高中物理《静电现象的应用》同步练习3-新人教版选修3-1

用心爱心专心-1-静电现象的应用1、如果不计重力的电子，只受电场力作用，那么，电子在电场中可能做（）A．匀速直线运动B．匀加速直线运动C．匀变速曲线运动D．匀速圆周运动【解析】电子绕核运动便可看成匀速圆周运动【答案】BCD2、一束由不同种正离子组成的粒子流以相同的速度，从同一位置沿垂直于电场方向射入匀强电场中，所有离子的轨迹都是一样的，这说明所有粒子（）A.都具有相同的比荷B.都具有相同的质量C.都具有相同的电量D.都属于同一元素的同位素【解析】当粒子从偏转电场中飞出时的侧移y，速度的偏角相同时，则粒子的轨迹相同.由2022121vLdmUqaty及2000tandmvUqLvatvvy知：当粒子的比荷mq相同时，侧移y、偏角相同.【答案】A3、如图9－5－14所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（）A.U1变大、U2变大B.U1变小、U2变大C.U1变大、U2变小D.U1变小、U2变小【解析】dULUdmvqLUvatvvy12202002tan故B对【答案】B4、如图9－5－15所示，虚线表示某点电荷Q所激发电场的等势面，已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在另一个等势面上．甲、乙两个带电粒子以相同的速率，沿不同的方向从同一点a射入电场，在电场中沿不同的轨迹adb曲线、acb曲线运动．则下列说法正确的是（）①两粒子所带的电荷符号不同②甲粒子经过c点时的速度大于乙粒子经过d点的速度③两个粒子的电势能都是先减小后增大④经过b点时，两粒子的动能一定相等A．①②B．①③C．③④D．①④【解析】由图轨迹可知Q和乙是同种电荷，Q和甲是异种电荷，故①对；乙先做负功后做正功，电势能先增大后减小．甲先做正功后做负功，电势能先减小后增大．到达b点两者速度又相等，但质量未知，动能不一定相等．故②对，③④错．【答案】A5、.a、b、c三个粒子由同一点垂直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图9－5－16所示，其中b恰好飞出电场，由此可以肯定（图9－5－14Qb甲乙dca图9－5－15用心爱心专心-2-①在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上②b和c同时飞离电场③进入电场时，c的速度最大，a的速度最小④动能的增量相比，c的最小，a和b的一样大A.①B.①②C.③④D.①③④【解析】根据类平抛运动的竖直方向分运动可知，加速度相同，竖向位移c最小，a、b相同，得a、b飞行时间相等，c时间最短，故速度c比b大；b射程大于a，故b的速度大于a．比较竖向位移可知电场力做功c的最小，a和b的一样大．选①③④对【答案】D6、一个初动能为kE的电子，垂直电场线飞入平行板电容器中，飞出电容器的动能为kE2，如果此电子的初速度增至原来的2倍，则当它飞出电容器时的动能变为kE【解析】电子穿过匀强电场，电场力做功与在场强方向上偏转成正比．若初速度加倍，穿过电场的时间减半，偏移为原来的1/4．电场力做功也为原来的1/4．原来的动能增量kkEE，速度加倍后电子动能增量将是原来的1/4，而进入时初动能为kE4，因此飞出时的动能kkEE25.4'．【答案】kkEE25.4'7、质量为m、带电量为q的小球用一绝缘细线悬于o点，开始时它在AB之间来回摆动，OA、OB与竖直方向OC的夹角均为，如图9-5-17所示．如果当它摆动到B点时突然施加一竖直向上的、大小为qmgE/的匀强电场．则此时线中的拉力1T．（2）如果这一电场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的，则当小球运动到B点时线中的拉力2T=．【解析】(1)当小球摆动到B点时，速度为零，向心加速度为零，此时合外力便为零，因为电场力与重力已抵消，故拉力01T（2）从A到C点由动能定理可得：021)cos1(2mvmgl①在最低点C点：lmvT22②联立①②可得：)cos1(22mgT【答案】（1）01T（2）)cos1(22mgT图9-5-17用心爱心专心-3-8、一质量为m，带电量为+q的小球从距地面高h处以一定初速度水平抛出．在距抛出点水平距离L处，有一根管口比小球直径略大的竖直细管．管上口距地面h/2，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一个场强方向水平向左的匀强电场，如图图9－5－18所示，求：（1）小球初速v0（2）电场强度E的大小．（3）小球落地时动能EK．【解析】电场中粒子运动，在水平方向上：mqEtv/0①竖直方向上：2/2/2gth②又有qELmv2/20③联立①②③得：hghLv/20，qhmgLE/2，小球落地时动能：mghEqLmghmvEk2/209、如图9＝5－19所示，两块长3cm的平行金属板AB相距1cm，并与300V直流电源的两极相连接，BA，如果在两板正中间有一电子（m=9×10－31kg，e=－1.6×10－19C），沿着垂直于电场线方向以2×107m/s的速度飞入，则（1）电子能否飞离平行金属板正对空间？（2）如果由A到B分布宽1cm的电子带通过此电场，能飞离电场的电子数占总数的百分之几？【解析】（1）当电子从正中间沿着垂直于电场线方向以2×107m/s的速度飞入时，若能飞出电场，则电子在电场中的运动时间为0vlt在沿AB方向上，电子受电场力的作用，在AB方向上的位移为：221aty，其中mdeUmeEmFaAB联立求解，得y=0.6cm，而5.02dcm，所以2dy，故粒子不能飞出电场．（2）从（1）的求解可知，与B板相距为y的电子带是不能飞出电场的，而能飞出电场的电Eh2/hLmq图9－5－18_e0vAB图9－5－19用心爱心专心-4-子带宽度为4.06.01ydxcm，所以能飞出电场的电子数占总电子数的百分比为：00400010014.000100dxn10、如图9－5－20所示，在0x的空间中，存在沿x轴方向的匀强电场E；在0x的空间中，存在沿x轴负方向的匀强电场，场强大小也为E．一电子),(me在dx处的P点以沿y轴正方向的初速度v0开始运动，不计电子重力．求：（1）电子的x方向分运动的周期．（2）电子运动的轨迹与y轴的各个交点中，任意两个交点的距离．【解析】电子在电场中运动的受力情况及轨迹如图甲所示．在0x的空间中，沿y轴正方向以v0的速度做匀速直线运动，沿x轴负方向做匀加速直线运动，设加速度的大小为a，则maeEF2121atd10tvOA解得，eEmdt21eEmdvOA20电子从A点进入0x的空间后，沿y轴正方向仍做v0的匀速直线运动，沿x轴负方向做加速度大小仍为a的匀减速直线运动，到达Q点．根据运动的对称性得，电子在x轴方向速度减为零的时间2teEmdt21，电子沿y轴正方向的位移AB=eEmdvOA20电子到达Q点后，在电场力作用下，运动轨迹QCP1与QAP关于QB对称，而后的运动轨迹沿y轴正方向重复PAQCP1，所以有：（1）电子的x方向分运动的周期eEmdtT2441（2）电子运动的轨迹与y轴的各个交点中，任意两个交点的距离)3,2,1(2220neEmdnvOAnACnsyxEEo0vd图9－5－20xyo0vdQABCP1PFFFF甲