預(yù)習(xí)09帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識一、帶電粒子在電場中的加速分析帶電粒子的加速問題有兩種思路：1．利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式分析．適用于電場是勻強(qiáng)電場且涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等描述運(yùn)動(dòng)過程的物理量，公式有qE＝ma，v＝v0＋at等。2．利用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理分析．適用于問題涉及位移、速率等動(dòng)能定理公式中的物理量或非勻強(qiáng)電場情景時(shí)，公式有qEd＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(02)(勻強(qiáng)電場)或qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(02)(任何電場)等。二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)如圖所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于兩極板進(jìn)入勻強(qiáng)電場，極板長為l，極板間距離為d，極板間電壓為U。(1)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：①沿初速度方向：速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)．②垂直v0的方向：初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．(2)運(yùn)動(dòng)規(guī)律：①偏移距離：因?yàn)閠＝eq\f(l,v0)，a＝eq\f(qU,md)，偏移距離y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qUl2,2mv\o\al(02)d)。②偏轉(zhuǎn)角度：因?yàn)関y＝at＝eq\f(qUl,mv0d)，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdv\o\al(02))。三、示波管的原理1．示波管主要由電子槍(由發(fā)射電子的燈絲、加速電極組成)、偏轉(zhuǎn)電極(由一對X偏轉(zhuǎn)電極和一對Y偏轉(zhuǎn)電極組成)和熒光屏組成。2．掃描電壓：XX′偏轉(zhuǎn)電極接入的是由儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓。3．示波管工作原理：被加熱的燈絲發(fā)射出熱電子，電子經(jīng)加速電場加速后，以很大的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，如果在Y偏轉(zhuǎn)電極上加一個(gè)信號電壓，在X偏轉(zhuǎn)電極上加一個(gè)掃描電壓，當(dāng)掃描電壓與信號電壓的周期相同時(shí)，熒光屏上就會得到信號電壓一個(gè)周期內(nèi)的穩(wěn)定圖像。例題分析例題分析例1.如圖，是豎直平面內(nèi)的光滑固定軌道，水平，長度為；是半徑為的四分之一圓弧，與切于點(diǎn)。一質(zhì)量為，帶電量為的小球在空間中水平向右大小為的勻強(qiáng)電場中，從點(diǎn)靜止開始向右運(yùn)動(dòng)。重力加速度為。小球從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到其軌跡的最高點(diǎn)，機(jī)械能增量為（）A． B． C． D．例2.光滑水平面上，存在一水平向右的勻強(qiáng)電場。現(xiàn)有一質(zhì)量為m，帶電量為的小球從如圖位置由靜止釋放，右側(cè)有一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，輕彈簧的右側(cè)固定在墻上，為其原長位置，小球的帶電量不變，且不影響原電場，則（）A．小球向右運(yùn)動(dòng)遇到彈簧后開始減速B．彈簧最大壓縮量位置與原長位置關(guān)于小球的最大速度位置O恰好左右對稱C．小球和彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)在小球從運(yùn)動(dòng)到的過程中機(jī)械能守恒D．小球在處的加速度小于處的加速度例3.如圖，一帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛在平行板電容器內(nèi)部，電容器充電后，小球起擺后保持靜止，此時(shí)懸線與豎直方向夾角為。下列表述正確的是（）A．小球帶正電B．僅增大平行板電容器板間距離，電容器電容變大C．僅增大小球帶電量，懸線拉力減少D．某時(shí)刻剪斷懸線，小球在平行板電容器內(nèi)部作勻加速直線運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)小練基礎(chǔ)小練一、單選題1．新冠疫情期間，人們出門戴口罩?？谡种惺褂玫娜蹏姴冀?jīng)駐極處理后，對空氣的過濾增加靜電吸附功能。駐極處理裝置如圖所示，針狀電極與平板電極間存在高壓，針尖附近的空氣被電離后，帶電塵埃在電場力的作用下運(yùn)動(dòng)，被熔噴布捕獲。已知正、負(fù)極間的電壓為，塵埃受到的重力可以忽略不計(jì)，則針狀電極附近的帶電荷量為、質(zhì)量為的帶負(fù)電塵埃被熔噴布捕獲時(shí)的速度大小為（）A． B． C． D．2．如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的油滴以初速v0從P點(diǎn)斜向上進(jìn)入水平方向的勻強(qiáng)電場中，傾斜角θ=45°，若油滴到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度大小仍為v0，則油滴最高點(diǎn)的位置在（）A．P點(diǎn)的左上方 B．P點(diǎn)的右上方C．P點(diǎn)的正上方 D．上述情況都可能3．如圖所示，相距較近的一對帶等量異種電荷的平行金屬板水平放置，兩板間的電場可看作勻強(qiáng)電場。一電子以初速度v0沿平行于板面的方向射入勻強(qiáng)電場，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示。則電子在兩板間運(yùn)動(dòng)過程中（）A．速度逐漸增大 B．加速度逐漸增大C．電子的電勢能逐漸增大 D．靜電力對電子做負(fù)功4．電子被加速器加速后轟擊重金屬靶時(shí)，會產(chǎn)生射線，可用于放射治療。圖甲展示了一臺醫(yī)用電子直線加速器，其原理如圖乙所示：從陰極射線管的陰極K發(fā)射出來的電子（速度可忽略），經(jīng)電勢差的絕對值為U的電場加速后獲得速度v，加速電場兩極板間的距離為d，不計(jì)電子所受重力。下列操作可使v增大的是（）A．僅增大U B．僅減小U C．僅增大d D．僅減小d5．示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖所示。如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的（）A．極板X應(yīng)帶負(fù)電，極板Y應(yīng)帶負(fù)電 B．極板X′應(yīng)帶負(fù)電，極板Y應(yīng)帶正電C．極板X應(yīng)帶負(fù)電，極板Y′應(yīng)帶負(fù)電 D．極板X′應(yīng)帶負(fù)電，極板Y′應(yīng)帶正電6．給平行板電容器充電，斷開電源后A極板帶正電，B極板帶負(fù)電。板間一帶電小球C用絕緣細(xì)線懸掛，如圖所示，小球靜止時(shí)與豎直方向的夾角為，則下列說法錯(cuò)誤的是（）A．若將B極板向右平移稍許，電容器的電容將減小B．若將B極板向下平移稍許，A、B兩板間電勢差將增大C．若將B極板向上平移稍許，夾角將變大D．輕輕將細(xì)線剪斷，小球?qū)⒆鲂睊佭\(yùn)動(dòng)二、多選題7．有三個(gè)質(zhì)量相等的小球，分別帶正電、負(fù)電和不帶電，以相同的水平初速度由P點(diǎn)射入水平放置的平行金屬板間，它們分別落在下板的A、B、C三處，已知兩金屬板的上板帶負(fù)電荷，下板接地，如圖所示，下面說法正確的是（）A．落在A、B、C三處的小球分別是帶正電、不帶電和帶負(fù)電的B．三小球在該電場中的加速度大小關(guān)系是C．三小球從進(jìn)入電場至落到下板所用的時(shí)間相等D．三小球到達(dá)下板時(shí)動(dòng)能的大小關(guān)系是8．如圖所示，離地高處有一個(gè)質(zhì)量為、帶電量為的物體處于電場強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律為、均為大于零的常數(shù)，電場水平向左為正方向）的電場中，物體與豎直絕緣墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，已知。時(shí)，物體從墻上靜止釋放，若物體所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，當(dāng)物體下滑后脫離墻面，此時(shí)速度大小為，最終落在地面上、則下列關(guān)于物體的運(yùn)動(dòng)說法正確的是（）A．物體克服摩擦力所做的功B．物體與墻壁脫離的時(shí)刻為C．當(dāng)物體沿墻壁下滑時(shí)，物體先加速再做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．物體從脫離墻壁到落地之前的運(yùn)動(dòng)軌跡是一段直線9．圖中畫的是示波管的示意圖，要使屏上的光點(diǎn)P向下偏移的距離增大，可采用以下哪些辦法（）A．增大加速電壓 B．減小加速電壓C．增大偏轉(zhuǎn)電壓 D．減小偏轉(zhuǎn)電壓10．如圖，示波器是一種常見的電學(xué)儀器，可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓隨時(shí)間的變化情況，電子經(jīng)電壓U1加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場。下列關(guān)于所加豎直偏轉(zhuǎn)電壓U2、水平偏轉(zhuǎn)電壓U3與熒光屏上所得的圖形的說法中正確的是（）A．如果只在U2上加上圖甲所示的UAB，則在熒光屏上看到的圖形如圖a所示B．如果只在U3上加上圖乙所示的UDC，則在熒光屏上看到的圖形如圖b所示C．如果同時(shí)在U2和U3上加上甲、乙所示的UAB、UDC，則在熒光屏上看到的圖形如圖c所示D．如果同時(shí)在U2和U3上加上甲、乙所示的UAB、UDC，則在熒光屏上看到的圖形如圖d所示三、解答題11．如圖所示，空間中存在著電場強(qiáng)度大小為E的勻強(qiáng)電場．現(xiàn)將一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從電場中A點(diǎn)無初速地釋放，經(jīng)時(shí)間t沿電場線運(yùn)動(dòng)到電場中B點(diǎn)，不計(jì)粒子所受重力。（1）請判斷該粒子帶正電荷還是負(fù)電荷？（2）求該粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大??；（3）求該粒子經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大小。12．如圖所示，空間中存在一水平方向的足夠大的勻強(qiáng)電場。一質(zhì)量為m＝1.0×10－