第十章 第五节带电粒子在电场中运动 同步练习（Word版含答案）

带电粒子在电场中运动
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一、单选题
1.
如图所示，在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间的电势差为U。若一个质量为m、带正电荷q
的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，不计粒子所受重力，则它到达负极板时的速度为?（?
?
）
A.
B.
C.
D.
2.
下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后，速度最大的是（
）
A.
质子
B.
氘核
C.
α粒子
D.
钠离子(Na+)
3.
如图所示，一电子枪发射出的电子（初速度很小，可视为零）进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为y，要使偏转位移增大，下列可行的措施是（不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况）（?
?
）
A.
增大偏转电压
B.
增大加速电压
C.
增大偏转极板间距离
D.
将发射电子改成发射负离子
4.
如图所示，加速电场极板竖直放置，偏转电场的极板水平放置。不计重力的带电粒子以极小的速度飘入加速电场，加速电压为U1，然后沿上极板边缘进入偏转电场，偏转极板的长度为L，上下两极板间的距离为d，偏转电压为U2，粒子恰从偏转电场的下极板右边缘离开偏转电场。若，则为?
（???
）
A.
B.
C.
D.
5.
如图1为示波管的原理图。若在XX’上加上如图2所示的扫描电压，在YY’上加如图3所示的信号电压，则在荧光屏上会看到的图形是（
）
A.
B.
C.
D.
6.
如图所示，在xOy平面的第Ⅰ象限内有平行于y轴的有界匀强电场。y轴上有一点P，其坐标为(0，y0)。现有一个电子以垂直于y轴的初速度v0从P点射入匀强电场中，从A点射出，A点的坐标为(xA，0)。电子在A点的速度vA的反向延长线与初速度v0的延长线的交点坐标为?
（??
?
）
A.
(0，y0)
B.
C.
D.
(xA，y0)
7.
（拔高题）如图1所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间的电压分别如图2中甲、乙、丙、丁所示时，电子在板间运动(假设不与板相碰)，下列说法正确的是(
)
A.
电压是甲图时，在0～T时间内，电子的电势能一直减少
B.
电压是乙图时，在0～时间内，电子的电势能先增加后减少
C.
电压是丙图时，电子在板间做往复运动
D.
电压是丁图时，电子在板间做往复运动
二、多选题
8.
如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，板间有匀强电场，质量为m、电荷量为－q的带电粒子(不计重力)，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的处返回，则下述措施能满足要求的是(?
?)
A.
使初速度为原来
B.
使M、N间电压提高到原来的2倍
C.
使M、N间电压提高到原来的4倍
D.
使初速度和M、N间电压都减为原来的
9.
如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示．电子静止在左极板小孔处(不计重力作用)．下列说法中正确的有?（?
?
）
A.
从t＝0时释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上
B.
从t＝0时释放电子，电子可能在两板间振动
C.
从时释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上
D.
从时释放电子，电子必将打到左极板上
10.
（拔高题）如图所示，两个相同的平行板电容器均与水平方向成角放置，两极板与直流电源相连。若带电小球分别以速度沿边缘水平射入电容器，均能沿图中所示水平直线恰好穿出电容器，穿出时的速度分别为和。下列说法正确的是?（?
?
）
?
A.
两种情形下粒子运动时间相等
B.
两种情形下电容器所加电压相等
C.
小球的速度满足关系
D.
小球的速度满足关系
三、计算题
11.
如图所示，一束电子流从静止出发被U=4500V的电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入水平放置平行板间的匀强电场，若偏转电场的两极板距离d=1.0cm，板长L=5.0cm，（已知电子的电量e=1.6×10-19C，质量m=0.9×10-30kg）求：
（1）电子离开加速电场时速度v0的大小
（2）要使电子能从平行板间飞出，偏转电场极板间允许的最大电压Um．
12.
示波器能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器部分结构如图所示，金属丝发射出来的电子（速度可忽略）被加速后从金属板的小孔穿出，从极板正中央垂直射入偏转场，偏转后射出电场。已知加速电压为U1，两板间电压为U2，板间距为d，板长为L，电子的荷质比为，求：
（1）电子进入偏转场时的速度v0的大小；
（2）若L＝d＝8
cm，U2＝400
V，U1＝200
V。求电子离开偏转场时偏离原入射方向的侧移距离y的大小。
答案和解析
1.【答案】A
粒子从正极板到负极板的运动过程中有电场力做功，根据动能定理有，因此，故A正确，BCD错误。
??2.【答案】A
3.【答案】A
经加速电场后的速度为v，则mv2=eU0所以电子进入偏转电场时速度的大小为v=
电子进入偏转电场后的偏转位移y=at2=??（）2=，可见，要增大y，可行的方法有：增大偏转电压U，减小加速电压U0，或减小偏转电场极板间距离d，与粒子的电性与质量无关，故A正确，BCD错误。
4.【答案】C
粒子在加速电场中运动，有，解得
在偏转电场中，粒子做类平抛运动
水平方向：L=v0t
竖直方向：
联立解得，故C正确，ABD错误。
?
5.【答案】A
因甲图XX′偏转电极接入的是锯齿形电压，即扫描电压，且周期与YY′偏转电压上加的是待显示的信号电压相同，所以在荧光屏上得到的信号在一个周期内的稳定图象。则显示的图象与YY′所载入的图象形状是一样的，故A正确，BCD错误。
故选A。??
6.【答案】C
电子在匀强电场中做类平抛运动,设通过A点时速度的偏向角为θ；
则，设A点速度vA的方向延长线与速度v0的延长线交点坐标为
x，
则
则
则交点坐标为，故C正确，ABD错误。
7.【答案】D
A.若是甲图，电场力先向左后向右，则粒子先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故A错误；
B.电压是乙图时，在时间内，电子先加速后减速，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故B错误；
C.电压是丙图时，电子先做加速度先增大后减小的加速运动，过了做加速度先增加后减小的减速运动，到T时速度减为0，之后继续朝同一方向加速减速，故粒子一直朝同一方向运动，故C错误；
D.电压是丁图时，电子先加速，到后减速，后反向加速，T后减速，T时减为零，之后又反向加速；故粒子做往复运动，故D正确；
8.【答案】BD
在粒子刚好到达N板的过程中，由动能定理得－qEd＝0－
m
v，所以d＝，令带电粒子离开M板的最远距离为x，则使初速度减为原来的，x＝，故A错；使M、N间电压提高到原来的2倍，电场强度变为原来的2倍，x＝，故B对；使M、N间电压提高到原来的4倍，电场强度变为原来的4倍，x＝，故C错；使初速度和M、N间电压减为原来的，电场强度变为原来的一半，x＝，故D对。
9.【答案】AC
分析电子在一个周期内的运动情况。
AB.从t=0时刻释放电子，前内，电子受到的电场力向右，电子向右做匀加速直线运动；后内，电子受到向左的电场力作用，电子向右做匀减速直线运动；接着周而复始，所以电子一直向右做单向的直线运动，直到打在右板上，故A正确，B错误；
CD.若从t=时刻释放电子，电子先加速；再减速，有可能电子已到达右极板，若此时未到达右极板，则电子将在两极板间振动，故C正确，D错误。
10.【答案】BD
对第一幅图，对小球进行受力分析，小球受到竖直向下的重力，又因小球沿水平直线运动，故小球所受合外力应与初速度共线，所以电场力垂直板面斜向上，可得：，解得：。同理可知，第二幅图中，电场力应垂直板面斜向上，有：，解得：。由上述分析可知，第一幅图中小球做匀减速直线运动，第二幅图中小球做匀加速直线运动，故运动时间不相等，。由受力分析可知，两球加速度大小相等，对第一幅图有：，对第二幅图有：，联立可得：。故BD正确，AC错误。
11.【答案】解：（1）由动能定理得eU=
v0=m/s=4×107m/s
（2）最大偏转量为
偏转量为
解得Um=360V
12.【答案】解：（1）电子从静止开始经加速电压U1加速，由动能定理得：，
解得：；
（2）水平方向匀速运动：，
竖直方向匀加速运动，
联立代入数据解得：。
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