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第2章　電勢能與電勢差
專題強(qiáng)化練3　帶電粒子在電場中的運動
1.(多選)如圖所示,水平放置的平行金屬板充電后板間形成勻強(qiáng)電場,板間距離為d,一個帶電的液滴帶電荷量大小為q,質(zhì)量為m,從下板邊緣射入電場,沿直線從上板邊緣射出,重力加速度為g,則 (　　)
A.液滴做的是勻速直線運動
B.液滴做的是勻變速運動
C.兩板間的電勢差為
D.液滴的電勢能減少了mgd
2.如圖所示,水平放置的平行板電容器電容為C,兩板間距離為d,正對面積為S,一帶電粒子(不計粒子重力)從電容器下極板左邊緣M處以一定的初速度斜射入平行板之間的真空區(qū)域,經(jīng)偏轉(zhuǎn)后打在下極板上N點。保持開關(guān)S閉合,則下列說法中正確的是 (　　)
A.適當(dāng)上移上極板,該粒子打在下極板上N點的左側(cè)
B.適當(dāng)上移上極板,該粒子仍打在下極板上N點
C.適當(dāng)左移上極板,該粒子打在下極板上N點的左側(cè)
D.適當(dāng)左移上極板,該粒子仍打在下極板上N點
3.某種類型的示波管工作原理如圖所示,電子由靜止先經(jīng)過電壓為U1的加速電場,再垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏移量為h,兩平行板之間的距離為d,電壓為U2,板長為L,把叫示波器的靈敏度,電子質(zhì)量為m,電荷量為e。下列說法正確的是 (　　)
A.電子在加速電場中動能增大,在偏轉(zhuǎn)電場中動能不變
B.電子只要能離開偏轉(zhuǎn)電場,在偏轉(zhuǎn)電場中的運動時間一定等于L
C.當(dāng)U1、L增大,d不變時,示波器的靈敏度減小
D.當(dāng)L變?yōu)樵瓉淼?倍,d變?yōu)樵瓉淼?倍,U1不變時,示波器的靈敏度增大
4.如圖所示的裝置由加速器、輻向電場和偏轉(zhuǎn)器組成,偏轉(zhuǎn)器由一對水平放置的平行金屬板構(gòu)成,極板長度為l、間距為d。一比荷為k的帶正電粒子由靜止經(jīng)加速電壓U0加速后,垂直進(jìn)入輻向電場(電場強(qiáng)度方向指向圓心),沿著半徑為R的圓弧虛線(等勢線)運動,之后水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為U1的偏轉(zhuǎn)器,最終從A點離開偏轉(zhuǎn)器。不同區(qū)域內(nèi)電場互不影響,不計粒子的重力。求:
(1)粒子射出加速器時的速度大小v1;
(2)圓弧虛線處電場強(qiáng)度E大小;
(3)粒子從進(jìn)入偏轉(zhuǎn)器到從A點離開,豎直位移y的大小。
答案與分層梯度式解析
第2章　電勢能與電勢差
專題強(qiáng)化練3　帶電粒子在電場中的運動
基礎(chǔ)過關(guān)練
1.ACD 2.D 3.B
1.ACD　帶電液滴受到的重力與電場力均在豎直方向上,而運動軌跡并不在豎直方向上,可知電場力與重力的合力必為零,液滴做勻速直線運動,故A正確,B錯誤;電場力與重力等大反向,即qE=mg,上、下極板間的電勢差為U=Ed=,故C正確;電場力豎直向上,對液滴做正功,由功能關(guān)系可知,液滴的電勢能減少量為ΔEp=qU=mgd,故D正確。故選A、C、D。
2.D　保持開關(guān)S閉合,則電容器兩極板間的電壓U不變,由E=可知,適當(dāng)上移上極板,d增大,極板間場強(qiáng)E減小,帶電粒子的加速度a=,故加速度減小,根據(jù)t==,則粒子在電場中的運動時間延長,由x=v0xt=v0t cos θ知x增大,則該粒子打在下極板上N點的右側(cè),故A、B錯誤;適當(dāng)左移上極板,兩極板間的場強(qiáng)不變,則粒子加速度不變,在兩極板間的運動軌跡不變,該粒子仍打在下極板上N點,故C錯誤,D正確。故選D。
3.B　電子在加速電場和偏轉(zhuǎn)電場中運動時,電場力均對電子做正功,電子的動能增大,A錯誤;電子在加速電場中運動時,有eU1=m,解得v0=,電子只要能離開偏轉(zhuǎn)電場,在偏轉(zhuǎn)電場中的運動時間一定等于t==L,B正確;電子在偏轉(zhuǎn)電場中運動時,有h=××,結(jié)合eU1=m,聯(lián)立解得=,可知當(dāng)U1、L增大,d不變時,示波器的靈敏度可能增大,可能減小,還可能不變,C錯誤;根據(jù)=,可知當(dāng)L變?yōu)樵瓉淼?倍,d變?yōu)樵瓉淼?倍,U1不變時,示波器的靈敏度不變,D錯誤。
4.答案　(1)　(2)　(3)
解析　(1)設(shè)粒子的電荷量為q,質(zhì)量為m。由動能定理得qU0=m
其中=k,解得v1=
(2)粒子在輻向電場中做勻速圓周運動,有qE=m
解得E=
(3)在偏轉(zhuǎn)電場中,設(shè)粒子的運動時間為t,加速度的大小a=
豎直位移y=at2
水平位移l=v1t
聯(lián)立解得y=
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