第十章靜電場中的能量5帶電粒子在電場中的運動【基礎鞏固】1.下列粒子從靜止狀態經過電壓為U的電場加速后,速度最大的是()A.質子 B.氘核C.α粒子 D.鈉離子答案:A2.(多選)示波管是示波器的核心部件,它由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成,如圖所示.如果在熒光屏上P點出現亮斑,那么示波管中的()A.極板X應帶正電B.極板X'應帶正電C.極板Y應帶正電D.極板Y'應帶正電答案:AC3.如圖所示,兩平行的帶電金屬板水平放置.若在兩板中間A點從靜止釋放一帶電微粒,微粒恰好保持靜止狀態.現將兩板繞過A點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉45°,再由A點從靜止釋放一同樣的微粒,該微粒將()A.保持靜止狀態B.向左上方做勻加速運動C.向正下方做勻加速運動D.向左下方做勻加速運動答案:D4.右圖是噴墨打印機的簡化模型.重力可忽略的墨汁微滴,經帶電室帶負電后,以速度v垂直于勻強電場飛入極板間,最終打在紙上,則微滴在極板間電場中()A.向負極板偏轉B.電勢能逐漸增大C.運動軌跡是拋物線D.運動軌跡與電荷量無關解析:由于微滴帶負電,其所受靜電力指向正極板,故微滴在電場中向正極板偏轉,選項A錯誤;微滴在電場中所受靜電力做正功,電勢能減小,選項B錯誤;由于極板間電場是勻強電場,靜電力不變,故微滴在電場中做勻變速曲線運動,并且軌跡為拋物線,選項C正確;微滴所帶電荷量影響靜電力及其加速度大小,運動軌跡與加速度大小有關,選項D錯誤.答案:C5.電場分選是在高壓電場中利用入選物料的電性差異進行分選的方法.如圖所示,從漏斗漏出的混合物料經起電區(未畫出)起電(帶正電或負電)后沿電場中線由靜止進入高壓電場,已知物料全部落入M、N槽中且打不到極板,不計空氣阻力和物料間的相互作用力,則起電后的物料經過高壓電場區域時()A.所用時間一定不同 B.機械能一定增大C.一定做曲線運動 D.電勢能可能增大解析:由題圖可知,物料分選器內的電場方向水平向右,帶正電的物料受水平向右的靜電力,帶負電的物料受水平向左的靜電力,在重力和靜電力的作用下,物料所受合力恒定,做勻變速直線運動,選項C錯誤;無論物料帶什么電,在豎直方向上都做自由落體運動,物料經過高壓電場區域所用時間一定相同,選項A錯誤;無論物料帶什么電,水平方向上都沿靜電力的方向偏移,位移與靜電力的方向相同,靜電力做正功,電勢能減小,機械能增大,選項D錯誤,選項B正確.答案:B6.靜電噴印原理的簡圖如圖所示,在噴嘴和收集板之間施加高壓電源后,電場分布如圖中虛線所示.噴嘴處的液滴受到各方面力的共同作用形成泰勒錐,當靜電力增大到某一值時,液滴從泰勒錐尖端射出形成帶電霧滴,落在收集板上,則此過程中霧滴()A.動能減小 B.速度不變C.電勢能減小 D.加速度增大解析:由于液滴帶負電,落到收集板的過程中,靜電力做正功,動能增大,速度增大,電勢能減小,故選項A、B錯誤,選項C正確;由題圖可知從噴嘴到收集板,電場線逐漸稀疏,電場強度減小,根據靜電力F=qE可知,靜電力變小,因此霧滴的加速度減小,故選項D錯誤.答案:C7.(多選)如圖所示,氕(11H)和氘(12H)兩種原子核由靜止經同一加速電場加速后,沿A.離開加速電場時,動能相等B.離開加速電場時,動量相等C.離開偏轉電場后,在感光紙上留下1個感光點D.離開偏轉電場后,在感光紙上留下2個感光點解析:粒子在電場中做勻加速直線運動,有qU1=12mv02,粒子在偏轉電場中做類平拋運動,有L=v0t,y=12at2,a=qU2md,v=v02+(at)2,tanθ=atv0,解得y=U2答案:AC【拓展提高】8.有一種電荷控制式噴墨打印機的打印頭的結構簡圖如圖所示,其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒,此微粒經過帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉電場,再經偏轉電場后打到紙上,顯示出字符,現為了使打在紙上的字跡縮小,下列措施可行的是()A.增大墨汁微粒所帶的電荷量B.減小墨汁微粒的質量C.減小墨汁微粒的噴出速度D.減小偏轉極板間的電壓解析:微粒以一定的初速度垂直射入偏轉電場做類平拋運動,則水平方向有l=v0t,豎直方向有y=12at2,加速度a=qUmd,解得y=qUl22mdv02.要縮小字跡,就要減小微粒通過偏轉電場的偏轉位移y,由上式分析可知,采用的方法有:減小電荷量q、增大墨汁微粒的質量m、增大墨汁微粒進入偏轉電場時的初速度答案:D9.如圖所示,質量相等的兩個帶電液滴1和2從水平方向的勻強電場中O點自由釋放后,分別抵達B、C兩點,若AB與BC間距相等,則它們的電荷量之比q1∶q2為()A.1∶2 B.2∶1C.1∶2 D.2∶1解析:豎直方向上有h=12gt2,水平方向上有l=qE2mt2,聯立可得q=mglE?,所以有答案:B10.一束正離子以相同的速率從同一位置,沿垂直于電場方向飛入勻強電場中,所有離子的運動軌跡都是一樣的,這說明所有離子()A.都具有相同的質量B.都具有相同的電荷量C.具有相同的比荷D.都是同一元素的同位素解析:若運動軌跡相同,則水平位移相同,偏轉距離y也應相同.偏轉距離y=qE2mlv02=qEl22m答案:C【挑戰創新】11.如圖所示,長為l的平行金屬板水平放置,兩極板帶等量的異種電荷,板間形成勻強電場.一個電荷量為+q、質量為m的帶電粒子以初速度v0緊貼上板垂直于電場線的方向進入該電場,而后剛好從下板邊緣射出,射出時其末速度恰與下板的夾角θ=30°.不計粒子重力,求:(1)粒子的末速度大小;(2)勻強電場的電場強度大小;(3)兩板間的距離.解析:(1)粒子在平行金屬板間做類平拋運動,把射出極板的速度分解,如圖所示,