專題50 帶電粒子在電場中的加速與減速（直線運動） （原稿版）

專題50帶電粒子在電場中的加速與減速（直線運動）專題導航目錄TOC\o"1-3"\h\u?？键c帶電粒子在電場中的加速與減速 1考點拓展練習 4?？键c歸納?？键c帶電粒子在電場中的加速與減速【典例1】(多選)如圖甲所示，真空中水平放置兩塊長度為2d的平行金屬板P、Q，兩板間距為d，兩板間加上如圖乙所示最大值為U0的周期性變化的電壓，在兩板左側(cè)緊靠P板處有一粒子源A，自t＝0時刻開始連續(xù)釋放初速度大小為v0、方向平行于金屬板的相同帶電粒子，t＝0時刻釋放的粒子恰好從Q板右側(cè)邊緣離開電場。已知電場變化周期T＝，粒子質(zhì)量為m，不計粒子重力及相互間的作用力，則以下說法正確的是（）A．t＝0時刻進入的粒子在t＝時刻的速度方向與金屬板成45°角 B．t＝0到t＝時段內(nèi)進入的粒子離開電場時的速度方向均平行于極板 C．t＝時刻進入的粒子在t＝時刻與P板的距離為 D．t＝時刻進入的粒子與P板的最大距離為【典例2】如圖所示，帶正電小球質(zhì)量m＝1×10﹣2kg，帶電量q＝1×10﹣6C，置于光滑絕緣水平面上的A點．空間有斜向上的勻強電場，將小球由靜止釋放，小球沿水平面做勻加速直線運動，且小球?qū)Φ孛娴膲毫η『脼榱?，小球到達B點時的速度vB＝1.5m/s，A點與B點的距離為s＝0.15m．求：（1）小球所受合力的大??；（2）小球所受電場力的大??；（3）電場場強的大?。炯记牲c撥】1．帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運動(1)做直線運動的條件①粒子所受合外力F合＝0，粒子或靜止，或做勻速直線運動．②粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運動或勻減速直線運動．(2)用動力學觀點分析a＝eq\f(F合,m)，E＝eq\f(U,d)，v2－veq\o\al(2,0)＝2ad，v＝v0+at(3)用功能觀點分析勻強電場中：W＝Eqd＝qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)非勻強電場中：W＝qU＝Ek2－Ek12．帶電粒子在電場中運動時重力的處理(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。3．元素符號問題A:質(zhì)量數(shù)=核子數(shù)=中子數(shù)+質(zhì)子數(shù)；Z:質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=原子序數(shù)例如：α粒子，原子核中有2個中子和2個質(zhì)子；氫的同位素氚，原子核中有2個中子和1個質(zhì)子；二者電量之比為2：1、質(zhì)量之比為4：3.4．圖像法分析帶電粒子在交變電場中的運動不計重力時，粒子在電場中運動的加速度，根據(jù)U-t圖畫出a-t圖，再畫出v-t圖，利用圖像的面積可求出位移。注意粒子開始運動的時刻不同，使得物體可能做單向直線運動，也可能做往復直線運動。5．交變電場中的直線運動U-t圖 v-t圖ttOvv0T/2T單向直線運動AB速度不反向ttOvv0往返直線運動AB速度反向TT/2-v0ttOvv0往返直線運動AB速度反向TT/8-3v05T/8ttOvv0T/32T/3往返直線運動AB速度反向T-v0軌跡圖OOABOOABAOOABDCOOABA【變式演練1】如圖a所示，三塊水平放置的帶電平行金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，AB間距離為8cm，BC間距離為4cm，將A、C兩板分別與大地相連，B板的電勢為20V，現(xiàn)有一質(zhì)量為2.5×10﹣4kg，電量為6×10﹣6C的負電油滴P從C板中央小孔無初速釋放。（1）求油滴P運動位移最大位置時的電勢能以及經(jīng)歷的時間；（2）若某時刻開始從A板正上方距離小孔0.8cm處釋放另一帶電量相同的正電油滴Q，其質(zhì)量為1.5×10﹣4kg，兩油滴恰好在B板小孔處相遇，求釋放時間?！咀兪窖菥?】(多選)如圖所示，A、B兩金屬板平行放置，在t＝0時將電子從A板附近由靜止釋放（電子的重力忽略不計）。下列選項中A、B兩板間所加的電壓一定能使電子到達B板的是（）A． B． C． D．考點拓展練習1．如圖，兩平行的帶電金屬板水平放置，若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止狀態(tài)。現(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）順時針旋轉(zhuǎn)60°，再由a點從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將（）A．向左下方做勻加速運動，加速度大小為g B．向左下方做勻加速運動，加速度大小為2g C．向右下方做勻加速運動，加速度大小為g D．向右下方做勻加速運動，加速度大小為2g2．如圖所示，在水平方向的勻強電場中的O點，用長為l的輕、軟絕緣細線懸掛一質(zhì)量為m的帶電小球，當小球位于B點時處于靜止狀態(tài)，此時細線與豎直方向（即OA方向）成θ角?，F(xiàn)將小球拉至細線與豎直方向成2θ角的C點，由靜止將小球釋放。若重力加速度為g，則對于此后小球的受力和運動情況，下列判斷中錯誤的是（）A．小球可能能夠到達A點，且到A點時的速度不為零 B．小球到B點的速度最大 C．小球所受電場力的大小為mgtanθ D．小球運動到B點時所受繩的拉力最大3．如圖甲所示，在平行金屬板M、N間加有如圖乙所示的電壓。當t＝0時，一個電子從靠近N板處由靜止開始運動，經(jīng)1.0×10﹣3s到達兩板正中間的P點，那么在3.0×10﹣3s這一時刻，電子所在的位置和速度大小為（）A．到達M板，速度為零 B．到達P點，速度為零 C．到達N板，速度為零 D．到達P點，速度不為零4．如圖甲所示，在間距足夠大的平行金屬板A、B之間有一電子，在A、B之間加上如圖乙所示規(guī)律變化的電壓，在t＝0時刻電子靜止且A板電勢比B板電勢高，則（）A．電子在A、B兩板間做往復運動 B．在足夠長的時間內(nèi)，電子一定會碰上A板 C．當t＝時，電子將回到出發(fā)點 D．當t＝時，電子的位移最大5．如圖所示，在一個水平面上建立x軸，在過原點O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一個勻強電場，場強大小E＝6.0×105N/C，方向與x軸正方向相同。在O處放一個電荷量﹣5.0×10﹣8C、質(zhì)量m＝1.0×10﹣2kg的絕緣物塊。物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.20，沿x軸正方向給物塊一個初速度v0＝4.0m/s，求物塊最終停止時的位置（）（g取10m/s2）A．O點左側(cè)0.4m B．O點左側(cè)0.8m C．O點右側(cè)0.4m D．O點右側(cè)0.8m6．如圖所示，水平放置的兩正對平行金屬薄板MN帶等量異種電荷，中央各有一個小孔，兩小孔分別處于P點和Q點位置。小孔對電場的影響可忽略不計。在P點正上方一定高度處的O點，由靜止釋放一帶電油滴該油滴恰好能到達Q點?，F(xiàn)將N板向下平移至N′（圖中虛線）位置，此時N板小孔處于Q′點位置。則從O點由靜止釋放的帶電油滴（）A．運動到P點和Q點之間返回 B．運動到Q點和Q點之間返回 C．運動到Q點返回 D．運動到Q點返回7．如圖所示，AB為空間勻強電場的等勢面，一電荷量為﹣q的質(zhì)點（重力不計）在恒定拉力及電場力的作用下沿直線由A勻速運動到C，移動過程中拉力做功為W0，已知AC和AB間夾角為θ，A、C兩點間距離為s，則（）A．A、C兩點的電勢差為﹣ B．勻強電場的電場強度大小為 C．帶電質(zhì)點由A點運動到C點的過程中，電勢能一定減少了W0 D．若要使帶電質(zhì)點由C點向A點做勻速直線運動，則拉力必須反向8．(多選)如圖所示，a、b、c、d是某勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點，且ab＝cd＝L，ad＝bc＝2L，電場線與矩形所在平面平行．已知a點電勢為10V，b點電勢為12V，d點電勢為6V．一質(zhì)子經(jīng)過電場中的b點時速度為υ0，υ0方向與bc成45°角．一段時間后該質(zhì)子經(jīng)過電場中的c點．不計質(zhì)子的重力．下列判斷正確的是（）A．c點電勢為8V B．場強大小為 C．質(zhì)子從b運動到c，所用的時間為 D．若質(zhì)子從bd方向入射，它在以后運動中電勢能會先減小后增加9．(多選)如圖為示波管的一部分，a、b為電子槍的兩電極，c、d為兩平行金屬板，且c板電勢比d高．則（）A．a(chǎn)為陽極，b為陰極 B．電子在cd極板間運動時速度一定會增大 C．a(chǎn)b間電勢差越大，電子在cd極板間動能的改變量可能越小 D．