人教版高中物理必修第三冊第十章靜電場中的能量第5節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè)含答案

(限時(shí)：30分鐘)【合格考練】1.真空中A、B兩板間的勻強(qiáng)電場如圖所示，一電子由A板無初速度釋放運(yùn)動(dòng)到B板，設(shè)電子在前一半時(shí)間內(nèi)和后一半時(shí)間內(nèi)的位移分別為s1和s2，在前一半位移和后一半位移所經(jīng)歷的時(shí)間分別是t1和t2，下面選項(xiàng)正確的是()A．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝eq\r(2)∶1B．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝eq\r(2)∶1C．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝1∶(eq\r(2)－1)D．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝1∶(eq\r(2)－1)解析：選D。s1＝eq\f(1,2)at2，s2＝eq\f(1,2)a(2t)2－eq\f(1,2)at2＝eq\f(3,2)at2，s1∶s2＝1∶3，x＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)，t1＝eq\r(\f(2x,a))，2x＝eq\f(1,2)at′2，t2＝t′－t1＝eq\r(\f(4x,a))－eq\r(\f(2x,a))，t1∶t2＝1∶(eq\r(2)－1)，D正確。2．如圖所示，在一對帶等量異號電荷的平行金屬板間，某帶電粒子只在電場力作用下沿虛線從A運(yùn)動(dòng)到B。則()A．粒子帶負(fù)電B．從A到B電場強(qiáng)度增大C．從A到B粒子動(dòng)能增加D．從A到B粒子電勢能增加解析：選C。一對帶等量異號電荷的平行金屬板間的電場為勻強(qiáng)電場，則從A到B電場強(qiáng)度不變，帶電粒子受到的電場力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，電場力的方向與電場強(qiáng)度的方向相同，且與帶電粒子的速度方向夾角為銳角，則可判斷粒子帶正電，電場力對帶電粒子做正功，從A到B電勢能減少，動(dòng)能增加，故C正確。3．(多選)示波管的構(gòu)造如圖所示。如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的()A．極板X應(yīng)帶正電 B．極板X′應(yīng)帶正電C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y′應(yīng)帶正電解析：選AC。根據(jù)亮斑的位置，電子偏向XY區(qū)間，說明電子受到電場力作用發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，因此極板X、極板Y均應(yīng)帶正電。4．(多選)歐洲核子研究中心于2008年9月啟動(dòng)了大型粒子對撞機(jī)，如圖甲所示，將一束質(zhì)子流注入長27km的對撞機(jī)隧道，使其加速后相撞，創(chuàng)造出與宇宙大爆炸之后萬億分之一秒時(shí)的狀態(tài)相類似的條件，為研究宇宙起源和各種基本粒子特性提供強(qiáng)有力的手段。設(shè)n個(gè)金屬圓筒沿軸線排成一串，各筒相間地連到正負(fù)極周期性變化的電源上，圖乙為其簡化示意圖。質(zhì)子束以一定的初速度v0沿軸線射入圓筒實(shí)現(xiàn)加速，則()A．質(zhì)子在每個(gè)圓筒內(nèi)都做加速運(yùn)動(dòng)B．質(zhì)子只在圓筒間的縫隙處做加速運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)子穿過每個(gè)圓筒時(shí)，電源的正負(fù)極要改變D．每個(gè)筒長度都是相等的解析：選BC。由于同一個(gè)金屬筒所在處的電勢相同，內(nèi)部無電場，故質(zhì)子在筒內(nèi)必做勻速直線運(yùn)動(dòng)；而前后兩筒間有電勢差，故質(zhì)子每次穿越縫隙時(shí)將被電場加速，B正確，A錯(cuò)誤；質(zhì)子要持續(xù)加速，下一個(gè)金屬筒的電勢要低，所以電源正負(fù)極要改變，C正確；質(zhì)子速度增加，而電源正、負(fù)極改變時(shí)間一定，則沿質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向，金屬筒的長度要越來越長，D錯(cuò)誤?！镜燃壙季殹?．(多選)(2024·廣東廣州期末)如圖所示，一束α粒子沿中心軸射入兩平行金屬板之間的勻強(qiáng)電場中后，分成三束a、b、c，α粒子所受重力忽略不計(jì)，則()A．初速度va＝vb＜vcB．板內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間ta＝tb＞tcC．動(dòng)能變化量ΔEka＝ΔEkb＞ΔEkcD．動(dòng)能變化量ΔEka＞ΔEkb＞ΔEkc答案：BC6．(多選)如圖所示，有一示波器原理圖，電子被電壓為U1的加速電場加速后射入電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電場的極板長度與極板間的距離分別為L和d，y是離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)發(fā)生的偏轉(zhuǎn)距離，為了減小偏轉(zhuǎn)距離。下列措施可行的是()A．減小d B．增大加速電壓U1C．增大偏轉(zhuǎn)電壓U2 D．減小L解析：選BD。電子在加速電場中加速，根據(jù)動(dòng)能定理可得eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)速度的大小為v0＝eq\r(\f(2eU1,m))，電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后的偏轉(zhuǎn)的位移為y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(eU2,md)(eq\f(L,v0))2＝eq\f(U2L2,4U1d)，為了減小偏轉(zhuǎn)距離，可以減小U2、增大U1、增大d或者減小L。7．如圖所示，電子從靜止開始被U＝180V的電場加速，沿直線垂直進(jìn)入另一個(gè)電場強(qiáng)度為E＝6000V/m的勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場，而后電子從右側(cè)離開偏轉(zhuǎn)電場。已知電子比荷為eq\f(e,m)≈eq\f(16,9)×1011C/kg，不計(jì)電子的重力，偏轉(zhuǎn)極板長為L＝6.0×10－2m。求：(1)電子經(jīng)過電壓U加速后的速度vx的大??；(2)電子在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動(dòng)的加速度a的大小；(3)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度方向與剛進(jìn)入該電場時(shí)的速度方向之間的夾角θ。解析：(1)根據(jù)動(dòng)能定理可得eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,x)，解得vx＝8×106m/s。(2)電子在偏轉(zhuǎn)電場中受到豎直向下的電場力，根據(jù)牛頓第二定律得a＝eq\f(eE,m)，解得a＝eq\f(32,3)×1014m/s2≈1.1×1015m/s2。(3)電子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故t＝eq\f(L,vx)，在豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故vy＝at，tanθ＝eq\f(vy,vx)，聯(lián)立解得θ＝45°。答案：(1)8×106m/s(2)1.1×1015m/s2(3)45°8．長為L的平行金屬板水平放置，兩極板帶等量的異種電荷，板間形成勻強(qiáng)電場，一個(gè)電荷量為＋q、質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0緊貼上極板垂直于電場線方向進(jìn)入該電場，剛好從下極板邊緣射出，射出時(shí)速度恰與水平方向成30°角，如圖所示，不計(jì)粒子重力，求：(1)粒子離開電場時(shí)速度的大??；(2)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大?。?3)兩板間的距離。解析：(1)粒子離開電場時(shí)，速度與水平方向夾角為30°，由幾何關(guān)系得速度v＝eq\f(v0,cos30°)＝eq\f(2\r(3)v0,3)。(2)粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上：L＝v0t，在豎直方向上：vy＝atvy＝v0tan3