高中物理第一章静电场第九节带电粒子在电场中的运动学案新人教版选修.docx
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高中物理第一章静电场第九节带电粒子在电场中的运动学案新人教版选修
第九节 带电粒子在电场中的运动
（1）
【学习目标】
1、会推导带电粒子在电场中加速的速度表达式．
2、会推导带电粒子在匀强电场中偏转的偏转距离和偏转角
【新知预习】
1．带电粒子的加速——动能定理（若在匀强电场中做直线运动则与一般的匀加速直线运动规律相同）
2．带电粒子在匀强电场中的偏转——类平抛运动
3．动能定理的表达式：
4．平抛运动的相关知识
5．电场力做功的计算方法：
W=（恒力→匀强电场）W=（任何电场）
【导析探究】
导析一．带电粒子在电场中被加速
例1 图为两个带小孔的平行金属板，板间电压为U。
一带电粒子质量为m、电荷量为－q，从左孔飘入板间电场，最终从右孔射出。
不计粒子重力。
求：
粒子从右孔射出时的速度v
（1）请用牛顿第二定律结合运动学公式解答本题．（称之为解法一）
（2）请用电场力做功w=qU结合动能定理解答本题．（称之为解法二）
例2 右图所示，尖端Ｃ为一个极，以Ｃ为圆心，金属曲面AB为另一极．金属曲面上开有小孔Ｏ．两极间电压为Ｕ，Ｃ为低电势．电子从Ｃ激发后，在电场中被加速，求电子从孔Ｏ离开时的动能．
思考：
能用解法一答题吗，能用解法二答题吗？
讨论后解答本题．
特别提示
1．带电粒子是指像电子、质子这样的微观粒子，相比它们所受的电场力，其重力小到忽略不计．
2．带电粒子在非匀强电场中受到的电场力是变力，所以，只能用动能定理研究；带电粒子在匀强电场中受到的电场力是恒力，所以，既可以用动能定理研究，也可以用牛顿第二定律研究．
3．由
有
⑴
⑴式在匀强电场、非匀强电场中都成立；⑴式中Ｕ为初、末状态之间的电压；
⑴式成立条件：
带电粒子初速度为零．
导析二.带电粒子在匀强电场中的偏转
情景4 在真空中放置一对金属板Y、Y＇，把两板接到电源上，两板间就出现一个匀强电场，极板电压为Ｕ，板间距离为d，板长为Ｌ．一个电子（e,m）平行两金属板沿中线射入电场中，初速度用v0表示．
（1）分析电子的初始条件与受力情况，判断电子将如何运动？
（2）假设电子能射出电场．设出射点与入射点在电场方向的投影距离为偏转位移y，出射点速度与入射速度的夹角叫偏转角θ．请推导偏转位移y、偏转角θ的正切值的表达式．
（3）假设电子没有射出电场，而是落在
处，求末动能．
特别提示
1．若带电粒子垂直进入匀强电场中，由于惯性，带电粒子沿初速度方向做匀速直线运动，由于受到电场力是恒力，带电粒子沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动，这两个运动同时发生，故带电粒子做匀变速曲线运动（称“类平抛”）．
2．若带电粒子能从电场中射出，其偏转位移
，偏转角Φ的正切
．
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为M的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量为m（m＜M）的小球从槽高h处开始自由下滑，下列说法正确的是（）
A．在以后的运动过程中，小球和槽的水平方向动量始终守恒
B．在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功
C．全过程中小球和槽、弹簧所组成的系统机械能守恒，且水平方向动量守恒
D．被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒，但小球不能回到槽高h处
2．竖直正方形框内有三条光滑轨道OB、OC和OD，三轨道交于O点，且与水平方向的夹角分别为30o、45o和60o。
现将甲、乙、丙三个可视为质点的小球同时从O点静止释放，分别沿OB、OC和OD运动到达斜面底端。
则三小球到达斜面底端的先后次序是
A．甲、乙、丙B．丙、乙、甲
C．甲、丙同时到达，乙后到达D．不能确定三者到达的顺序
3．如图甲，水平地面上有一静止平板车，车上放一物块，物块与平板车的动摩擦因数为0.2，t=0时，车开始沿水平面做直线运动，其v–t图象如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，若平板车足够长，关于物块的运动，以下描述正确的是
A．0~6s加速，加速度大小为2m/s2，6~12s减速，加速度大小为2m/s2
B．0~8s加速，加速度大小为2m/s2，8~12s减速，加速度大小为4m/s2
C．0~8s加速，加速度大小为2m/s2，8~16s减速，加速度大小为2m/s2
D．0~12s加速，加速度大小为1.5m/s2，12~16s减速，加速度大小为4m/s2
4．如图所示，在竖直虚线MN和M′N′之间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子（不计重力）以初速度v0由A点垂直MN进入这个区域，带电粒子沿直线运动，并从C点离开场区。
如果撤去磁场，该粒子将从B点离开场区；如果撤去电场，该粒子将从D点离开场区。
则下列判断正确的是（）
A．该粒子由B、C、D三点离开场区时的动能相同
B．该粒子由A点运动到B、C、D三点的时间均不相同
C．匀强电场的场强E与匀强磁场的磁感应强度B之比
D．若该粒子带负电，则电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向外
5．一质点做匀加速直线运动时速度变化
时发生位移
，紧接着速度变化同样的
时发生位移
，则该质点的加速度为（）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示，一辆小车静置在水平地面上，用一条遵守胡克定律的橡皮筋将小球
悬挂于车顶
点，在
点正下方有一光滑小钉
，它到
点的距离恰好等于橡皮筋原长
。
现使小车从静止开始向右做加速度逐渐增大的直线运动，在此运动过程中（橡皮筋始终在弹性限度内）
A．小球的高度保持不变
B．小球的重力势能不断增大
C．橡皮筋长度保持不变
D．小球只受橡皮筋的拉力和重力，所以机械能守恒
二、多项选择题
7．下列有关热现象的说法正确的是_____。
A．理想气体的温度变化时，其分子平均动能和分子势能也随之改变
B．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最大
C．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力
D．气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数与单位体积内的分子数和温度有关
E．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动
8．如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角，M、P之间接一阻值为R的定值电阻，阻值为r的金属棒bc垂直导轨放置，其他部分电阻不计。
整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。
t＝0时对金属棒bc施加一平行于导轨向上的外力F，金属棒bc由静止开始沿导轨向上运动，通过R的感应电荷量q随t2的变化关系如图乙所示。
下列关于金属棒bc的加速度a、通过金属棒bc的电流I、金属棒bc受到的外力F、穿过回路cbPMc的磁通量Φ随时间t变化的图象中正确的是
A．
B．
C．
D．
9．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A．其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程．该循环过程中，下列说法正确的是__________．
A．A→B过程中，气体对外界做功，吸热
B．B→C过程中，气体分子的平均动能增加
C．C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
D．D→A过程中，气体分子的速率分布曲线发生变化
E.该循环过程中，气体吸热
10．如图，两个质量分别为m1=3kg，m2=2kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接，两个大小分别为F1=30N，F2=20N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则（）
A．弹簧秤的示数是50N
B．弹簧秤的示数是24N
C．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为2m/s2
D．在突然撤去F2的瞬间，m2的加速度大小为12m/s2
三、实验题
11．气体温度计结构如图所示。
玻璃测温泡A内充有理想气体,通过细玻璃管B和水银压强计相连。
开始时A处于冰水混合物中,左管C中水银面在O点处,右管D中水银面高出O点h1=14cm,后将A放入待测恒温槽中,上下移动D,使C中水银面仍在O点处,测得D中水银面高出O点h2=44cm。
（已知外界大气压为标准大气压,标准大气压相当于76cm高水银柱产生的压强）
（1）求恒温槽的温度。
（2）此过程A内气体内能____（选填“增大”或“减小”）,气体不对外做功,气体将____（选填“吸热”或“放热”）。
12．某实验小组用打点计时器研究小车的匀加速直线运动。
他们将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条如图所示的纸带。
他们在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E，第二十六个点下标明F，第三十一个点下标明
测得各点间距离如图所示。
则实验时纸带的______
选填“右”或“左”
端与小车连接的，打下E点时小车的瞬时速度大小为______
，小车运动的加速度大小为______
结果保留两位有效数字
四、解答题
13．如图所示，一带电荷量为
、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止。
重力加速度取g，
，
求：
（1）水平向右电场的电场强度的大小；
（2）若将电场强度减小为原来的
，小物块的加速度是多大；
（3）电场强度变化后小物块下滑距离2L时的动能.
14．质量为5.0kg的物体，从离地面36m高处，由静止开始匀加速下落，经3s落地，g取10m/s2，求：
（1）物体下落的加速度的大小；
（2）下落过程中物体所受阻力的大小。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
B
C
C
B
A
二、多项选择题
7．CDE
8．BC
9．ADE
10．BCD
三、实验题
11．T2=364K（或91℃）气体将吸热
12．9862.585.99
四、解答题
13．
（1）
（2）0.3g（3）
14．
（1）8m/s2
（2）10N
高考理综物理模拟试卷
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一、单项选择题
1．日本福岛核事故是世界上最大的核事故之一，2019年2月13日首次“触及”到了该核电站内部的核残渣，其中部分残留的放射性物质的半衰期可长达1570万年。
下列有关说法正确的是
A．
衰变成
要经过4次
衰变和7次
衰变
B．天然放射现象中产生的
射线的速度与光速相当，穿透能力很强
C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期
D．放射性元素发生
衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
2．如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原副线圈匝数之比n1：
n2=10：
1，接线柱a、b间接一正弦交变电源，其电压随时间的变化规律如图乙所示。
变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2是用半导体热敏材料（电阻随温度升高而减小）制成的传感器，R1为一定值电阻。
下列说法中正确的是（）
A．电压表V的示数为22V
B．当R2所在处出现火警时，电压表Ⅴ的示数增大
C．当R2所在处出现火警时，电流表A的示数增大
D．当R2所在处出现火警时，电阻R1的功率不变
3．2017年9月25日后，微信启动页面所显示的图片将从以前的美国卫星成像图换成“风云”四号卫星成像图．“风云”四号是我国新一代静止轨道气象卫星，下列关于“风云”四号气象卫星的说法，正确的是（）
A．它运行的线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．它必定在赤道正上空，高度可任意调整
C．绕地球运行的角速度与静止在赤道上的物体的角速度相等
D．绕地球运行的向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度小
4．如图所示,一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D之间做周期为T的简谐运动。
已知在t1时刻物块的动量为p、动能为Ek。
下列说法中正确的是（）
A．如果在t2时刻物块的动量也为p，则t2-t1的最小值为T
B．如果在t2时刻物块的动能也为Ek，则t2-t1的最小值为T
C．当物块通过O点时，其加速度最小
D．当物块运动至C点时，其加速度最小
5．如图所示，在光滑绝缘的水平面上有两个电荷量分别为Q和q的滑块，两滑块的质量相等，两滑块的电性相同，电荷量Q>q。
一开始，带电荷量为q的滑块静止，带电荷量为Q的滑块以某一初速度v从远处向右运动，则
A．两滑块的加速度始终相同
B．两滑块的速度相同时，两滑块间的电势能最大
C．两滑块的总动量先变小，后变大
D．两滑块最终以相同的速度做匀速直线运动
6．一物体作匀变速直线运动，在通过第一段位移x1的过程中，其速度变化量为Δv，紧接着通过第二段位移x2，速度变化量仍为Δv.则关于物体的运动，下列说法正确的是（）
A．第一段位移x1一定大于第二段位移x2
B．两段运动所用时间一定不相等
C．物体运动的加速度为
D．通过两段位移的平均速度为
二、多项选择题
7．如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的波形图，x=3m处的质点P比x=8m处的质点Q先起振．质点P在t=0时的振动状态传到质点Q需要
=0.25s．则
A．此波的波速为10m/s
B．波的周期是0.4s
C．t=0.3s时4m＜x＜8m范围内的质点正在向y轴负方向运动
D．t=0.25s时质点Q处于加速状态且加速度正在增大
E．t=1.25s时质点P在波峰位置
8．如图甲所示，两平行金属板A、B放在真空中，间距为d，P点在A、B板间，A板接地，B板的电势
随时间t的变化情况如图乙所示，t=0时，在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子，当
时，电子回到P点。
电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，则下列说法正确的是
A．
：
=1：
2
B．
：
=1：
3
C．在0～2T时间内，当t=T时电子的动能最大
D．在0～2T时间内，电子的动能能增大了
9．如图所示，NPQ是由光滑细杆弯成的半圆弧，其半径为R，半圆弧的一端固定在天花板上的N点，NQ是半圆弧的直径，处于竖直方向，P点是半圆弧上与圆心等高的点。
质量为m的小球A（可视为质点）穿在细杆上，通过轻绳与质量也为m的小球B相连，轻绳绕过固定在C处的轻小定滑轮。
将小球A移到P点，此时CP段轻绳处于水平伸直状态，CP=2R，然后将小球A由静止释放。
不计一切摩擦，已知重力加速度为g，在小球A由P点运动到圆弧最低点Q的过程中，下列说法正确的是
A．小球A的动能可能先增大后减小
B．小球A始终比小球B运动得快（释放点P除外）
C．当小球A绕滑轮转过30°时,小球A的动能为
D．小球A刚释放时,小球A、B的加速度大小分别为aA=g、aB=0
10．如图所示，在真空中有一水平放置的不带电平行板电容器，板间距离为d，电容为C，上极板B接地，现有大量质量均为m，带电荷量为q的小油滴，以相同的初速度持续不断地从两板正中间沿图中虚线所示方向射入，第一滴油滴正好落到下极板A的正中央P点。
能落到A极板的油滴仅有N滴，且第N＋1滴油滴刚好能飞离电场，假设落到A极板的油滴的电荷量能被极板全部吸收，不考虑油滴间的相互作用，重力加速度为g，则
A．落到A极板的油滴数N＝
B．落到A极板的油滴数N＝
C．第N＋1滴油滴经过电场的整个过程中所增加的动能为
D．第N＋1滴油滴经过电场的整个过程中减少的机械能为
三、实验题
11．在倾角为
（sin
=0.6）的斜面上，水平抛出一个物体，落到斜坡上的一点，该点距抛出点的距离为25m，如图所示。
（g取10m/s2）求：
（1）这个物体被抛出时的水平速度的大小
（2）从抛出经过多长时间物体距斜面最远
12．右图为“探究物体的加速度与所受合外力及质量的关系”的实验装置图。
实验中小车质量用M表示，盘及盘中砝码质量用m表示，小车加速度a可用小车拖动的纸带计算。
（1）某同学采用正确的操作方法，顺利地完成了实验，下图为打出的一条纸带的一部分，从点迹清晰处，选定一个合适的点记为“0”点，每隔4个点（点迹没有画出）选取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为0.10s。
编号分别为“1、2、3、4”，用刻度尺分别测量出每个计数点到“0”点的距离。
根据数据可知打点计时器打下计数点2时，小车的瞬时速度v=________m/s，小车的加速度大小为a=__________m/s2。
（计算结果请保留两位有效数字）
（2）在“探究加速度与质量的关系”时，该同学保持托盘中砝码质量不变，改变小车质量M，得到小车加速度a随
变化的关系图像，如图所示。
根据图像可以得出的结论是__________。
（3）在“探究加速度与力的关系”时，该同学保持小车的质量M不变，通过改变托盘中砝码的质量来改变小车受到的拉力，根据实验数据作出了加速度a与拉力F的关系图像，如图所示。
你认为该图像不通过原点的原因可能是___________________________；该图像上部弯曲的原因可能是__________________________。
四、解答题
13．一束粒子中有带正电荷的、带负电荷的以及不带电荷的粒子。
要把它们分开，可以用哪些办法？
14．A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶。
当B车在A车前84m处时，B车速度为4m/s，且正以2m/s2的加速度做匀加速运动；经过一段时间后，B车加速度突然变为零。
A车一直以20m/s的速度做匀速运动。
经过12s后两车相遇。
问B车加速行驶的时间是多少？
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
C
C
C
B
C
二、多项选择题
7．BCE
8．BD
9．BCD
10．BCD
三、实验题
11．
（1）
（2）
12．
（1）0.40；0.38--0.42
（2）加速度a与小车质量M成反比（或加速度a与小车质量的倒数1/M成正比）（3）没有平衡摩擦力（或长木板右端垫起高度不够、长木板与桌面倾角过小、摩擦力平衡不够）；没有满足m<四、解答题
13．方法一：
将粒子束通过电场；方法二：
放入磁场。
14．6s
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