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(必修3)10.5 带电粒子在电场中的运动(习题课)-参考答案(导学案3)

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发表于 8 小时前 | 显示全部楼层 |阅读模式
10.5带电粒子在电场中的运动(习题课
【学习目标】
1.理解带电粒子在电场中的运动规律,并能分析解决加速和偏转方向的问题.
2针对具体的物理现象和问题正确应用物理规律
质疑提升1速度方向与电场方向共线
带电粒子在匀强电场中的运动,是一个综合电场力、电势能的力学问题,研究的方法与质点动力学相同,它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、能量转化与守恒等力学规律。研究时,主要可以从带电粒子的受力产生加速度及能量转化两条线索展开。分析带电粒子在匀强电场中运动问题的一般步骤:
(1)分析带电粒子的受力情况。
(2)分析带电粒子的初始状态及条件,确定带电粒子作直线运动还是曲线运动。
(3)建立正确的物理模型,进而确定解题方法。
(4)利用物理规律或其它解题手段(如图线等)找出物理量间的关系,建立方程组。
1.在空间有正方向水平向右、大小按如图所示的图线变化的匀强电场,位于电场中A点的电子在t=0时速度为零,在t=1s时,电子离开A点的距离大小为l,那么在t=2s时,电子将处在(   

857e837dfe8854cd92ebaa5c8908fd7d.png AA               
ABA点左方l    
CA点右方2l      
DA点左方2l

9c5877309a358042ab9b9316f0a720b1.png 2 如图所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处(不计重力作用) 。下面对粒子的运动描述正确的是(     
A. t=0时刻释放电子,电子一定在两板间做往复运动
B. t=T/4时刻释放电子,电子可能右极板上
C. t=3T/8时刻释放电子,电子一定左极板上
D. 任意时间释放电子,电子一定打在右极板上
质疑提升2速度方向与电场方向垂直

8a05b0a386dad9f19ec1d3dbdf23a55e.png 1. 如图所示,带电量之比为qAqB=13的带电粒子AB,先后以相同的速度从同一点射入平行板电容器中,不计重力,带电粒子偏转后打在同一极板上,水平飞行距离之比为xAxB=2:1,则带电粒子的质量之比mA:mB以及在电场中飞行时间之比tA:tB分别为    )
A1:1,2:3   
B2:1,3:2   
C1:1,3:4   
D4:3,2:1

53307fd131dcf072b4d54f7f021ac34b.png 2.  热电子由阴极飞出时的初速忽略不计,电子发射装置的加速电压为U。电容器板长和板间距离均为L=10cm,下极板接地。电容器右端到荧光屏的距离也是L=10cm。在电容器两极板间接一交变电压,上极板的电势随时间变化的图象如左图。(每个电子穿过平行板的时间极短,可以认为电压是不变的)求:
①在t=0.06s时刻,电子打在荧光屏上的何处?
②荧光屏上有电子打到的区间有多长?
13.5cm  30cm
质疑提升1带电物体在多力作用下的运动
1. 如图所示,空间存在水平向右的匀强电场。在竖直平面上建立平面直角坐标,在坐标平面的第一象限内固定绝缘光滑的半径为R1/4圆周轨道,轨道的两端在坐标轴上。质量为m的带正电的小球从轨道上端由静止开始滚下,已知重力为电场力的2倍,求:
1)小球在轨道最低点时对轨道的压力;
2)小球脱离轨道后,当速度竖直向下时,速度的大小和所在点的位置坐标。

d5129865d1ff9fe1b8d70976bb87f62d.png
2mg  方向竖直向下   -R2R
素养提升专练
1<Object: word/embeddings/oleObject1.bin> 如图所示,ABCD是某匀强电场中的4个等势面,一个质子和一个α粒子(电   荷量是质子的2倍,质量是质子的4倍)同时在A等势面从静止出发,向右运动,当到达D面时,下列说法正确的是      
A.电场力做功之比为14
B.它们的动能之比为21
C. 它们的末速度之比为<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>1
D.它们运动的时间之比为11

9cd996b5479f25eec1b35642f78a2034.png 2.如图所示的交变电压加在平行板电容器AB的两极板上,开始B板电势比A板电势高,这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间,它在电场力作用下开始运动,设AB两极板间的距离足够大,下列说法正确的是(   
A.电子一直向着A板运动     
B.电子一直向着B板运动
C.电子先向A板运动,然后返回B板运动,之后在AB两板间做周期性往返运动
D.电子先向B板运动,然后返回A板运动,之后在AB两板间做周期性往返运动
3 有一种电荷控制式喷墨打印机,它的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒,此微粒经过带电室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场,再经过偏转电场后打到纸上,显示出字符,不考虑墨汁的重力,为使打在纸上的字迹缩小(偏转距离减小),下列措施可行的是(  )

67c27ae233d67909a888124a26ee6eb5.png A.减小墨汁微粒的质量
B.减小偏转电场两极板间的距离
C.减小偏转电场的电压
D.减小墨汁微粒的喷出速度

e7d9f2cf01cc199a8883bd63ba18a22a.png 4.   如图所示为两组平行板金属板,一组竖直放置,一组水平放置,今有一质量为m电量为e的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点,经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间,若电子从两块水平平行板的正中间射入,且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出,AB分别为两块竖直板的中点,求:
    1)电子通过B点时的速度大小;
2)右侧平行金属板的长度;
  3)电子穿出右侧平行金属板时的速度。
<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>     <Object: word/embeddings/oleObject4.bin>     <Object: word/embeddings/oleObject5.bin>  tanɑ=<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>
5.如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图Oxy平面的ABCD区域内,存在两个场强大小均为E的匀强电场,两电场的边界均是边长为L的正方形不计电子重力电子电荷量为-e
(1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子,求电子离开 ABCD区域的位置。

0099ff0f50cb65c4afb214690f4cd9e6.png (2)在电场区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,求所有释放点的位置。
(-2L  L/4)  
<Object: word/embeddings/oleObject7.bin>     LxL/4

0351e6ee3af3f07c5536dd0ffe432094.png 6 质量为m=0.2kg、带电量为q=+2C的小球从距地面高度为h=10m处以一定的初速度水平抛出,在距抛出点水平距离为L=2m处,有一根管口比小球直径略大的竖直吸管,管的上口距地面为<Object: word/embeddings/oleObject8.bin>,为使小球能无碰撞地通过管子,可在管子上方的整个区域加上一个场强方向水平向左的匀强电场,如图所示,(g10m/s2)求:
(1)小球的初速度v0
(2)电场强度E的大小;
(3)小球落地时的动能。
   4m/s   0.4N/C   20J
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