资源简介

2.2　带电粒子在电场中的运动
2.3　静电的利用与防护
1.(2023·广西学业考试)下列仪器或设备用于防止静电危害的是(　　)
A.指南针　　　　B.日晷　　　　C.避雷针
2.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
3.(2024·湖南学业考试)在电场中,带电粒子受到静电力的作用,向着电极运动,最后会被吸附在电极上,这一原理叫作静电吸附,它在生产技术上被广泛应用.下列设备应用这一原理工作的是(　　)
A.静电复印机 B.电视机
C.手机 D.洗衣机
4.(2023·江苏学业考试)宾馆的地毯中会掺入少量的导电金属丝,其目的是(　　)
A.增加地毯韧性 B.增强美观效果
C.减小磨损影响 D.减轻静电影响
5.在如图所示的匀强电场中,若一个点电荷从P点由静止释放,只受到电场力的作用,则下列说法中正确的是(　　)
A.该点电荷受到的电场力逐渐增大
B.该点电荷一定向右做匀速运动
C.该点电荷一定做匀加速直线运动
D.该点电荷一定做匀减速直线运动
6.如图所示,在一对带等量异种电荷的平行金属板间,某带电粒子只在电场力作用下沿虚线从A位置运动到B位置,则(　　)
A.粒子带负电
B.从A到B电势升高
C.从A到B粒子动能增加
D.从A到B粒子电势能增加
7.如图所示,P和Q为两平行金属板,板间电压为U,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,电子到达Q板时的速率为v,若两极板间电压变为原来的2倍,其他条件都不变,则电子到达Q板时的速率为(　　)
A.v B.2v C.v D.v
8.如图所示,一带负电的粒子以初速度v进入范围足够大的匀强电场E中,初速度方向与电场方向平行,粒子不计重力.下列说法正确的是(　　)
A.粒子一直做匀加速直线运动
B.粒子一直做匀减速直线运动
C.粒子先做匀减速直线运动,再反向做匀加速直线运动
D.粒子先做匀加速直线运动,再反向做匀减速直线运动
9.示波器是一种常见的电学仪器,示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转系统和荧光屏组成,如图所示,若X′、Y′极板接稳压电源的正极,X、Y极板接稳压电源的负极,则在示波器荧光屏上将会看到下列哪个可能的图形(　　)
10.(2023·河北学业考试)(多选)两极板M、N水平放置,极板间存在竖直向下的匀强电场,甲、乙两电子以不同的初速度从O点沿水平方向向右射入电场,甲电子落到M板中点,乙电子落到M板右侧边缘,如图所示.下列说法正确的是(　　)
A.两电子在极板间运动时间相等
B.两电子在极板间运动时间不相等
C.电场力对两电子做功不相等
D.电场力对两电子做功相等
11.(2022年第一次广东合格性考试改编)(多选)如图所示,真空中水平放置两块间距为d的无限大平行极板,两极板间的电场是匀强电场,一质量为m、带电量为+q的小油滴,从两极板中央以水平速度v0射入后做匀速直线运动,则(　　)
A.上极板带负电,下极板带正电
B.两极板间的电势差为
C.若保持两平行极板间距d不变,仅将两极板间的电势差增大一倍,小油滴将打到下极板上
D.若保持两平行极板间距d不变,仅将两极板间的电势差增大一倍,小油滴打到极板上的落点距入射点的水平位移是x=v0
1.C　指南针是利用地磁场对磁体的作用来工作的,A不符合题意;日晷是观测日影计时的仪器,是我国古代较为普遍使用的计时仪器,B不符合题意;避雷针通过尖端放电,保护建筑物,属于防止静电危害,C符合题意.
2.C　设两板间电压为U,根据动能定理有eU=mv2,解得 v=,可知两板间电压一定的情况下,增加板间距离或减小板间距离,电子到达Q板时的速度不变,即电子到达Q板时的速度与两板间距离无关,仅与加速电压有关.
3.A　静电复印是利用静电将墨吸附在纸张上的,属于静电吸附在生产技术中的应用,电视机、手机、洗衣机均与此原理无关.
4.D　人走在地毯上,鞋子与地毯之间会有频繁的摩擦,容易产生静电而引发火灾,因此在地毯中会掺入少量的导电金属丝可以将因摩擦而产生的电荷导入大地,从而减轻静电的影响.
5.C　电荷在匀强电场中受力不变,故A错误;因电性未知,所以无法判断运动方向,且点电荷所受合外力不为零,其一定不会做匀速运动,故B错误;由静止释放,在恒定电场力作用下一定做匀加速直线运动,故C正确,D错误.
6.C　带电粒子只在电场力作用下沿虚线从A位置运动到B位置,粒子向上运动,说明粒子所受电场力沿电场线方向,粒子带正电,A错误;沿电场线方向电势降低,从A到B电势降低,B错误;从A到B电场力做正功,由动能定理可知,粒子动能增加,C正确;从A到B电场力做正功,粒子电势能减少,D错误.
7.C　电子由静止开始向Q板运动,根据动能定理有eU=mv2,当电压加倍后根据动能定理有e·2U=mv′2-0,联立可得v′=v,故C正确,A、B、D错误.
8.C　因为粒子带负电,所受电场力方向与初速度方向相反,粒子先向右做匀减速直线运动,再向左做匀加速直线运动.
9.C　电子受到的电场力方向与电场方向相反,在XX′极板间电子向X′极板偏转,在YY′极板间电子向Y′极板偏转,叠加后电子打在第三象限,故C正确,A、B、D错误.
10.AD　竖直方向两电子均做匀加速直线运动,根据y=·t2,因竖直位移相等,可知两电子在极板间运动时间相等,选项A正确,B错误;电场力对两电子做功W=Ue=Eey,竖直位移相等,则电场力对两电子做功相等,选项C错误,D正确.
11.AB　带正电油滴做匀速直线运动,说明所受电场力向上,所以上极板带负电,下极板带正电,A正确;油滴做匀速直线运动,则mg=Eq,E=,联立得电势差U=,B正确;保持两极板间距不变,两极板间电势差增大一倍,则电场强度增大,电场力增大,小油滴将打到上极板,仅将电势差增大一倍,即有E′=,竖直方向上做匀加速直线运动,有ma=E′q-mg,y==at2,水平方向上做匀速直线运动,有x=v0t,解得x=v0,C、D错误.2.2　带电粒子在电场中的运动
2.3　静电的利用与防护
带电粒子在电场中的加速　加速器
一、带电粒子在电场中的加速
如图所示,平行板电容器两极板间电压为U,极板间距离为d.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,重力不计,在紧靠正极板处由静止释放.下面用两种思路计算带电粒子到达负极板的速度v的大小.
1.力学观点
带电粒子在两极板间做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a=,电场力F=qE,极板间电场强度E=,可得加速度a=.由v2=2ad得 v=.
2.能量观点
对带电粒子应用动能定理有qU=mv2,可得 v=.
[说明] 如果两极板间不是匀强电场,带电粒子由静止开始从正极板处运动到负极板,末速度大小仍为 v=.
3.电场中带电粒子的分类
项目 基本粒子 带电微粒
示例 电子、质子、α粒子、正离子、负离子等 带电小球、液滴、尘埃等
特点 重力远小于电场力,故不计重力 所受重力不可忽略
说明 某些带电体是否考虑重力,要根据题目说明或运动状态来判定
二、加速器
如图所示是电场直线加速器的原理示意图,由于电子每经过缝隙就被电场加速,所以进入每个圆筒左侧的小孔时速度都变大了,又由于经过每个圆筒的时间相同,则越往后,圆筒的长度必定越长,但都与进入圆筒时的速度成正比.
【典例突破】
[典例1] (2022年第一次广东合格性考试)如图所示,在阴极射线管的阴、阳两极间加上电压U,电子电量为-e,电子从阴极出发,到达阳极时(　　)
A.动能不变 B.动能减少了eU
C.电势能减少了eU D.电势能增加了eU
[典例2] (2022年第二次广东合格性考试)某区域的电场分布与位置相关,如图甲所示,Ox轴上正好存在与该轴正方向同向的电场分布,电场强度E的大小随x的变化情况如图乙所示,若在原点O处静止释放一质子,质子在仅受电场力的作用下开始运动,下列说法正确的是(　　)
A.质子的加速度一直增大
B.质子所受电场力一直增大
C.质子的电势能一直增大
D.质子的动能一直增大
[典例3] (2023年第二次广东合格性考试)(多选)如图所示,平行板电容器极板间距为d,所加电压为U,极板间形成匀强电场.一个带正电的粒子从上极板由静止释放,经过时间t后到达下极板,在此过程中电场力做功为W.忽略重力影响,下列说法正确的有(　　)
A.若仅将d增大一倍,则W将保持不变
B.若仅将d增大一倍,则t将增大一倍
C.若仅将U增大一倍,则t将减小一半
D.若仅将U增大一倍,则W将增大一倍
带电粒子在电场中的偏转　示波器
一、带电粒子在电场中的偏转
1.类平抛运动
带电粒子以速度v0垂直于电场线的方向射入匀强电场,受到恒定的与初速度方向垂直的电场力的作用而做匀变速曲线运动,称之为类平抛运动.可以采用处理平抛运动的方法分析这种运动.
2.运动规律
(1)沿初速度方向:vx=v0,x=v0t.
(2)垂直于初速度方向:vy=at,y=at2(其中a==).
二、示波器
1.构造
示波器的核心部件是示波管,它主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成,管内抽成真空,如图所示.
2.原理
(1)当只在Y偏转板加电压时,荧光屏上的亮斑在竖直方向上发生偏移,这是由于电子束经过Y偏转板时受到竖直方向的电场力的作用.当只在X偏转板加电压时,荧光屏上的亮斑在水平方向上发生偏移,这是由于电子束经过X偏转板时受到水平方向的电场力的作用.
(2)亮斑在荧光屏上的位置可以通过调节Y偏转板与X偏转板上的电压大小来控制.如果加在Y偏转板上的电压是随时间按正弦规律作周期性变化的信号,并在X偏转板上加上适当的偏转电压,荧光屏上就会显示出一条正弦曲线.
【典例突破】
[典例4] 如图所示,正电子垂直电场方向入射到匀强电场中,不计粒子重力,正电子做(　　)
A.匀速直线运动
B.匀加速直线运动
C.向下偏转的曲线运动
D.向上偏转的曲线运动
[典例5] 如图所示,相距较近的一对带等量异种电荷的平行金属板水平放置,两板间的电场可看作匀强电场.一电子以初速度v0沿平行于板面的方向射入匀强电场,运动轨迹如图中实线所示.则电子在两板间运动过程中(　　)
A.速度逐渐增大
B.加速度逐渐增大
C.电子的电势能逐渐增大
D.电场力对电子做负功
[典例6] (多选)示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转系统和荧光屏组成,如图所示.如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的(　　)
A.极板X应带正电 B.极板X′应带正电
C.极板Y应带正电 D.极板Y′应带正电
[典例7] (2023年第一次广东合格性考试)(多选)图为示波管的原理简图,电子经加速电场由静止加速,以速度v从M点垂直于偏转电场射入,最后从N点射出,则(　　)
A.加速电场电压增大,速度v也将增大
B.电子在加速电场运动的过程中,电势能不断增加
C.在偏转电场中,M点的电势比N点的电势高
D.在偏转电场中,M点的电势比N点的电势低
静电的利用与防护
一、静电的利用
常见的静电利用案例:静电喷涂、　　　　、静电复印、静电植绒等.
二、尖端放电
1.空气的电离
导体尖端处表面的电荷密度很大,附近的电场　　　　,空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动,把空气中的气体分子撞散,并使分子中的正、负电荷分离,我们把这种现象叫作空气的电离.
2.尖端放电
两根放电针附近形成的强电场使空气发生了电离,电离后的电荷各自奔向与它自身带异种电荷的放电针,与尖端上的电荷中和.在这个过程中尖端电量　　　　,这种现象叫作尖端放电.
3.避雷针
避雷针是利用　　　　　　原理保护建筑物等避免雷击的一种设施.
三、防止静电危害
1.静电危害的分类
(1)静电力造成的不良后果.
(2)静电火花引发的灾害.
2.防止静电产生的措施
(1)控制静电的产生.
(2)把产生的电荷尽快导走.
3.生活实例:避雷针、飞机上的“放电刷”、油罐车尾部拖着的铁链等.
【典例突破】
[典例8] (2023年第二次广东合格性考试)静电消除器能将物件表面的静电消除.某种针式静电消除器的工作原理如图所示,在静电消除器的指针上加上高电压,指针周围产生正离子和电子,就可消除物件表面的静电.若物件表面的负电荷被中和,其原因是(　　)
A.指针周围的电子被吸引到物件表面
B.指针周围的正离子被吸引到物件表面
C.指针周围的电子和正离子都被吸引到物件表面
[典例9] (2023年第一次广东合格性考试)如图所示,口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布,它能阻隔几微米的粉尘、飞沫等,这种阻隔作用是利用了(　　)
A.静电吸附 B.尖端放电
C.静电屏蔽 D.电磁感应
知识分点突破
知识点1
典例突破
[典例1] C　因为电子从阴极出发到达阳极过程中,电场力做功为 W=eU,即电场力做正功,则电势能减少,动能增加,且电势能减少了eU,动能增加了eU,故C正确,A、B、D错误.
[典例2] D　由题图可知,电场强度随着距离的增加先变大后变小,根据F=qE,F=ma可知,质子所受电场力、加速度均先变大后变小,故A、B错误;质子运动过程中,电场力做正功,因此电势能减小,动能增大,故C错误,D正确.
[典例3] ABD　由题意可知,电场力做功W=qU,若仅将d增大一倍,两极板间电势差不变,故W保持不变,若仅将U增大一倍,则W将增大一倍,A、D正确;粒子在极板间做匀加速直线运动,有d=at2,a=,E=,联立解得粒子运动时间t=d,可知t与d成正比,t2与成正比,B正确,C错误.
知识点2
典例突破
[典例4] D　电场方向向上,正电子射入电场时受向上的电场力,电场力方向与初速度方向垂直,可知正电子向上偏转做曲线运动.
[典例5] A　电子在两板间运动过程中,电场力对电子做正功,电子速度逐渐增大,电势能逐渐减小,由于电子所受电场力不变,所以加速度不变,故A正确,B、C、D错误.
[典例6] AC　P点亮斑X坐标为正值,Y坐标为正值,说明电子都向X、Y板偏转,所以Y、X板都带正电,Y′、X′板都带负电,故B、D错误,A、C正确.
[典例7] AD　电子在加速电场中,由动能定理有eU1=mv2,解得v=,加速电场电压增大,速度v也将增大,A正确;电子在加速电场运动的过程中,电场力做正功,电势能转化为动能,不断减少,B错误;在偏转电场中,电子所受电场力做正功,电势能减小,电势升高,故M点的电势比N点的电势低,C错误,D正确.
知识点3
一、静电除尘
二、1.很强　2.减少　3.尖端放电
典例突破
[典例8] B　中和是指正、负电荷互相接触,从而使带电体变成不带电的物体.若物件表面的负电荷被中和,其原因是指针周围的正离子被吸引到物件表面.
[典例9] A　由题意可知,熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布,所以当几微米的粉尘、飞沫等靠近时,由于静电感应而带电,从而被熔喷布吸附,可知其原理为静电感应和静电吸附,故A正确,B、C、D错误.

展开更多......

收起↑