功.解析:(1)02 s內(nèi)小物塊的加速度a1=2 m/s2位移x1=a1=4 m2 s末小物塊的速度為v2=a1t1=4 m/s24 s內(nèi)小物塊的加速度a2=-2 m/s2位移x2=x1=4 m4 s末的速度v4=0因此小物塊做周期為