【物理】2019届一轮复习人教版带电粒子在电场中的直线运动学案

【物理】2019届一轮复习人教版带电粒子在电场中的直线运动学案

‎1．做直线运动的条件 ‎(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子初速度不为零，做匀速直线运动。‎ ‎(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。‎ ‎2．用动力学观点分析 a＝，E＝，v2－v02＝2ad。‎ ‎3．用功能观点分析 匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv02；‎ 非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1。‎ ‎4. 是否考虑粒子重力 ‎①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。‎ ‎②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。‎ ‎【典例1】如图所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，指出下列对电子运动的描述中哪句是错误的(设电源电动势为U)(　　)‎ A．电子到达B板时的动能是Ue B．电子从B板到达C板动能变化量为零 C．电子到达D板时动能是3Ue D．电子在A板和D板之间做往复运动]‎ ‎【答案】C　‎ ‎【典例2】如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一稳压电源(未画出)相连，若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中该粒子(　　)‎ A．所受重力与电场力平衡 B．电势能逐渐增加 C．机械能逐渐减小 D．做匀变速直线运动 ‎【答案】D ‎【典例3】（2018福建省三明市永安第一中学高三上第五次月考）‎ 如图甲所示，AB是电场中的一条电场线。质子以某一初速度从A点出发，仅在电场力作用下沿直线从A点运动到B点，其v-t图象如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）‎ A． 电场线的方向由A指向B B． A、B两点电场强度的大小关系满足EAE1，应有 ‎2－2＋2>1⑫‎ 即当0⑭‎ 才是可能的；条件⑬式和⑭式分别对应于v2>0和v2<0两种情形。‎ 若B点在A点之下，依题意有 s1＋s2＝－h⑮‎ 由①②③⑥⑦⑧⑨⑮式得 E2＝E1⑯‎ 为使E2>E1，应有 ‎2－2－2>1⑰‎ 即t1>⑱‎ 另一解为负，不合题意，已舍去。‎ ‎3．（2018江苏省连云港市高三第二次调研考试）‎ 如图， A、B是一条电场线上的两点，若在A点释放一初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从A运动到B，其速度平方（v2）与位移(x)关系图线如图所示。设A、B两点的电场强度分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则（ ）‎ A． EA>EB B． EAφb，EaEb D． φa>φb，Ea=Eb ‎【答案】D ‎ ‎【解析】负电子从a运动到b，由速度时间图线得到负电荷做减速运动，故电场力向左，因负电荷受到的电场力与场强方向相反，故场强向右，沿场强方向，电势降低，故；因为图线的斜率不变，故加速度不变，因此电场力不变，所以电场强度不变，即，D正确．‎ ‎【点睛】本题的突破口是通过v-t图像判断粒子的受力性质，然后结合牛顿第二定律判断电场性质，根据沿电场线方向电势降低判断两点的电势高低，根据功能关系判断电势能大小，也可根据判断，但使用本公式判断时不能忽视了电荷的电性．‎ ‎6．（2018安徽省滁州市第一中学高三12月调研）‎ 如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连，若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，关于该粒子下列说法错误的是 A． 电势能逐渐增加 B． 动能逐渐减小 C． 粒子所受重力小于电场力 D． 粒子做匀加速直线运动 ‎【答案】D ‎7．（2017北京市东城区第二中学高二上期中）‎ 平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一个直流电源相连，若一个带电油滴恰能沿如图所示的水平直虚线 通过该电容器，在此过程中下列说法正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A． 油滴所受的重力完全可以忽略不计 B． 油滴运动的加速度大小不变、方向水平向左 C． 油滴一直水平向右做匀速直线运动 D． 油滴在电场中的电势能逐渐减小 学 ]‎ ‎【答案】B ‎【解析】如果重力可以忽略，则粒子只受电场力，并且电场力方向和初速度方向不共线，不能做直线运动，A错误；因为重力竖直向下，若电场力是垂直极板向下的，则合力与初速度方向不共线，所以受到的电场力方向只能为垂直极板向上，重力与电场力的合力水平向左，二力恒定，所以合力不变，根据牛顿第二定律可得油滴做加速度向左的匀减速直线运动，B正确C错误；电场力方向和位移方向夹角为钝角，所以电场力做负功，电势能增大，D错误．‎ ‎8．（2018河北省黄骅中学高二第三次月考）‎ 匀强电场方向水平向右，一带电颗粒沿右图中虚线所示，在电场中沿斜向上方向做直线运动.带电颗粒从A到B的过程中，关于其能量变化及带电情况的说法正确的是( )‎ A． 不能确定颗粒带电情况 B． 颗粒可能带正电 C． 颗粒的机械能减小，电势能增大 D． 颗粒的机械能减小，动能增大 ‎【答案】C ‎9．（2017湖南省娄底市双峰一中等五校高三上期中联考）‎ 如图所示直线CD是真空中的一条电场线，若将一电子从A点由静止释放，电子沿电场线从A到B运动中速度随时间变化的图线如图所示，则A、B两点的电势、的高低和场强EA、EB及电子在A、B两点电势能EPA、EPB的大小关系是（ ）‎ A、＞ B、EPA＜EPB C、EA＞EB D、EA＜EB ‎【答案】C ‎10．（2018云南省楚雄州民族实验中学高三下教学质量检测二）‎ 如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板。质量为m、带电荷量为–q的带电粒子（不计重力），以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的处返回，则下述措施能满足要求的是 A． 使初速度减为原来的 B． 使M、N间电压加倍 C． 使M、N间电压提高到原来的4倍 D． 使初速度和M、N间电压都减为原来的 ‎【答案】BD 学 ]‎ ‎【解析】粒子刚好能达到B金属板时，根据动能定理得，，现在使带电粒子能到达MN板间距的处返回，则电场力做功等于。A、当初速度为，U不变，则有带电粒子动能的变化，故A错误；B、电压提高到原来的2倍，则带电粒子运动到MN板中点时电场力做功，故B正确；C、电压提高到原来的4倍，则带电粒子运动到距M板处时电场力做功，说明不可能运动到中点处，故C错误；D、使初速度和M、N间电压都减为原来的，则动能变化量为，运动到中点电场力做的功为，故，故D正确；故选BD。‎ ‎11．（2018广东省东莞市东方明珠学校高二上第一次月考试题）‎ 如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速度，下列说法正确的是（ ）‎ A． 两板间距离越大，加速的时间就越长，获得的速度就越大 B． 两板间距离越小，加速度就越大，获得的速度就越大 C． 与两板间距离无关，仅与加速电压有关 D． 两板间的电压增大到原来的4倍，电子运动到Q板时的速度增大到原来的两倍。‎ ‎【答案】CD ‎12．（2017福建省福州第三中学高三下第一次校模拟考试）‎ 如图所示，板长为L的平行板电容器与一直流电源相连接，其极板与水平面成30°角；若带电微粒甲乙由图中的P点射入电容器，分别沿着虚线1和2运动（虚线1为水平线，虚线2为平行且靠近上极板的直线），则下列关于带电微粒的说法正确的是 A． 两微粒均做匀减速直线运动 B． 两微粒电势能均逐渐增加 C． 两微粒机械能均守恒 D． 若两微粒质量相同，甲的电量一定比乙大 ‎【答案】AD ‎13．（2018四川省遂宁市射洪县高二上期末统考实验小班加试）‎ 某速度选择器结构如图所示，三块平行金属板Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水平放置，它们之间距离均为d，三金属板上小孔O1、O2、O3在同一竖直线上，Ⅰ、Ⅱ间有竖直方向匀强电场E1，Ⅱ、Ⅲ间有水平向左电场强度为E2的匀强电场及垂直于纸面向里磁感应强度为B2的匀强磁场。一质子由金属板I上端O1点静止释放，经电场E1加速，经过O2进入E2、B2的复合场中，最终从Ⅲ的下端O3射出，已知质子带电量为e，质量为m。则 A． O3处出射时粒子速度为 ‎ B． Ⅰ、Ⅱ两板间电压 ‎ C． 粒子通过Ⅰ、Ⅱ金属板和Ⅱ、Ⅲ金属板的时间之比为1︰1‎ D． 把质子换成α粒子，则α粒子也能从O3射出 ‎【答案】AB