(京津瓊魯專用)2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 第9節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版必修2.doc
《(京津瓊魯專用)2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 第9節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版必修2.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(京津瓊魯專用)2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 第9節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版必修2.doc(16頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) [學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求] 科學(xué)思維:1.能夠從運(yùn)動(dòng)和力、功和能的角度分析帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,通過(guò)綜合應(yīng)用牛頓第二定律、動(dòng)能定理解題的過(guò)程,提高科學(xué)推理能力.2.建立帶電粒子在交變電場(chǎng)中直線運(yùn)動(dòng)的思維模型. 1.基本粒子的受力特點(diǎn):對(duì)于質(zhì)量很小的基本粒子,如電子、質(zhì)子等,它們受到重力的作用一般遠(yuǎn)小于靜電力,故可以忽略. 2.帶電粒子的加速: (1)運(yùn)動(dòng)分析:帶電粒子從靜止釋放,將沿電場(chǎng)力方向在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻加速運(yùn)動(dòng). (2)末速度大?。焊鶕?jù)qU=mv2,得v=. 判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)質(zhì)量很小的粒子不受重力的作用.( ) (2)動(dòng)能定理能分析勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,也能分析非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題. ( √ ) (3)利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可分析勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,也可分析非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.( ) (4)當(dāng)電子在電場(chǎng)中做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,動(dòng)能增加.( ) 一、帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 如圖1所示,平行板電容器兩板間的距離為d,電勢(shì)差為U.一質(zhì)量為m、帶正電荷為q的α粒子,在電場(chǎng)力的作用下由靜止開始從正極板A向負(fù)極板B運(yùn)動(dòng). 圖1 (1)比較α粒子所受電場(chǎng)力和重力的大小,說(shuō)明重力能否忽略不計(jì)(α粒子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的4倍,即mα=41.6710-27kg,電荷量是質(zhì)子的2倍). (2)α粒子的加速度是多大(結(jié)果用字母表示)?在電場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)? (3)計(jì)算粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度大小(嘗試用不同的方法求解,結(jié)果用字母表示). 答案 (1)α粒子所受電場(chǎng)力大、重力??;因重力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力,故可以忽略重力. (2)α粒子的加速度為a=.在電場(chǎng)中做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng). (3)方法1 利用動(dòng)能定理求解. 在帶電粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)它做的功是W=qU 設(shè)帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速率為v,則 Ek=mv2 由動(dòng)能定理可知qU=mv2 v=. 方法2 利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解. 設(shè)粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)所用時(shí)間為t,則 d=at2,v=at,a= 聯(lián)立解得v=. 1.帶電粒子的分類及受力特點(diǎn) (1)電子、質(zhì)子、α粒子、離子等基本粒子,一般都不考慮重力. (2)質(zhì)量較大的微粒:帶電小球、帶電油滴、帶電顆粒等,除有說(shuō)明或有明確的暗示外,處理問(wèn)題時(shí)一般都不能忽略重力. 2.分析帶電粒子在電場(chǎng)力作用下加速運(yùn)動(dòng)的兩種方法 (1)利用牛頓第二定律F=ma和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,只能用來(lái)分析帶電粒子的勻變速運(yùn)動(dòng). (2)利用動(dòng)能定理:qU=mv2-mv02.若初速度為零,則qU=mv2,對(duì)于勻變速運(yùn)動(dòng)和非勻變速運(yùn)動(dòng)都適用. 例1 如圖2所示,M和N是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩個(gè)等勢(shì)面,相距為d,電勢(shì)差為U,一質(zhì)量為m(不計(jì)重力)、電荷量為-q的粒子,以速度v0通過(guò)等勢(shì)面M垂直射入兩等勢(shì)面之間,則該粒子穿過(guò)等勢(shì)面N的速度應(yīng)是( ) 圖2 A. B.v0+ C. D. 答案 C 解析 qU=mv2-mv02,v=,選C. 針對(duì)訓(xùn)練 如圖3所示,電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動(dòng),到達(dá)B板的速度為v,保持兩板間的電勢(shì)差不變,則( ) 圖3 A.當(dāng)減小兩板間的距離時(shí),速度v增大 B.當(dāng)減小兩板間的距離時(shí),速度v減小 C.當(dāng)減小兩板間的距離時(shí),速度v不變 D.當(dāng)減小兩板間的距離時(shí),電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng) 答案 C 解析 由動(dòng)能定理得eU=mv2,當(dāng)改變兩極板間的距離時(shí),U不變,v就不變,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,C正確;粒子在極板間做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),=,=,即t=,當(dāng)d減小時(shí),v不變,電子在兩極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 二、帶電體在重力場(chǎng)和電場(chǎng)疊加場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 帶電體在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力和重力作用,當(dāng)帶電體所受合外力為零時(shí),將做勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)帶電體所受合外力不為零,且合外力的方向與速度方向在一條直線上時(shí)將做加速或減速直線運(yùn)動(dòng). 分析方法: (1)力和加速度方法——牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式; (2)功和能方法——?jiǎng)幽芏ɡ恚? (3)能量方法——能量守恒定律. 例2 如圖4所示,充電后的平行板電容器水平放置,電容為C,極板間距離為d,上極板正中有一小孔.質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落,穿過(guò)小孔到達(dá)下極板處速度恰好為零(空氣阻力忽略不計(jì),極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng),重力加速度為g).求: 圖4 (1)小球到達(dá)小孔處的速度大小; (2)極板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量; (3)小球從開始下落到運(yùn)動(dòng)到下極板處所用的時(shí)間. 答案 (1) (2) (3) 解析 (1)小球從靜止開始下落到小孔處做自由落體運(yùn)動(dòng),由v2=2gh,得v=. (2)在極板間帶電小球受重力和電場(chǎng)力作用,由牛頓第二定律得:mg-qE=ma 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知:0-v2=2ad 整理得電場(chǎng)強(qiáng)度E= 由U=Ed,Q=CU, 得電容器所帶電荷量Q=. (3)設(shè)小球做自由落體運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間為t1,電場(chǎng)中小球做勻減速運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間為t2, 由h=gt12,0=v+at2,t=t1+t2 整理得t=. 例3 (2018山東濟(jì)南市高一下期末)如圖5所示,一勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)方向水平向左.一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球,從O點(diǎn)出發(fā),初速度的大小為v0,在電場(chǎng)力與重力的作用下,恰能沿與場(chǎng)強(qiáng)的反方向成θ角做直線運(yùn)動(dòng).(重力加速度為g)求: 圖5 (1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小; (2)小球從O點(diǎn)到最高點(diǎn)的距離; (3)小球運(yùn)動(dòng)到的最高點(diǎn)與O點(diǎn)的電勢(shì)差. 答案 (1) (2) (3) 解析(1)根據(jù)帶電小球做直線運(yùn)動(dòng),則重力和電場(chǎng)力的合力與初速度在同一直線上,tanθ=, 解得:E= (2)解法一:最高點(diǎn)與O點(diǎn)間的距離為s= F合==ma 解得:s= 解法二:由動(dòng)能定理:-s=0-mv02 得:s= (3)最高點(diǎn)的電勢(shì)大于O點(diǎn)的電勢(shì),電勢(shì)差U=Escosθ=. 三、帶電粒子在交變電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 例4 在如圖6所示的平行板電容器的兩板A、B上分別加如圖7甲、乙所示的兩種電壓,開始B板的電勢(shì)比A板高.在電場(chǎng)力作用下原來(lái)靜止在兩板中間的電子開始運(yùn)動(dòng).若兩板間距離足夠大且不計(jì)重力,試分析電子分別在甲、乙兩種交變電壓作用下的運(yùn)動(dòng)情況,并畫出相應(yīng)的v-t圖象. 圖6 甲 乙 圖7 答案 見解析 解析 t=0時(shí),B板電勢(shì)比A板高,在電場(chǎng)力作用下,電子向B板(設(shè)為正向)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng). 對(duì)于題圖甲,在0~T內(nèi)電子做初速度為零的正向勻加速直線運(yùn)動(dòng),T~T內(nèi)電子做末速度為零的正向勻減速直線運(yùn)動(dòng),然后周期性地重復(fù)前面的運(yùn)動(dòng),其v-t圖線如圖(a)所示. 對(duì)于題圖乙,在0~內(nèi)做類似(1)0~T的運(yùn)動(dòng),~T電子做反向先勻加速、后勻減速、末速度為零的直線運(yùn)動(dòng).然后周期性地重復(fù)前面的運(yùn)動(dòng),其v-t圖線如圖(b)所示. (a) (b) 1.當(dāng)空間存在交變電場(chǎng)時(shí),粒子所受電場(chǎng)力方向?qū)㈦S著電場(chǎng)方向的改變而改變,粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)也具有周期性. 2.研究帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)需要分段研究,并輔以v-t圖象.特別注意帶電粒子進(jìn)入交變電場(chǎng)時(shí)的時(shí)刻及交變電場(chǎng)的周期. 1.(帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng))(2018山東濟(jì)寧市高一下期末)如圖8所示,P和Q為兩平行金屬板,板間恒定電壓為U,一電子只在電場(chǎng)力作用下,從P板由靜止開始向Q板運(yùn)動(dòng).關(guān)于電子到達(dá)Q板時(shí)的速率,下列說(shuō)法正確的是( ) 圖8 A.兩板間距離越大,電子獲得的速率就越大 B.兩板間距離越小,電子獲得的速率就越大 C.電子到達(dá)Q板時(shí)的速率,與兩板間距離無(wú)關(guān) D.以上說(shuō)法都不正確 答案 C 2.(帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng))兩平行金屬板相距為d,電勢(shì)差為U,一電子質(zhì)量為m,電荷量為e,從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出,最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn),然后返回,如圖9所示,OA=L,則此電子具有的初動(dòng)能是( ) 圖9 A. B.edUL C. D. 答案 D 解析 電子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn),因受電場(chǎng)力作用,速度逐漸減小.根據(jù)題意和題圖判斷,電子僅受電場(chǎng)力,不計(jì)重力.根據(jù)能量守恒定律得mv02=eUOA.因E=,UOA=EL=,故mv02=,所以D正確. 3.(帶電粒子在交變電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng))(多選)如圖10甲所示,平行金屬板中央有一個(gè)靜止的電子(不計(jì)重力),兩板間距離足夠大.當(dāng)兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后,選項(xiàng)中的圖象反映電子速度v、位移x和加速度a三個(gè)物理量隨時(shí)間t的變化規(guī)律可能正確的是( ) 圖10 答案 AD 解析 在平行金屬板之間加上如題圖乙所示的周期性變化的電壓時(shí),因?yàn)殡娮釉谄叫薪饘侔彘g所受的電場(chǎng)力F=,所以電子所受的電場(chǎng)力大小不變,而方向隨電壓呈周期性變化.由牛頓第二定律F=ma可知,電子在第一個(gè)內(nèi)向B板做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在第二個(gè)內(nèi)向B板做勻減速直線運(yùn)動(dòng),在第三個(gè)內(nèi)向A板做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在第四個(gè)內(nèi)向A板做勻減速直線運(yùn)動(dòng).所以a-t圖象如圖甲所示,v-t圖象如圖乙所示,又因勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移x=v0t+at2,所以x-t圖象應(yīng)是曲線. 4.(帶電體在疊加場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng))(2018山東聊城市高一下期末)如圖11所示,兩塊水平放置的平行金屬板M、N相距為d,組成一個(gè)電容為C的平行板電容器,M板接地,M板正中央有一個(gè)小孔B,從小孔B正上方高h(yuǎn)處的A點(diǎn),一滴一滴地由靜止滴下質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電油滴,油滴穿過(guò)B孔后落到N板,把全部電荷量傳給N板,M板也帶上等量的異種電荷,不計(jì)空氣阻力及板外電場(chǎng)的影響.重力加速度為g,求: 圖11 (1)當(dāng)某一滴油滴在板間恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和電容器所帶的電荷量; (2)最終到達(dá)N板的油滴不會(huì)超過(guò)多少滴. 答案 (1) (2)+1 解析 (1)由平衡條件得qE=mg,電場(chǎng)強(qiáng)度E= 再由E=,C= 得Q= (2)設(shè)已有n滴油滴到達(dá)N板,C= 第n+1滴油滴恰好能到達(dá)N板,對(duì)于第n+1滴油滴,根據(jù)動(dòng)能定理得mg(h+d)-qU′=0 得n= 所以最終到達(dá)N板的油滴不會(huì)超過(guò)+1. 一、選擇題 考點(diǎn)一 帶電粒子(體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 1.質(zhì)子(H)、α粒子(He)、鈉離子(Na+)三個(gè)粒子分別從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的同一電場(chǎng)加速后,獲得動(dòng)能最大的是( ) A.質(zhì)子(H) B.α粒子(He) C.鈉離子(Na+) D.都相同 答案 B 解析 qU=mv2-0,U相同,α粒子帶的正電荷多,電荷量最大,所以α粒子獲得的動(dòng)能最大,故選項(xiàng)B正確. 2.如圖1所示,一個(gè)平行板電容器充電后與電源斷開,從負(fù)極板處釋放一個(gè)電子(不計(jì)重力),設(shè)其到達(dá)正極板時(shí)的速度為v1,加速度為a1.若將兩極板間的距離增大為原來(lái)的2倍,再?gòu)呢?fù)極板處釋放一個(gè)電子,設(shè)其到達(dá)正極板時(shí)的速度為v2,加速度為a2,則( ) 圖1 A.a1∶a2=1∶1,v1∶v2=1∶2 B.a1∶a2=2∶1,v1∶v2=1∶2 C.a1∶a2=2∶1,v1∶v2=∶1 D.a1∶a2=1∶1,v1∶v2=1∶ 答案 D 解析 電容器充電后與電源斷開,再增大兩極板間的距離時(shí),場(chǎng)強(qiáng)不變,電子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力不變,故a1∶a2=1∶1.由動(dòng)能定理Ue=mv2得v=,因兩極板間的距離增大為原來(lái)的2倍,由U=Ed知,電勢(shì)差U增大為原來(lái)的2倍,故v1∶v2=1∶. 3.(多選)圖2為示波管中電子槍的原理示意圖,示波管內(nèi)被抽成真空.A為發(fā)射電子的陰極,K為接在高電勢(shì)點(diǎn)的加速陽(yáng)極,A、K間電壓為U,電子離開陰極時(shí)的速度可以忽略,電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出時(shí)的速度大小為v.下面的說(shuō)法中正確的是( ) 圖2 A.如果A、K間距離減半而電壓仍為U,則電子離開K時(shí)的速度仍為v B.如果A、K間距離減半而電壓仍為U,則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)? C.如果A、K間距離不變而電壓減半,則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)関 D.如果A、K間距離不變而電壓減半,則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)? 答案 AC 解析 根據(jù)動(dòng)能定理,電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功Uq=mv2,v=,根據(jù)關(guān)系式可知,A、C正確. 4.(多選)如圖3所示,平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度,兩極板與一直流電源相連.若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過(guò)電容器,則在此過(guò)程中,該粒子( ) 圖3 A.所受重力與電場(chǎng)力平衡 B.電勢(shì)能逐漸增加 C.動(dòng)能逐漸增加 D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 答案 BD 解析 對(duì)帶電粒子受力分析如圖所示,F(xiàn)合≠0,則A錯(cuò)誤.由圖可知電場(chǎng)力與重力的合力方向與v0方向相反,F(xiàn)合對(duì)粒子做負(fù)功,其中mg不做功,Eq做負(fù)功,故粒子動(dòng)能減少,電勢(shì)能增加,B正確,C錯(cuò)誤.F合恒定且F合與v0方向相反,粒子做勻減速運(yùn)動(dòng),D正確. 5.如圖4所示,三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分別位于O、M、P點(diǎn).由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn).現(xiàn)將C板向右平移到P′點(diǎn),則由O點(diǎn)靜止釋放的電子( ) 圖4 A.運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回 B.運(yùn)動(dòng)到P和P′點(diǎn)之間返回 C.運(yùn)動(dòng)到P′點(diǎn)返回 D.穿過(guò)P′點(diǎn) 答案 A 解析 根據(jù)平行板電容器的電容的決定式C=、定義式C=和勻強(qiáng)電場(chǎng)的電壓與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系式U=Ed可得E=,可知將C板向右平移到P′點(diǎn),B、C兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變,由O點(diǎn)靜止釋放的電子仍然可以運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn),并且會(huì)原路返回,故選項(xiàng)A正確. 6.如圖5,一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng).在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q(q>0)的粒子;在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子.在電場(chǎng)力的作用下,兩粒子同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng).已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過(guò)一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面.若兩粒子間相互作用力可忽略,不計(jì)重力,則M∶m為( ) 圖5 A.3∶2 B.2∶1 C.5∶2 D.3∶1 答案 A 解析 因兩粒子同時(shí)經(jīng)過(guò)一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面,電荷量為q的粒子通過(guò)的位移為l,電荷量為-q的粒子通過(guò)的位移為l,由牛頓第二定律知它們的加速度分別為a1=,a2=,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 l=a1t2=t2 ① l=a2t2=t2 ② 得=.B、C、D錯(cuò),A對(duì). 7.(多選)(2018山東煙臺(tái)市高一下期末)在地面附近存在著一有界電場(chǎng),邊界MN將某空間分成上下兩個(gè)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ,在區(qū)域Ⅱ中有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),在區(qū)域Ⅰ中離邊界某一高度由靜止釋放一質(zhì)量為m的帶電小球A,如圖6甲所示,小球運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示,不計(jì)空氣阻力,則( ) 圖6 A.小球經(jīng)過(guò)邊界時(shí)的速度最大 B.小球受到的重力與電場(chǎng)力大小之比為2∶3 C.0~3s內(nèi),重力做的功和電場(chǎng)力做的功絕對(duì)值不相等 D.在小球運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,小球的機(jī)械能與電勢(shì)能總和保持不變 答案 ABD 解析 小球在Ⅰ區(qū)做自由落體運(yùn)動(dòng),在Ⅱ區(qū)做勻減速運(yùn)動(dòng),在邊界處速度最大,A正確;0~3 s內(nèi),由動(dòng)能定理得WG-W電=0,C錯(cuò)誤;0~3 s內(nèi)小球位移x=3,1~3 s內(nèi)小球位移x2=2,=,又mgx-qEx2=0,所以==,B正確;只有重力和電場(chǎng)力做功,小球機(jī)械能和電勢(shì)能總和不變,D正確. 考點(diǎn)二 帶電粒子在交變電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 8.某平行金屬板間加如圖7所示的周期性變化的電勢(shì)差,開始時(shí)重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中央,t=0時(shí)將其釋放,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)碰板情況.下列選項(xiàng)中能正確地描述粒子運(yùn)動(dòng)速度-時(shí)間圖象的是( ) 圖7 答案 A 解析 從t=0時(shí)刻開始將其釋放,在0~時(shí)間內(nèi)帶電粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),~T時(shí)間內(nèi)帶電粒子做同向勻減速直線運(yùn)動(dòng)且末速度為零,然后周期性地重復(fù)前面的運(yùn)動(dòng),速度-時(shí)間圖象如選項(xiàng)A. 9.(多選)如圖8所示,兩平行正對(duì)金屬板分別加上如下列選項(xiàng)中的電壓,能使原來(lái)靜止在金屬板中央的電子(不計(jì)重力)有可能做往返運(yùn)動(dòng)的U-t圖象應(yīng)是(設(shè)兩板距離足夠大)( ) 圖8 答案 BC 解析 由選項(xiàng)A圖象可知,電子先做勻加速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度最大,從T到T內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度減為零.然后重復(fù)前面的運(yùn)動(dòng),一直向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)不往返. 由選項(xiàng)B圖象可知,電子先做勻加速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度最大,從T到T內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度減為零;從T到T反向勻加速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度最大,從T到T內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度減為零,回到出發(fā)點(diǎn).然后重復(fù)往返運(yùn)動(dòng). 由選項(xiàng)C圖象可知,電子先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度最大,從T到T內(nèi)做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度減為零;從T到T反向做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度最大,從T到T內(nèi)做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),T時(shí)速度減為零,回到出發(fā)點(diǎn).然后重復(fù)往返運(yùn)動(dòng). 由選項(xiàng)D圖象可知,電子0~做勻加速運(yùn)動(dòng),從T到T內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng),然后重復(fù)加速運(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng),一直向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)不往返.故選B、C. 10.如圖9甲所示,兩平行正對(duì)的金屬板A、B間加有如圖乙所示的交變電壓,一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處.若在t0時(shí)刻釋放該粒子,粒子會(huì)時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng),并最終打在A板上.則t0可能屬于的時(shí)間段是( ) 圖9 A.0<t0< B.<t0< C.<t0<T D.T<t0< 答案 B 解析 兩板間加的是方波電壓,剛釋放粒子時(shí),粒子向A板運(yùn)動(dòng),說(shuō)明釋放粒子時(shí)UAB為負(fù).若t0=時(shí)刻釋放粒子,則粒子做方向不變的單向直線運(yùn)動(dòng),一直向A板運(yùn)動(dòng);若t0=時(shí)刻釋放粒子,則粒子在電場(chǎng)中固定兩點(diǎn)間做往復(fù)運(yùn)動(dòng),因此<t0<時(shí)間內(nèi),粒子的運(yùn)動(dòng)滿足題意的要求,選項(xiàng)B正確. 二、非選擇題 11.一個(gè)帶正電的微粒,從A點(diǎn)射入水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,微粒沿直線AB運(yùn)動(dòng),如圖10所示.AB與電場(chǎng)線夾角θ=30,已知帶電微粒的質(zhì)量m=1.010-7kg,電荷量q=1.010-10C,A、B相距L=20cm.(取g=10m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)求: 圖10 (1)說(shuō)明微粒在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的性質(zhì),要求說(shuō)明理由. (2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向. (3)要使微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),微粒射入電場(chǎng)時(shí)的最小速度是多少? 答案 見解析 解析 (1)微粒只在重力和電場(chǎng)力作用下沿AB方向運(yùn)動(dòng),如圖所示,微粒所受合力的方向由B指向A,與初速度vA方向相反,微粒做勻減速運(yùn)動(dòng). (2)因?yàn)閝E===mg. 所以電場(chǎng)強(qiáng)度E=≈1.7104N/C,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向水平向左. (3)微粒由A運(yùn)動(dòng)到B時(shí)的速度vB=0時(shí),微粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度最小,由動(dòng)能定理得,-L=0-mvA2,代入數(shù)據(jù),解得vA≈2.8m/s. 12.如圖11所示,水平放置的A、B兩平行板相距h,上板A帶正電,現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球在B板下方距離B板為H處,以初速度v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng). 圖11 (1)帶電小球在板間做何種運(yùn)動(dòng)? (2)欲使小球剛好打到A板,A、B間電勢(shì)差為多少? 答案 (1)做勻減速直線運(yùn)動(dòng) (2) 解析 (1)帶電小球在電場(chǎng)外只受重力的作用做勻減速直線運(yùn)動(dòng),在電場(chǎng)中受重力和靜電力作用做勻減速直線運(yùn)動(dòng). (2)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力和靜電力做功,由動(dòng)能定理得 -mg(H+h)-qUAB=0-mv02 解得UAB=. 13.(2018山東德州市高一下期末)如圖12甲所示,水平放置的兩平行金屬板A、B相距為d,板間加有如圖乙所示隨時(shí)間變化的電壓.A、B板中點(diǎn)O處有一帶電粒子,其電荷量為q,質(zhì)量為m,在0~時(shí)間內(nèi)粒子處于靜止?fàn)顟B(tài).已知重力加速度為g,周期T=.求: 圖12 (1)判定該粒子的電性; (2)在0~方時(shí)間內(nèi)兩板間的電壓U0; (3)若t=T時(shí)刻,粒子恰好從O點(diǎn)正下方金屬板A的小孔飛出,那么的比值應(yīng)滿足什么條件. 答案 (1)正電 (2) (3) 解析 (1)由平衡條件可判定粒子帶正電 (2)0~時(shí)間內(nèi),粒子處于平衡狀態(tài) 由mg=得:U0= (3)在~T時(shí)間內(nèi)有:=at2 mg+=ma t== 由以上公式聯(lián)立得:=.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 京津瓊魯專用2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 第9節(jié) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版必修2 京津瓊魯 專用 2018 2019 學(xué)年 高中物理 帶電 粒子 電場(chǎng) 中的 運(yùn)動(dòng)學(xué) 新人
鏈接地址:http://www.hcyjhs8.com/p-6375734.html