【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第Ⅳ課時(shí) 電容帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 如圖 9411 所示 ,讓平行板電容器帶電后 ,靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)一定角度 ,若不改變 A、 B 兩極板帶的電量而減小兩極板間的 距離 ,同時(shí)在兩極板間插入電介質(zhì) ,那么靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度 ( ) A、一定減小 B、一定增大 C、一定不變 D、可能不變 【解析】 由 kdsC ??4? 和 CQU? ，電量不變，可知 A對(duì) 【答案】 A 如圖 9－ 4－ 12 所示，平行板電容器經(jīng)開關(guān) S 與電池連接， a處有一電荷量非常小的點(diǎn)電荷， S 是閉合的， φ a 表示 a 點(diǎn)的電勢(shì)， F 表示點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力 .現(xiàn)將電容器的 B 板向下稍微移動(dòng)，使兩板間的距離增大，則 a 變大， F 變大 a 變大， F 變小 a 不變， F 不變 a 不變， F 變小 【解析】 極板間電壓 U 不變，兩極板距離 d 增大 ,所以場(chǎng)強(qiáng) E 減小故 F 變?。?a 到 B 板距離變大則 a 到 B 板的電勢(shì)差增大， 而 B 板接地，所以 φ a變大，故 B 對(duì)． 【答案】 B 圖 9－ 4－ 11 圖 9－ 4－ 12 .離子發(fā)動(dòng)機(jī)飛船，其原理是用電壓 U加速一價(jià)惰性氣體離子，將它高速噴出后，飛船得到加速，在氦、氖、氬、氪、氙中選用了氙，理由是用同樣電壓加速，它噴出時(shí)（ ） 【解析】 由動(dòng)能定理： 221mvqU? 得到動(dòng)能均相同 但 動(dòng)量 KmEP 2? ，質(zhì)量越大，動(dòng)量越大，反沖也大．故選 B 【答案】 B 如圖 9－ 4－ 13 所示，水平放置的平行金屬板 a、 b 分別與電源的兩極相連，帶電液滴 P在金屬板 a、 b 間保持靜止，現(xiàn)設(shè)法使 P固定，再使兩金屬板 a、 b 分別繞中心點(diǎn) O、 O/垂直于紙面的軸順時(shí)針轉(zhuǎn)相同的小角度 α ，然后釋放 P，則 P 在電場(chǎng)內(nèi)將做（ ） A．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．水平向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．斜 向右下方的勻加速直線運(yùn)動(dòng) D．曲線運(yùn)動(dòng) 【解析】 原來有： mgqE? 即 mgdUq ? 設(shè)轉(zhuǎn)過 ? 角時(shí)（如圖甲），則兩極板距離為變 ?cos39。 dd ? U 保持不變，在豎直方向有： mgdUqd UqqE ??? ??? c osc osc os39。 所以豎直方向合外力為零 水平方向受到恒定的外力 ?sin39。qE 因此帶電液滴 P 將水平向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng)， B 【答案】 B 如圖 9－ 4－ 14 所示，兩平行金屬板豎直放置，左極板接地，中間有小孔．右極板電勢(shì)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示．電子原來靜止在左極板小孔處．（不計(jì)重力作用）下列說法中正確的是（ ） t=0 時(shí)刻釋放電子，電子將始終向右運(yùn)動(dòng)，直到打到右極板上 t=0 時(shí)刻釋放電子，電子可能在兩板間振動(dòng) t=T/4 時(shí)刻釋放電子，電子可能在兩板間振動(dòng)，也可能打到右極板上 圖 9－ 4－ 13 qE′ mg P 甲 t u U0 U0 o 2T T 圖 9－ 4－ 14 t=3T/8 時(shí)刻釋放電子，電子必將打到左極板上 【解析】 從 t=0時(shí)刻釋放電子，如果兩板間距離足夠大，電子將向右先勻加速 T/2，接著勻減速 T/2，速度減小到零后，又開始向右勻加速 T/2，接著勻減速 T/2??直到打在右極板上．電子不可能向左運(yùn)動(dòng)；如果兩板間距離不夠大，電子也始終向右運(yùn)動(dòng)，直到打到右極板上．從t=T/4 時(shí)刻釋放電子，如果兩板間距離足夠大，電子將向右先勻加速 T/4，接著勻減速 T/4，速度減小到零后，改為向左先勻加速 T/4，接著勻減速 T/4．即在兩板間振動(dòng)；如果兩板間距離不夠大，則電子在第一次向右運(yùn)動(dòng)過程中就有可能打在右極板上．從 t=3T/8 時(shí)刻釋放電子，如 果兩板間距離不夠大，電子將在第一次向右運(yùn)動(dòng)過程中就打在右極板上；如果第一次向右運(yùn)動(dòng)沒有打在右極板上，那就一定會(huì)在第一次向左運(yùn)動(dòng)過程中打在左極板上．選 AC 【答案】 AC 如圖 9－ 4－ 15 所示 ,水平放置的兩平行金屬板相距為 d,充電后其間形成勻強(qiáng)電場(chǎng) .一帶電量為 +q,質(zhì)量為 m 的液滴從下板邊緣射入電場(chǎng) ,并沿直線運(yùn)動(dòng)恰好從上板邊緣射出 .可知 ,該液滴在電場(chǎng)中做 _______運(yùn)動(dòng) ,電場(chǎng)強(qiáng)度為 _______,電場(chǎng)力做功大小為 _______ 【解析】 由題意可知，帶電粒子只能作勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受 重力和電場(chǎng)力的合外力為 零．有： mgqE? qmgE?，根據(jù)動(dòng)能定理： 0??mgdqU mgdqU? 【答案】 作勻速直線運(yùn)動(dòng)，qmgE?， mgdW? 密立根油滴實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了電子的存在，揭示了電荷的非連續(xù)性 .如圖所示是密立根實(shí)驗(yàn)的原理示意圖 9－ 4－ 16，設(shè)小油滴質(zhì)量為 m，調(diào)節(jié)兩板間電勢(shì)差為 U，當(dāng)小油滴懸浮不動(dòng)時(shí)，測(cè)出兩 板間距離為 q=_______. 【解析】 受力平衡可得： mgqE? mgdUq ? Umgdq? 圖 9－ 4－ 15 圖 9－ 4－ 16 U S 接地 － + L 圖 9－ 4－ 19 【答案】Umgd 如圖 9－ 4－ 17 所示，在傾角 37176。的斜面兩端，垂直于斜面方向固定兩個(gè)彈性板，兩板相距 2 米，質(zhì)量 10 克，帶電量 1 107庫侖的物體與斜面的摩擦系數(shù)為 ，物體在斜面中點(diǎn)時(shí)速度大小為 10米 /秒，物體在運(yùn)動(dòng)中與彈性板碰撞中機(jī)械能不損失，物體在運(yùn)動(dòng)中電量不變，若勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng) E=2 106牛 /庫，求物體在斜面上通過的路程？（ g=10 米 /秒 2） 【解析】 NmgFf N o s ??? ??? mgsin370= Eq= f+ mgsin37176。 Eq 故最后應(yīng)停在緊靠上邊彈性板處，由動(dòng)能定理得： 2210s in22 mvfSLmgLEq ???? ?解得 ： S=40m 【答案】 S=40m 如圖 9－ 4－ 18所示，空間相距為 d 的平行金屬板加上電壓后，它們之間的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，其變化如圖，當(dāng) t=0時(shí)， A板電勢(shì)比 B板電勢(shì)高，這時(shí)在靠近 B板處有一初速度為零的電子（質(zhì)量為 m ，電量為 q ）在電場(chǎng)力作用下開始運(yùn)動(dòng)，若要使這電子到達(dá) A 板時(shí)具有最大的動(dòng)能，則所加交變電壓的頻率最大不能超過多少？ 【解析】 根據(jù)題意當(dāng)電子從 t=0時(shí)開始運(yùn)動(dòng)， 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t? ≤ 2T 時(shí)， 電子到 達(dá) A板時(shí)具有最 大的動(dòng)能． 臨界條件： 202 )2(2121 TmdqUatd ?? 028qUmdT ?所以 208mdqUf ? 【答案】 不能超過208mdqU （ 2021年上海高考）為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積 mA? 的金屬板，間距 mL ? ，當(dāng)連接到VU 2500? 的高壓電源正負(fù)兩極時(shí)，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖 9－ 4－ 19所示．現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每立方米有煙塵顆粒 1310 個(gè)，假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個(gè)顆粒帶電量為T 圖 9－ 4－ 17 圖 9－ 4－ 18 Cq ???? ，質(zhì)量為 kgm ??? ，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力．求合上電鍵后： ?經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間煙塵顆?？梢员蝗课?？ ?除 塵過程中電場(chǎng)對(duì)煙塵顆粒共做了多少功？ ?經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間容器中煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)到最大？ 【解析】 ?當(dāng)最靠近上表面的煙塵顆粒被吸附到下板時(shí)，煙塵就被全部 吸附．煙塵顆粒受到的電場(chǎng)力： LqUF? 而 22 2121 tmLqUatL ?? 可得 st ? ?由于板間煙塵顆粒均勻分布，可以認(rèn)為煙塵的質(zhì)心位置位于板的中心位置 ，因此除塵過程中電場(chǎng)力對(duì)煙塵做的總功為： JN A LqUW ???? ?設(shè)煙塵顆粒下落距離為 x ，則當(dāng)時(shí)所有煙塵顆粒的總動(dòng)能： )()(21 2 xLNAxLqUxLNAmvE K ?????? 當(dāng) Lx 21? 時(shí)， KE 最大，又根據(jù) 2121atx?得 sLqUmaxt 0 ??? 第Ⅴ課時(shí) 帶電粒子在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng) 如果不計(jì) 重力的電子，只受電場(chǎng)力作用，那么，電子在電場(chǎng)中可能 做 （ ） A．勻速直線運(yùn) 動(dòng) B．勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D．勻速圓周運(yùn)動(dòng) 【解析】 電子繞核運(yùn)動(dòng)便可看成 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 【答案】 B C D 一束由不同種正離子組成的粒子流以相同的速度，從同一位置沿垂直于電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所有離子的軌跡都是一樣的，這說明所有粒子（ ） 【解析】 當(dāng)粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中飛出時(shí)的側(cè)移 y ，速度的偏角 ? 相同時(shí)，則粒子的軌跡相同 .由 202 2121 ???????????????? vLdmUqaty及2021tan dm vU qLvatvv y ????知：當(dāng)粒子的比荷mq相同時(shí)， 側(cè)移 y 、偏角 ? 相同 . 【答案】 A 如圖 9－ 5－ 14 所示，電子在電勢(shì)差為 U1的加速電場(chǎng)中由靜止開始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為 U2 的兩塊平行極板間的電場(chǎng)中，射入方向跟極板平行，整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽 略，在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角 θ 變大的是（ ） 、 U2 變大 變小、 U2變大 、 U2變小 、 U2變小 【解析】dU LUd m vqLUvatvv y 1220200 2ta n ????? 故 B 對(duì) 【答案】 B 如圖 9－ 5－ 15所示，虛線表示某點(diǎn)電荷 Q所激發(fā)電場(chǎng)的等勢(shì)面，已知 a、b 兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上， c、 d 兩點(diǎn)在另一個(gè)等勢(shì)面上．甲、乙兩個(gè)帶電粒子以相同的速率，沿不同的方向從同一 點(diǎn) a 射入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中沿不同的軌跡 adb 曲線、 acb 曲線運(yùn)動(dòng)．則 下列說法正確的是 （ ） ①兩粒子所帶的電荷符號(hào)不同 ②甲粒子經(jīng)過 c 點(diǎn)時(shí)的速度大于乙粒子經(jīng)過 d 點(diǎn)的速度 ③兩個(gè)粒子的電勢(shì)能都是先減小后增大 ④經(jīng)過 b 點(diǎn)時(shí)，兩粒子的動(dòng)能一定相等 A．①② B．①③ C．③ ④ D．① ④ 【 解析 】由圖軌跡可知 Q 和乙是同種電荷， Q 和甲是異種電荷，故①對(duì)； 乙先做負(fù)功后做正功，電勢(shì)能先增大后減?。紫茸稣笞鲐?fù)功，電勢(shì)能先減小后增大．到達(dá) b 點(diǎn)兩者速度又相等，但 質(zhì)量未知，動(dòng)能不一定相等．故②對(duì)，③④錯(cuò)． 【答案】 A .a、 b、 c三個(gè) ? 粒子由同一點(diǎn)垂直場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，其軌跡如圖 9－ 5－ 16 所示，其中 b 恰好飛出電場(chǎng)，由此可以肯定（ ①在 b 飛離電場(chǎng)的同時(shí)， a 剛好打在負(fù)極板上 ② b 和 c 同時(shí)飛離電場(chǎng) ③進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)， c 的速度最大， a 的速度最小 ④動(dòng)能的增量相比， c 的最小， a 和 b 的一樣大 A.① B.①② C.③④ D.①③④ 【解析】 根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的豎直方向分運(yùn)動(dòng)可知，加速度相同，豎向位 移 c 最小 ， a、 b 相圖 9－ 5－ 14 Q b 甲 乙 d c a 圖 9－ 5－ 15 圖 9－ 5－ 16 同，得 a、 b 飛行時(shí)間相等， c 時(shí)間最短，故速度 c 比 b大； b 射程大于 a，故 b 的速度大于 a． 比較豎向位移可知電場(chǎng)力做功 c 的最小， a 和 b 的一樣大．選①③④對(duì) 【答案】 D 一個(gè)初動(dòng)能為 kE 的電子，垂直電場(chǎng)線飛入平行板電容器中，飛出電容器的動(dòng)能為 kE2 ，如果此電子的初速度增至原來的 2倍，則當(dāng)它飛出電容器時(shí)的動(dòng)能變?yōu)? kE 【解析】 電子穿過勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力 做功與在場(chǎng)強(qiáng)方向上偏轉(zhuǎn)成正比．若初速度加倍，穿過電場(chǎng)的時(shí)間減半，偏移為原來的 1/4．電場(chǎng)力做功也為原來的 1/4．原來的動(dòng)能增量kk EE ?? ，速度加倍后電子動(dòng)能增量將是原來的 1/4，而進(jìn)入時(shí)初動(dòng)能為 kE4 ，因此飛出時(shí)的動(dòng)能 kk EE 39。? ． 【答案】 kk EE 39。? 質(zhì)量為 m 、帶電量為 q? 的小球用一絕緣細(xì)線懸于 o 點(diǎn)，開始時(shí)它在 AB 之間來回?cái)[動(dòng)， OA 、 OB 與豎直方向 OC 的夾角均為 ? ，如圖 9517 所示． （ 1） 如果當(dāng)它擺動(dòng)到 B 點(diǎn)時(shí)突然施加一豎直向上的、大小為 qmgE /? 的勻強(qiáng)電場(chǎng)．則此時(shí)線中的拉力 ?1T ． （ 2）如果這一電場(chǎng)是在小球