高中物理选修31学案25习题课带电粒子在电场中的运动同步练习课堂练习Word含答案.docx
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高中物理选修31学案25习题课带电粒子在电场中的运动同步练习课堂练习Word含答案
习题课：
带电粒子在电场中的运动
[目标定位]1.会利用动力学和功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动.2.会利用运动的合成与分解方法分析带电粒子在电场中的类平抛运动.3.会分析带电粒子在电场中的圆周运动．
一、带电粒子在电场中的直线运动
1．带电粒子在电场中做直线运动
（1）匀速直线运动：
此时带电粒子受到的合外力一定等于________，即所受到的电场力与其他力________．
（2）匀加速直线运动：
带电粒子受到的合外力与其初速度方向________．
（3）匀减速直线运动：
带电粒子受到的合外力与其初速度方向________．
2．讨论带电粒子在电场中做直线运动（加速或减速）的方法：
（1）力和加速度方法——牛顿运动定律、匀变速直线运动公式．
（2）功和能方法——动能定理；
（3）能量方法——能量守恒定律；
例1 如图1所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为＋q的小球在B板下方距离B板为H处，以初速度v0竖直向上运动，从B板小孔进入板间电场．
图1
（1）带电小球在板间做何种运动？
（2）欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？
二、带电粒子在电场中的类平抛运动
带电粒子在电场中做类平抛运动涉及带电粒子在电场中加速和偏转的运动规律，利用运动的合成与分解把曲线运动转换为直线运动研究，涉及运动学公式、牛顿运动定律、动能定理、功能关系的综合应用．
例2 如图2所示，A、B为两块足够大的相距为d的平行金属板，接在电压为U的电源上．在A板的中央P点放置一个电子发射源．可以向各个方向释放电子．设电子的质量为m、电荷量为e，射出的初速度为v.求电子打在B板上的区域面积．（不计电子的重力）
图2
三、带电粒子在交变电场中的运动
交变电场作用下粒子所受的电场力发生改变，从而影响粒子的运动性质；由于电场力周期性变化，粒子的运动性质也具有周期性；研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究，特别注意带电粒子进入交变电场的时间及交变电场的周期．
例3 （多选）带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变化的规律如图3所示．带电微粒只在电场力的作用下从t＝0时刻由静止开始运动，则下列说法中正确的是（ ）
图3
A．微粒在0～1s内的加速度与1～2s内的加速度相同
B．微粒将沿着一条直线运动
C．微粒做往复运动
D．微粒在第1s内的位移与第3s内的位移相同
四、带电粒子在电场中的圆周运动
解决电场中的圆周运动问题，关键是分析向心力的来源，有时可以把电场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动，找出等效“最高点”和“最低点”．
例4 如图4所示，半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上，场强为E的匀强电场与环面平行．一电量为＋q、质量为m的小球穿在环上，可沿环做无摩擦的圆周运动，若小球经A点时，速度vA的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用，求：
图4
（1）速度vA的大小；
（2）小球运动到与A点对称的B点时，对环在水平方向的作用力的大小．
1.（带电粒子在电场中的直线运动）（多选）如图5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，该粒子（ ）
图5
A．所受重力与电场力平衡
B．电势能逐渐增加
C．动能逐渐增加
D．做匀变速直线运动
2.（带电粒子在电场中的类平抛运动）（多选）如图6所示，一电子沿x轴正方向射入电场，在电场中的运动轨迹为OCD，已知
＝
，电子过C、D两点时竖直方向的分速度为vCy和vDy；电子在OC段和OD段动能的变化量分别为ΔEk1和ΔEk2，则（ ）
图6
A．vCy∶vDy＝1∶2B．vCy∶vDy＝1∶4
C．ΔEk1∶ΔEk2＝1∶3D．ΔEk1∶ΔEk2＝1∶4
3．（带电粒子在交变电场中的运动）如图7甲所示，在间距足够大的平行金属板A、B之间有一电子，在A、B之间加上如图乙所示规律变化的电压，在t＝0时刻电子静止且A板电势比B板电势高，则（ ）
图7
A．电子在A、B两板间做往复运动
B．在足够长的时间内，电子一定会碰上A板
C．当t＝
时，电子将回到出发点
D．当t＝
时，电子的位移最大
4．（带电粒子在电场中的圆周运动）如图8所示，ABCD为竖直放在场强为E＝104N/C的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的ABC部分是半径为R＝0.5m的半圆环（B为半圆环的中点），轨道的水平部分与半圆环相切于C点，D为水平轨道的一点，而且CD＝2R，把一质量m＝100g、电荷量q＝10－4C的带负电小球，放在水平轨道的D点，由静止释放后，在轨道的内侧运动．g＝10m/s2，求：
图8
（1）它到达B点时的速度是多大；
（2）它到达B点时对轨道的压力是多大．
答案精析
知识探究
1．
（1）零 平衡
（2）同向 （3）反向
例1 见解析
解析
（1）带电小球在电场外只受重力的作用做匀减速直线运动，在电场中受重力和电场力作用做匀减速直线运动．
（2）整个运动过程中重力和电场力做功，由动能定理得
－mg（H＋h）－qUAB＝0－
mv
解得UAB＝
例2
解析 打在最边缘的电子，其初速度方向平行于金属板，在电场中做类平抛运动，在垂直于电场方向做匀速运动，即
r＝vt①
在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动，即
d＝
at2②
电子在平行电场方向上的加速度
a＝
＝
③
电子打在B板上的区域面积
S＝πr2④
由①②③④得S＝
.
例3 BD [带正电的微粒放在电场中，第1s内加速运动，第2s内减速至零，以后重复以上运动过程，运动方向不变，故B、D对．]
例4
（1）
（2）6qE
解析
（1）在A点，小球在水平方向只受电场力作用，根据牛顿第二定律得：
qE＝m
，所以小球在A点的速度vA＝
.
（2）在小球从A到B的过程中，根据动能定理，电场力做的正功等于小球动能的增加量，即2qEr＝
mv
－
mv
小球在B点时，根据牛顿第二定律，在水平方向有FB－qE＝m
解以上两式得小球在B点受到的环的水平作用力为：
FB＝6qE，由牛顿第三定律知，小球在B点对环在水平方向的作用力大小为6qE.
达标检测
1．BD 2.AD 3.B
4．
（1）2
m/s
（2）5N
解析
（1）小球从D至B的过程中，由动能定理得：
qE（2R＋R）－mgR＝
mv
代入数据，解得：
vB＝2
m/s
（2）在B点由牛顿第二定律得：
N－qE＝m
N＝qE＋m
＝5N.
由牛顿第三定律知：
小球到达B点时对轨道的压力N′＝N＝5N.
学案1 学习使用多用电表
[目标定位]1.认识多用电表及其表盘，了解使用多用电表前应注意的事项.2.会用多用电表测直流电压、直流电流及导体的电阻.3.会用多用电表判断晶体二极管的极性．
一、认识多用电表
1．多用电表是一种可以测量电流、电压以及________等多个电学量的仪器．
2．构造：
由表头、电路板和________组成．
（1）电表表头是由一个小量程的________表和电路元件组成的．
（2）面板的上半部为表盘，分别标有电压、________和________的刻度线，用于读取这些电学量的测量值．（3）面板中央的____________用于调节指针的“0”位．（4）面板下半部中间的旋钮是功能选择开关，周围标有各种测量功能及________．
例1 如图1所示为多用电表的示意图，试回答下列问题：
图1
（1）当选择开关位置旋至“mA”挡中的“10”挡位时，则测量的是____________________．
（2）当选择开关位置旋至“V”挡中的“50”挡位时，则测量的是____________________．
（3）当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时，则测量的是____________________．
（4）当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么正确的操作步骤依次是：
①________________________，②________________________，③________________________.
（5）无论用多用电表进行何种（直流）操作测量，电流都应该是从________表笔经“________”插孔流入电表．
二、用多用电表测量直流电压和直流电流
1．测量直流电压
（1）将功能选择开关旋到直流电压挡．
（2）根据待测电压的估计值选择量程．如果难以估测待测电压值，应按照从大到小的顺序，先将功能选择开关旋到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量．
（3）测量时，用红、黑表笔使多用电表跟小灯泡H________联，注意应使电流从“________”插孔流入多用电表，从“________”插孔流出多用电表，检查无误后再闭合开关S，如图2所示．
图2
（4）根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数．
2．测量直流电流
（1）选择直流电流挡合适的________．
（2）将被测电路导线卸开一端，把多用电表________在电路中，让电流从“＋”插孔流入多用电表．
（3）根据挡位所指的________以及指针所指的刻度值，读出电流表的示数．
例1 图3中E为电源，R1、R2为电阻，S为开关．现用多用电表测量流过电阻R2的电流．将多用电表的选择开关调至直流电流挡（内阻很小）以后，正确的接法是（ ）
图3
A．保持S闭合，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处
B．保持S闭合，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处
C．将S断开，红表笔接在a处，黑表笔接在b处
D．将S断开，红表笔接在b处，黑表笔接在a处
三、多用电表测定值电阻和二极管的正反向电阻
1．测电阻
（1）将选择开关打在欧姆挡上，此时红表笔连接表内电源的________极，黑表笔连接表内电源的__________极．电流从欧姆表的____________流出，经过被测量电阻，从__________流入．
（2）测量步骤：
①选挡：
估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位．
②欧姆调零：
将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”使指针指在“0Ω”．
③测量读数：
将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以________________即为待测电阻阻值．
④实验完毕：
应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡．
2．研究二极管的单向导电性
图4
（1）认识二极管：
如图4所示，它由________材料制成，左端为________极，右端为________极．
特点：
电流从正极流入时电阻值________（填“很小”或“很大”），而从正极流出时电阻值________（填“很大”或“很小”）．
（2）多用电表测二极管的正反向电阻
①测二极管正向电阻．将多用电表的选择开关选至________（填“低”或“高”）倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将________表笔接触二极管的正极，________表笔接触二极管的负极．
②测二极管反向电阻：
将多用电表的选择开关选至高（填“低”或“高”）倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将________表笔接触二极管的负极，________表笔接触二极管的正极．
3．注意事项：
（1）电流都是从________表笔流入，从________表笔流出．
（2）电压、电流的读数要看清选择开关所选择的量程，搞清楚每一小格表示多少，及应读到的有效数字位数．
（3）测电阻时应注意：
①测电阻必须把待测电阻隔离．
②两个调零过程，切记换挡需进行________调零．
③读数时应乘以相应的________．
④合理选择量程，使指针尽可能指在________附近．
⑤欧姆表的表盘刻度不均匀，一般不估读．
例3 某同学用多用电表测量二极管的反向电阻．完成下列测量步骤：
（1）检查多用电表的机械零点．
（2）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至欧姆挡适当的挡位处．
（3）将红、黑表笔________，进行欧姆调零．
（4）测反向电阻时，将________表笔接二极管正极，将________表笔接二极管负极，读出电表示数．
（5）为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘________（填“左侧”“右侧”或“中央”），否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤（3）、（4）．
（6）测量完成后，将选择开关拨向____________________位置或交流电压最高挡．
1．（多用电表的使用）（多选）关于多用电表的使用，下列说法正确的是（ ）
A．测电流、电压时将多用电表并联在电路中
B．测电流、电压时，应使电流由红表笔经“＋”插孔流入电表
C．测电阻时，应将选择开关置于合适的倍率挡
D．只用多用电表判断二极管的极性时，应将选择开关置于直流电压挡
2．（多用电表测电阻）甲、乙两同学使用多用电表欧姆挡测同一个电阻时，他们都把选择开关旋到“×100”挡，并能正确操作．他们发现指针偏角太小，于是甲把选择开关旋到“×1k”挡，乙把选择开关旋到“×10”挡，但乙重新调零，而甲没有重新调零．则以下说法正确的是（ ）
A．甲选挡错误，而操作正确
B．乙选挡正确，而操作错误
C．甲选挡错误，操作也错误
D．乙选挡错误，而操作正确
3．（多用电表的读数）如图5所示为一多用电表表盘．
图5
（1）如果用直流10V挡测量电压，则读数为________V.
（2）如果用直流100mA挡测量电流，则读数为_________________mA.
（3）如果用“×100”挡测电阻，则读数为________Ω.
答案精析
知识探究
一、
1．电阻
2．旋钮
（1）电流
（2）电流 电阻 （3）定位螺丝 （4）量程
典型例题
例1
（1）量程为0～10mA的直流电流
（2）量程为0～50V的直流电压 （3）电阻大小等于读数×100的电阻 （4）①换挡位“×1k”
②将表笔短接重新进行调零 ③将电阻与其他元件断开后进行测量 （5）红 ＋
解析 当多用电表的选择开关置于相应的物理量区域时，则多用电表就可以测量该量，开关所指的数值就是所测量的量程，需要注意的是：
由于测电阻的原理和测电流、电压的原理不同，当选择开关在测电阻区域时，对应的数值是倍率，而不是量程．当然，倍率越大，测量的电阻也就越大；倍率越小，测量的电阻就越小．由于测电阻是根据闭合电路的欧姆定律，每次换挡位时，都会改变闭合电路的阻值，因此换挡位后必须进行欧姆调零．多用电表在测量时，红表笔要插入“＋”插孔，黑表笔要插入“－”插孔，这样，在测量电路中，电流应从红表笔流入或红表笔接电势高的点．
二、
1．（3）并 ＋ －
2．
（1）量程
（2）串联 （3）量程
典型例题
例1 C
三、
1．
（1）负 正 黑表笔 红表笔
（2）③相应的倍率
2．
（1）半导体 正 负 很小 很大
（2）①低 黑 红 ②黑 红
3．
（1）红 黑 （3）②欧姆 ③倍率 ④中值
典型例题
例3 （3）短接 （4）红 黑 （5）中央 （6）OFF挡或交流电压最高挡
解析 用多用电表测二极管的反向电阻，应将黑表笔接二极管的负极．选择欧姆挡位后将红、黑表笔短接进行调零，使指针指在最右端零位置处．为测量准确应使指针尽量指向表盘的中央．测量完毕后，应将选择开关拨向OFF挡或交流电压最高挡．
达标检测
1．BC 2.D
3．
（1）6.6
（2）66 （3）800
解析 电压、电流读数时用中间刻度线，电压挡读数为6.6V，电流挡读数为66mA，欧姆挡读数用上面刻度线，读数为800Ω.
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