1.9带电粒子在电场中的运动 作业Word版含解析

第9节　带电粒子在电场中的运动
基础训练
带电粒子在电场中的直线运动
1. 如图所示,带正电的粒子以初速度v沿电场方向进入匀强电场区域,不计重力,粒子在电场中的运动(　A　)
A.方向不变,速度增大
B.方向不变,速度减小
C.方向向上,速度不变
D.方向向下,速度不变
解析:粒子在电场中的受力方向与初速度方向相同,做匀加速直线运动,故选项A正确。
2. 如图所示,在匀强电场E中,一带电荷量为-q的粒子初速度v0恰与电场线方向相同,则带电粒子-q在开始运动后,将(　C　)
A.沿电场线方向做匀加速运动
B.沿电场线方向做变加速运动
C.沿电场线方向做匀减速运动
D.偏离电场线方向做曲线运动
解析:带负电的粒子在电场中受到的静电力的方向与电场线的方向相反,带电粒子的初速度v0恰与电场线方向相同,所以该带电粒子受力的方向与运动的方向相反,带电粒子沿电场线的方向做匀减速直线运动,故选项C正确。
3. 如图所示,一带电小球用细线悬挂在水平方向的匀强电场中,当小球静止后把悬线烧断,则小球在电场中将做(　C　)
A.自由落体运动
B.曲线运动
C.沿着悬线的延长线做匀加速运动
D.变加速直线运动
解析:悬线烧断后,小球在电场中仍受到静电力和重力,合力为恒力,小球将做沿合力方向的匀加速直线运动,选项A,B,D错误,C正确。
4. 如图所示,匀强电场的场强方向与竖直方向成α角,一带电荷量为q、质量为m的小球,用绝缘细线固定在竖直墙上,小球恰好静止在水平位置.求:
(1)小球所带电荷的电性及场强的大小;
(2)若将细线突然剪断,小球在静电力和重力作用下做何种性质的运动?加速度为多大?
解析:(1) 由小球恰好静止在水平位置,知小球带负电,受力分析如图, 根据平衡条件得mg=Eqcos α
得E=。
(2)将细线突然剪断,小球将做初速度为零的匀加速直线运动
根据牛顿第二定律得a===gtan α。
答案:(1)负电　　(2)初速度为零的匀加速直线运动　gtan α
带电粒子在电场中的偏转运动
5. 如图所示,正电子以一定的初速度垂直于电场方向入射到匀强电场中,不计重力,正电子做(　D　)
A.匀速直线运动
B.匀加速直线运动
C.向下偏转的曲线运动
D.向上偏转的曲线运动
解析:由题图可知,匀强电场的方向竖直向上,故正电子的受力方向向上,做向上偏转的曲线运动,故选D。
6. 如图所示,一价氢离子和二价氦离子的混合体经同一加速电场加速后,垂直射入同一偏转电场中,偏转后,打在同一荧光屏上,则它们(　B　)
A.同时到达屏上同一点 B.先后到达屏上同一点
C.同时到达屏上不同点 D.先后到达屏上不同点
解析:一价氢离子和二价氦离子的比荷不同,经过加速电场的末速度不同,因此在加速电场及偏转电场的时间均不同,但在偏转电场中偏转距离相同,所以会先后打在屏上同一点,选项B正确。
7. 如图所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出,现在使电子的入射速度变为原来的2倍,而电子仍从原来位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板间的距离应变为原来的(　C　)
A.2倍 B.4倍 C. D.
解析:第一次d=·()2,第二次d'=··()2,两式相比可得d'=,所以选项C正确。
综合应用
8. 为研究静电除尘,有人设计了一个盒状容器,如图所示,容器侧面是绝缘的透明有机玻璃,上下底面是金属板。当金属板连接到高压电源正负两极时,在两金属板间产生匀强电场。现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内,颗粒带负电,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力,并忽略烟尘颗粒所受重力。下列说法正确的是(　C　)
A.烟尘颗粒向下运动
B.两金属板间电场方向向上
C.烟尘颗粒在运动过程中电势能减少
D.烟尘颗粒所带电荷量可能是电子电荷量的1.5倍
解析:由图可知,极板上端为正极,下端为负极,所以两金属板间电场方向向下,则带负电的颗粒受静电力向上,故带电颗粒将向上运动,选项A,B错误;烟尘颗粒在运动过程中静电力做正功,电势能减少,选项C正确;带电体的带电荷量只能是元电荷的整数倍,所以烟尘颗粒所带电荷量不可能是电子电荷量的1.5倍,选项D错误。
9. 如图所示,从炽热的金属丝发射的电子(速度可视为零),经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场。电子的重力不计。在满足电子能射出偏转电场的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是(　C　)
A.仅将偏转电场极性对调
B.仅增大偏转电极板间的距离
C.仅增大偏转电极板间的电压
D.仅减小偏转电极板间的电压
解析:改变偏转电场的极性,只能改变电子受力方向,但电子的偏转角大小不变,选项A错误;根据E=可知,当两极板间距离d增大时,E减小,所以电子受到的静电力减小,其偏转角也减小,选项B错误;电子进入偏转电场后做类平抛运动,则L=v0t,e=ma及tan θ=可得tan θ=,当U增大时偏转角也增大,选项C正确,D错误。
能力提升
10.(2018·浙江温州十五校联合体期末)如图,ACB是一条足够长的绝缘水平轨道,轨道CB处在方向水平向右、大小E=1.0×106 N/C的匀强电场中,一质量m=0.25 kg、电荷量q=-2.0×10-6 C的可视为质点的小物体,在距离C点L0=6.5 m的A点处,以初速度v0=14 m/s开始向右运动.已知小物体与轨道间的动摩擦因数μ=0.4,取g=10 m/s2,求:
(1)小物体到达C点时的速度大小;
(2)小物体在电场中运动离C点的最远距离;
(3)小物体在电场中运动的时间.
解析:(1)根据牛顿第二定律,小物体的加速度大小a=μg=4 m/s2
小物体到达C点的速度大小v2=-2aL0,解得v=12 m/s。
(2)根据牛顿第二定律,小物体向右减速的加速度
a1==12 m/s2
小物体向右运动的时间t2==1 s
小物体向右运动的位移x1=t1=6.0 m。
(3)由于qE>μmg,所以小物体先减速后反向向左加速,直到滑出电场
根据牛顿第二定律,小物体向左加速的加速度
a2==4 m/s2
小物体在电场中向左运动的时间t2== s
小物体在电场中运动的总时间t=t1+t2=(1+)s。
答案:(1)12 m/s　(2)6.0 m　(3)(1+) s