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1.9带电粒子在电场中的运动 同步练习(含答案)高中物理教科版(2019)必修第三册

1、1.9带电粒子在电场中的运动A组合格性考试练1如图所示,两平行金属板竖直放置,板上A、B两孔正好水平相对,板间电压400 V一个动能为500 eV的电子从A孔沿垂直板方向射入电场中,经过一段时间电子离开电场,则电子离开电场时的动能大小为()A100 eV B400 eVC500 eV D900 eV2示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,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应带负电,极板Y应带负电B极板X应带负电,极板Y应带正电C极板X应带负电,极板Y应带负电D极板X应带负电,极板Y应带正电3.如图所示,正电子垂直电场方向入射到匀强电场中,不计重

2、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4如图所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场,且恰好从正极板边缘飞出,现在使电子入射速度变为原来的两倍,而电子仍从原位置射入,且仍从正极板边缘飞出,则两极板的间距应变为原来的()A2倍 B4倍C D5.如图所示,足够长的两平行金属板正对竖直放置,它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连闭合开关后,一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放,最终液滴落在某一个金属板上下列说法中正确的是()A液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B电源电动势越大,液滴在板间运动的加速度越大C电源电动

3、势越大,液滴在板间运动的时间越长D.定值电阻的阻值越大,液滴在板间运动的时间越长6.(多选)如图所示为水平放置的带电平行金属板A、B,其中A板上有一小孔一带电小球从A板上的小孔竖直飞入两板间,能匀速运动到B板现将两板改为竖直放置,让该带电小球从A板上的小孔水平飞入两板之间,恰能到达B板则小球在到达B板前()A动能先减小后增大B重力势能逐渐增大C电势能先增大后减小D电场力做功的大小等于重力做功的大小7(多选)示波器是一种多功能电学仪器,它是由加速电场和偏转电场组成的如图所示,不同的带负电粒子在电压为U1的电场中由静止开始加速,从M孔射出,然后射入电压为U2的平行金属板间的电场中,入射方向与极板平

4、行,在满足带负电粒子能射出平行板电场区域的条件下,则()A若电荷量q相等,则带负电粒子在板间的加速度大小相等B若比荷相等,则带负电粒子从M孔射出的速率相等C若电荷量q相等,则带负电粒子从M孔射出时的动能相等D若不同比荷的带负电粒子由O点射入,偏转角度相同8(多选)如图为静电除尘机的原理示意图,废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区,带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,图中虚线为电场线(方向未标).不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化,则()A电场线方向由放电极指向集尘极B图中A点电势高于B点电势C尘埃在迁移过程中做变加速运动D尘埃在迁移过程中电势能减小9.(多选)如图所

5、示,长为L的细线拴一个带电荷量为q、质量为m小球,重力加速度为g,球处在竖直向上的匀强电场中,电场强度为E,小球能够在竖直平面内做圆周运动,则()A小球在最高点的速度大小可能为B小球运动到最低点时,机械能最大C小球运动过程中,动能一定时刻变化D当小球运动到最高点时电势能最小10.如图,在真空中带电粒子P1和P2先后以相同的初速度从O点射入匀强电场,它们的初速度垂直于电场强度方向,偏转之后分别打在B、C两点,且ABBC.若P1的电荷量为P2的5倍,不计重力,则P1、P2的质量之比m1m2为()A52 B54C25 D45B组选择性考试练11.(多选)如图所示,带等量异种电荷的A、B两板水平放置,

6、在A、B间形成竖直向下的匀强电场a、b两质量相等的粒子从A板左侧边缘处以相同的速度先后飞入电场,粒子a从A、B两板右端连线的中点飞离匀强电场,粒子b从B板右侧边缘处飞离匀强电场,不计粒子重力,下列说法中正确的是()A粒子a、b的带电量之比为12B电场对a、b粒子做功之比为12C粒子a、b离开电场时的速度大小之比为12D.粒子a、b离开电场时的速度与水平方向之间夹角正切值之比为1212.(多选)如图所示,在空间中水平面MN的下方分布着方向竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方距MN高度为h的A点以一定的初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平已知A、B、C三点在同一直

7、线上,AB2BC,重力加速度大小为g,不计空气阻力,下列说法正确的是()A小球带正电B小球从B点运动到C点的时间为从A点运动到B点的时间的2倍C匀强电场的电场强度大小为D小球从B点到C点电势能增加mgh13长为L的平行金属板水平放置,两极板带等量的异种电荷,板间形成匀强电场,一个电荷量为q、质量为m的带电粒子,以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场,刚好从下极板边缘射出,射出时速度恰与水平方向成30角,如图所示,不计粒子重力,求:(1)粒子离开电场时速度的大小;(2)匀强电场的电场强度大小14如图所示,在平面直角坐标系xOy的第象限内有沿x轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E4105

8、 N/C,一带正电粒子从x轴上的A点以初速度v02107 m/s垂直x轴射入电场,已知带正电粒子的比荷为2.5109 C/kg,OA0.2 m,不计粒子的重力求:(1)粒子经过y轴时的位置到原点O的距离;(2)粒子经过y轴时的速度方向参考答案1解析:电子从A向B运动时,电场力对电子做负功,由动能定理eUEkEk0,解得电子离开电场时的动能Ek100 eV,A正确,B、C、D错误答案:A2解析:电子受的电场力方向与电场方向相反,如果在荧光屏上P点出现亮斑,故电子偏向X和Y,则极板X和极板Y应带正电,X和Y应带负电,所以B正确,A、C、D错误答案:B3解析:正电子带正电,所受的电场力与电场强度方向

9、相同,即竖直向上,且电场力与初速度垂直,所以正电子做类平抛运动,是一种匀变速曲线运动,故A、B错误;正电子所受的电场力方向向上,所以正电子做向上偏转的曲线运动,故C错误,D正确答案:D4解析:电子做类平抛运动,故其在水平方向和竖直方向满足Lv0t,yat2d,而两板间的场强为E,联立解得d2,若入射速度变为原来的两倍,则两板间距应变为原来的,C正确答案:C5解析:液滴在磁场中受重力及电场力,电场力沿水平方向,重力沿竖直方向因液滴由静止释放,故合力的方向一定与运动方向一致,所以液滴做直线运动,故A错误;两板间的电势差等于电源电压,当电动势变大时,两板上的电压变大,由UEd可知,板间的电场强度增大

10、,电场力变大,合力变大,所以加速度增大,故B正确;因液滴最终打在极板上,故运动时间取决于水平方向的加速度,当电动势变大时,其水平方向受力增大,加速度增大,运动时间减小,故C错误;定值电阻在此电路中只相当于导线,阻值的变化不会改变两板间的电势差,所以带电粒子受力不变,加速度不变,运动时间不变,故D错误答案:B6解析:小球在水平和竖直两个方向的加速度大小相同,在两个方向速度相等之前,水平方向的位移大于竖直方向的位移,即电场力做的负功大于重力做的正功,小球动能减小,当小球在两个方向上速度相等之后,重力做的正功大于电场力做的负功,小球动能增大,故A正确;金属板水平放置时,小球匀速运动,所以电场力和重力

11、大小相等、方向相反,金属板竖直放置时,小球在竖直方向上做自由落体运动,重力势能一直减小,故B错误;水平方向上电场力做负功,小球做匀减速运动,电势能一直增大,故C错误;由运动学规律可知小球在水平方向和竖直方向的位移大小相等,所以电场力做的负功大小等于重力做的正功大小,故D正确答案:AD7解析:设加速电场的板间距离为d,由牛顿第二定律得a,由于粒子的质量未知,所以无法确定带负电粒子在板间的加速度大小关系,故A错误;由动能定理得qU1mv,可得v0 ,所以当带负电粒子的比荷相等时,它们从M孔射出的速度相等,故B正确;粒子从M孔射出时的动能EkmvqU1,所以当带负电粒子的电荷量q相等时,它们从M孔射

12、出时的动能相等,故C正确;如图所示,设偏转电场的板间距离为d,在偏转电场中有tan ,偏转角度与粒子的比荷无关,所以不同比荷的带负电粒子从O点射入,偏转角度相同,故D正确答案:BCD8解析:带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移,则集尘极应带正电荷,是正极,所以电场线方向由集尘极指向放电极,A错误;集尘极带正电荷,是正极,A点更靠近放电极,所以图中A点电势低于B点电势,B错误;放电极与集尘极间是非匀强电场,尘埃所受的电场力是变化的,所以尘埃做变加速运动,C正确;带电尘埃所受的电场力方向与位移方向夹角小于90,电场力做正功,尘埃的电势能减小,D正确答案:CD9解析:若小球在最高点的速度大小为,

13、根据牛顿第二定律得mgFqEm,解得FqE,若小球在最高点的速度大小为,绳的拉力FqE,A正确;电场力做功越多,小球的机械能越大,因为电场力竖直向上,所以小球运动到最高点时,机械能最大,B错误;若电场力等于重力,小球做匀速圆周运动,动能不变,C错误;电场力做功越多,小球的电势能越小,因为电场力竖直向上,所以当小球运动到最高点时电势能最小,D正确答案:AD10解析:P1、P2两粒子在电场中做类平抛运动,在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动因为ABBC,则2x1x2,根据t可知t1t212,竖直位移相同,根据yat2可知a1a2tt41,根据牛顿第二定律得,又,解得,B正确答案;B1

14、1解析:设板长为L,带电粒子在电场中做类平抛运动,则竖直方向偏转位移为yat2,由于粒子的质量相等、速度相等,偏转位移之比为12,则粒子a、b的带电量之比为12,故A正确;根据电场力做功的计算公式可得WqEy,则电场对a、b粒子做功之比为14,故B错误;根据动能定理可得qEymv2mv,解得粒子离开电场的速度大小为v ,粒子a、b离开电场时的速度大小之比不等于12,故C错误;设两板间的距离为d,粒子a、b离开电场时的速度与水平方向之间夹角分别为a,b,根据类平抛运动中速度方向反向延长线过水平位移的中点可得tan a,tan b,粒子a、b离开电场时的速度与水平方向之间夹角正切值之比为12,故D

15、正确答案:AD12解析:小球在水平方向做匀速直线运动,A、B、C三点在同一直线上,而AB2BC,小球从A到B与从B到C的水平位移之比为21,则小球从A到B与从B到C的运动时间之比为tABtBC21,B错误;从B到C小球在竖直方向上做减速运动,即所受合力竖直向上,因此可以判断小球所受电场力竖直向上,小球带负电,故A错误;在竖直方向上,小球从A到B做匀加速运动,加速度大小为g,从B到C做匀减速运动,加速度大小为a,A、C两点竖直方向的速度均为零,则有gtABatBC,解得a2g,根据牛顿第二定律可知a,根据F电qE,联立解得E,C正确;由几何关系可知,BC间竖直高度为hBC,电场力向上,竖直方向向

16、下运动,电场力做负功,电势能增大,为EpqEhBCmgh,D正确答案:CD13解析:(1)粒子离开电场时,速度与水平方向夹角为30,则粒子离开电场时速度的大小为vv0.(2)粒子在匀强电场中做类平抛运动,在水平方向上有Lv0t在竖直方向上有vyat又vyv0tan 30v0由牛顿第二定律可得qEma联立解得E.答案:(1)(2)14.解析:(1)粒子运动情况如图所示粒子在电场中沿x轴方向的加速度a1.01015m/s2OA距离sOAat2解得粒子在电场中运动的时间t2.0108s粒子经过y轴时的位置与原点O的距离yv0t代入数据解得y0.4 m.(2)粒子经过y轴时在电场方向的分速度为vxat2107 m/s粒子经过y轴时的速度大小为v2107 m/s可得cos 粒子经过y轴时的速度方向与y轴正方向的夹角45.答案:(1)y0.4 m(2)45