高中物理人教版 (新课标)选修39 带电粒子在电场中的运动练习

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A．当小球到达最高点a时，线的张力一定最小
B．当小球到达最低点b时，小球的速度一定最大
C．当小球到达最高点a时，小球的电势能一定最小
D．小球在运动过程中机械能守恒
2.如图所示，虚线表示电场的一簇等势面且相邻等势面间电势差相等，一个带电粒子以一定的初速度进入电场后，只在电场力作用下沿实线轨迹运动，M点和N点是轨迹上的两个点.由此可判断出（ BC ）
A．N点的电势高于M点的电势
B．在N点带电粒子的电势能比在M点的电势能大
C．带电粒子在M点的速率大于在N点的速率
D．带电粒子在M点受到的电场力比在N点受到的电场力大
3.α粒子（He）和质子（H）以相同速度垂直于电场线方向进入同一偏转电场，则在通过偏转电场的过程中 ( AD )
A．它们在电场中的运动时间相等 B．它们在电场中的偏转距离相等
C．它们在电场中运动的加速度相等 D．电场力对它们做的功相等
4.图是示波管的原理图，它由电子枪、偏转电极（XX′和YY′)、荧光屏组成. 管内抽成真空. 给电子枪通电后，如果在偏转电极XX′和YY′上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑.
（1）要想让亮斑沿OY向上移动，需在偏转电极_______（填“XX′”或“YY′”）上加电压，且Y′电势比Y电势________（填“高”或“低”）
（2）要想在荧光屏上出现一条水平亮线，需在偏转电极_______（填“XX′”或“YY′”）上加特定的周期性变化的电压（扫描电压）
Y Y′ ， 低 ， X X′
5．两块平行金属板，相距2厘米，组成一个电容器。当将它接在200伏的直流电压上时，它所带的电量是5×10-8库．那么，电容器的极板间的场强大小为 ，电容器的电容大小为 .
1.0×104V／m、2.5×10-10F
6.如图所示，一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置，圆形轨道的最低点与一水平轨道相连，轨道都是光滑的，轨道所在的空间存在水平向右的匀强电场，场强为E.从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m的带正电的小球，为使小球刚好能在竖直面内完成圆周运动，求释放点A距圆轨道最低点B的距离s.已知小球受的电场力等于小球重力的 eq \F(3,4).
s=23/6R
7.反射式调管是常用的微波器械之一，它利用电子团在电场中的震荡来产生微波，其震荡原理与下述过程类似。如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是E1 = 2.0×103N/C和E2 = 4.0×103N/C，方向如图所示，带电微粒质量m = 1.0×10-20kg，带电量q = -1.0×10-9C，A点距虚线MN的距离d1 = 1.0cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求：
B点到虚线MN的距离d2；
带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t。
(1)带电微粒由A运动到B的过程中，由动能定理有
|q|E1d1－|q|E2d2＝0①
由①式解得d2＝eq \f(E1,E2)d1＝0.50 cm②
(2)设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律有
|q|E1＝ma1③
|q|E2＝ma2④
设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1、t2，由运动学公式有
d1＝eq \f(1,2)a1teq \\al(2,1)⑤
d2＝eq \f(1,2)a2teq \\al(2,2)⑥
又t＝t1＋t2⑦
由②③④⑤⑥⑦式解得
t＝1.5×10－8 s
8.如图所示，一束电子经加速电场加速后进入偏转电场，已知电子的电荷量为e，质量为m，加速电场的电压为U1，偏转电场两极板间的距离为d，极板长度为L．问：
(1)电子进入偏转电场时的速度大小；
(2)若要使得电子在飞出偏转电场时的侧位移恰好为d/2,则需在偏转电场两极板间加上多大电压．
⑴由动能定理可得： ＝ (2分)
(2分)
(2) ∵ 电子进入偏转电场后,做类平抛运动
∴ 竖直方向： …………① (2分)
水平方向： …………② (2分)
电子的加速度： …………③ (2分)
由①②③得： (2分)
9.在图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线kO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。求：
（1）电子穿过A板时的速度大小；
（2）电子从偏转电场射出时的侧移量；
（3）P点到O点的距离。
答案：（1）设电子经电压U1加速后的速度为v0，根据动能定理得：
e U1=……2分
解得：……1分
（2）电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向作匀速直线运动，沿电场方向作初速度为零的匀加速直线运动。设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场运动的时间为t1，电子的加速度为a，离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移量为y1，根据牛顿第二定律和运动学公式得：
F=eE, E= , F=ma, a = t1= y1=, 每式各1分，计6分
解得： y1=……2分
采用其他做法，只要正确，给这8分
（3）
设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为vy，根据运动学公式得
vy=a1t=……2分
电子离开偏转电场后作匀速直线运动，设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为t2，电子打到荧光屏上的侧移量为y2，如图所示
t2=， y2= vyt2 每式1分，计2分
解得：y2=……1分
P到O点的距离为 y=y1+y2=……2分