20xx教科版高中物理選修3-118帶電微粒在電場中的直線運動同步精練(已修改)
2024-12-14 18:22 本頁面
【正文】 帶電微粒在電場中的直線運動 1． 下列帶電粒子均從靜止開始在電場力作用下做加速運動 ， 經(jīng)過相同的電勢差 U后 ，哪個粒子獲得的速度最大： ( ) A． 質(zhì)子 11H B． 氘核 21H C． α 粒子 42He D． 鈉離子 Na＋ 答案 A 解析 所有四種帶電粒子均從靜止開始在電場力作用下做加速運動 ， 經(jīng)過相同的電勢差U， 故根據(jù)動能定理 ， qU＝ 12mv2－ 0 得 v＝ 2qUm 由上式可知 ， 比荷 qm越大 ， 速度越大； 顯然 A選項中質(zhì)子的比荷最大 ， 故 A正確 ． 帶電粒子在電場中的類平拋運動 2. 圖 1－ 8－ 5 如圖 1－ 8－ 5所示 ， 靜止的電子在加速電壓 U1的作用下從 O經(jīng) P板的小孔射出 ， 又垂直進入平行金屬板間的電場 ， 在偏轉(zhuǎn)電壓 U2的作用下偏轉(zhuǎn)一段距離 ． 現(xiàn)使 U1加倍 ， 要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化 ， 應(yīng)該 ( ) A． 使 U2加倍 B． 使 U2變?yōu)樵瓉淼?4 倍 C． 使 U2變?yōu)樵瓉淼?2倍 D． 使 U2變?yōu)?原來的 1/2 倍 答案 A 解析 電子加速有 qU1＝ 12mv20 電子偏轉(zhuǎn)有 y＝ 12qU2md( lv0)2 聯(lián)立解得 y＝ U2l24U1d， 顯然選 A. 帶電粒子在交變電場中的運動 3． 如圖 1－ 8－ 6(a)所示 ， 兩平行正對的金屬板 A、 B 間加有如圖 (b)所示的交變電壓 ，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間 P 處 ． 若在 t0 時刻釋放該粒子 ， 粒子會時而向 A板運動 ， 時而向 B板運動 ， 并最終打 在 A板上 ， 則 t0可能屬于的時間段是 ( ) 圖 1－ 8－ 6 A． 0＜ t0＜ T4 ＜ t0＜ 3T4 ＜ t0＜ T D． T＜ t0＜ 9T8 答案 B 解析 設(shè)粒子的速度方向、位移方向向右為正 ． 依題意得 ， 粒子的速度方向時而為正 ， 時而為負 ， 最終打在 A板上時位移為負 ， 速度方向為負 ． 作出 t0＝ 0、 T T 3T4 時粒子運動的速度圖像如圖 所示 ． 由于速度圖線與時間軸所圍面積表示粒子通過的位移 ， 則由圖像可知 0＜ t0＜ T4， 3T4 ＜ t0＜ T 時粒子在一個周期內(nèi)的總位移大于零； T4＜ t0＜ 3T4 時粒子在一個周期內(nèi)的總位移小于零；當(dāng) t0＞ T時情況類似 ， 因粒子最終打在 A板上 ， 則要求粒子在每個周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零 ， 對照各選項可知只有 B 正確 ． 帶電粒子在電場中的圓周運動 4． 如圖 1－ 8－ 7 所示 ， 一絕緣細圓環(huán)半徑為 r， 其環(huán)面固定在水平面上 ， 電場強度為 E的勻強電場與圓環(huán)平面平行 ， 環(huán) 上穿有一電荷量為＋ q、質(zhì)量為 m的小球 ， 可沿圓環(huán)做無摩擦的圓周運動 ， 若小球經(jīng) A點時速度 vA的方向恰與電場線垂直 ， 且圓環(huán)與小球間沿水平方向無作用力 ， 則速度 vA＝ ________． 當(dāng)小球運動到與 A 點對稱的 B點時 ， 小球?qū)A環(huán)在水平方向的作用力 FB＝ ________． 圖 1－ 8－ 7 答案 qErm 6qE 解析 在 A點時 ， 電場力提供向心力 qE＝ mv2Ar ① 解得 vA＝ qErm 在 B點時 ， FB′ － qE＝ mv2Br， FB＝ FB′ ② 小球由 A到 B的過程中 ， 由動能定理得：
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