10.5带电粒子在电场中的运动 课后训练(含答案)高中物理人教版(2019)必修第三册
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1、10.5带电粒子在电场中的运动课后训练提升一、选择题(第15题为单选题,第67题为多选题)1.质子(11H)、粒子(24He)、钠离子(Na+)三个粒子分别从静止状态经过电压为U的同一电场加速后,获得动能最大的是()A.质子(11H)B.粒子(24He)C.钠离子(Na+)D.都相同答案:B解析:qU=12mv2-0,U相同,粒子带的正电荷多,电荷量最大,所以粒子获得的动能最大,故选项B正确。2.带电粒子垂直电场强度方向进入匀强电场中偏转时(除静电力外不计其他力的作用)()A.电势能增加,动能增加B.电势能减小,动能增加C.电势能和动能都不变D.上述结论都不正确答案:B解析:整个过程静电力做正
2、功,只有电势能与动能之间相互转化,根据能量守恒,减小的电势能全部转化为动能,故选项A、C、D错误,B正确。3.如图所示,质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后,分别抵达B、C两点,若lAB=lBC,则它们所带电荷量之比q1q2等于()A.12B.21C.12D.21答案:B解析:竖直方向有h=12gt2,水平方向有l=qE2mt2,联立可得q=mglEh,所以有q1q2=21,故选项B正确。4.如图所示,两平行金属板竖直放置,板上A、B两孔正好水平相对,板间电压为500 V。一个动能为400 eV的电子从A孔沿垂直金属板方向射入电场中,经过一段时间电子离开电场,若不考
3、虑重力的影响,则电子离开电场时的动能大小为()A.900 eVB.500 eVC.400 eVD.-100 eV答案:C解析:电子从A向B运动时,电场力对电子做负功,当电子到达B时,克服电场力所做的功W=qU=500 eV400 eV,因此电子不能到达B,电子向右做减速运动,在到达B之前速度变为零,然后反向运动,从A离开电场,在整个过程中,电场力做功为零,由动能定理可知,电子离开电场时的动能Ek=400 eV,故选项C正确。5.如图所示,在A板附近有一电子由静止开始向B板运动,则关于电子到达B板时的时间和速率,下列说法正确的是()A.两板间距越大,则加速的时间越长,获得的速率越小B.两板间距越
4、小,则加速的时间越短,获得的速率越小C.两板间距越小,则加速的时间越短,获得的速率不变D.两板间距越小,则加速的时间不变,获得的速率不变答案:C解析:由于两极板之间的电压不变,所以极板之间的电场强度为E=Ud,电子的加速度为a=qEm=qUmd,由此可见,两板间距离越小,加速度越大;电子在电场中一直做匀加速直线运动,由d=12at2=12qUmdt2,所以电子加速的时间为t=d2mqU,由此可见,两板间距离越小,加速时间越短;对于全程,由动能定理可得qU=12mv2,所以电子到达B板时的速率与两板间距离无关,仅与加速电压U有关,故选项C正确,A、B、D错误。6.一带电粒子从两平行金属板左侧中央
5、平行于极板飞入匀强电场,且恰能从右侧极板边缘飞出。若粒子初动能增大一倍,要使它仍从右侧边缘飞出,则应()A.只将极板长度变为原来的2倍B.只将极板长度变为原来的2倍C.只将极板电压增大到原来的2倍D.只将极板电压减为原来的一半答案:BC解析:对于带电粒子以平行极板的速度从左侧中央飞入匀强电场,恰能从右侧极板边缘飞出电场这个过程,假设粒子的电荷量为q,质量为m,初速度为v,极板的长度为l,极板的宽度为d,电场强度为E;由于粒子做类平抛运动,所以水平方向有l=vt,竖直方向有y=12at2=qE2mlv2=qUl22mdv2=qUl24dEk;可知,若粒子初动能Ek增大一倍,要使它仍从右侧边缘飞出
6、,y不变,则由上式分析可知,应将极板长度变为原来的2倍,或将极板电压增大到原来的2倍,故选项B、C正确。7.密立根油滴实验原理如图所示。两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间电压为U,形成竖直向下电场强度为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴,若此悬浮油滴的质量为m,则下列说法正确的是()A.悬浮油滴带负电B.悬浮油滴的电荷量为mgUC.增大电场强度,悬浮油滴将向上运动D.油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍答案:AC解析:悬浮油滴受到静电力和重力的作用,且二力大小相等、方向相反,由于电场的方向竖直向下,因此悬浮
7、油滴带负电,选项A正确;由qUd=mg知q=mgdU,选项B错误;增大电场强度,悬浮油滴受到的静电力增大,悬浮油滴将向上运动,选项C正确;悬浮油滴所带电荷量一定是电子电荷量的整数倍,选项D错误。二、计算题8.如图所示,两块相距为d、足够长的金属板平行竖直放置,长为l的细绝缘线一端拴质量为m的带电小球,另一端固定在左板上某点,小球静止时绝缘线与竖直方向的夹角为。如将绝缘线剪断,问:(1)小球将如何运动?(2)小球经多长时间打到金属板上?答案:(1)做初速度为零的匀加速直线运动(2)2(d-lsin)gtan解析:(1)剪断线后,小球受重力、静电力的作用,合力为恒力,方向沿线伸长的方向(即与板成角
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