10. 5带电粒子在电场中的运动同步训练（含答案）高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word版含答案）

2021—2022学年人教版（2019）必修第三册
10.
5带电粒子在电场中的运动同步训练
一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）
1．如图所示的同心圆（虚线）是电场中的一簇等势线，一个正电子只在电场力作用下沿着直线由A向C运动时的速度越来越小，B为线段的中点，则有（　　）
A．正电子沿运动时受到的电场力越来越小
B．正电子沿运动时它具有的电势能越来越小
C．电势
D．电势差
2．地面附近处电场的电场线如图所示，其中一条方向竖直向下的电场线上有a、b两点，高度差为h。质量为m、电荷为－q的检验电荷，从a点由静止开始沿电场线运动，到b点时速度为，下列说法中正确的是（　　）
A．质量为m、电荷量为+q的检验电荷，从a点由静止起沿电场线运动到b点时速度为
B．质量为m、电荷量为+q的检验电荷，从a点由静止起沿电场线运动到b点时速度为
C．质量为m、电荷量为-2q的检验电荷，从a点由静止起沿电场线运动到b点时速度仍为
D．质量为m、电荷量为-2q的检验电荷，从a点由静止起沿电场线运动到b点时速度为零
3．AB板间存在竖直方向的匀强电场，现沿垂直电场线方向射入三种比荷（电荷量与质量的比）相同的带电微粒（不计重力），a、b和c的运动轨迹如图所示，其中b和c是从同一点射入的。不计空气阻力，则可知粒子运动的全过程（　　）
A．运动加速度aa>ab>ac
B．飞行时间tb=tc>ta
C．水平速度va>vb=vc
D．电势能的减少量ΔEc=ΔEb>ΔEa
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（　　）
A．2倍
B．4倍
C．
D．
5．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、M为这轨迹上的两个点，由此可知（　　）
A．三个等势面中，a电势最高
B．粒子在P点比在M点时加速度大
C．粒子在M点比在P点时动能小
D．粒子在P点比在M点时的电势能大
6．如图所示，、是匀强电场中的两点，一负电荷在点时的速度与电场线方向成角，在点时动能为，运动到点时速度方向与电场线垂直。已知负电荷所带电量为，电荷仅受电场力作用，则、两点的电势差为（　　）
A．
B．
C．
D．
7．匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象如图所示，当t＝0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子（带正电），设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是（　　）
A．带电粒子将始终向同一个方向运动
B．2s末带电粒子回到原出发点
C．3s末带电粒子的速度不为零
D．0～3s内，电场力做的总功为零
8．如图所示，电子在电势差为U1的电场中由静止加速后，垂直射入电势差为U2的偏转电场。在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（　　）
A．U1变大，U2变大
B．U1变小，U2变小
C．U1变大，U2变小
D．U1变小，U2变大
9．如图，带电荷量之比为qA：qB
=
1：3的带电粒子A、B以相等的速度v0从同一点出发，沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中，分别打在C、D点，若OC
=
CD，忽略粒子重力的影响，则（
）
A．A和B在电场中运动的时间之比为2：1
B．A和B运动的加速度大小之比为4：1
C．A和B的质量之比为1：2
D．A和B的位移大小之比为1：1
10．真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块，开始时滑块处于静止状态。若在滑块所在空间加一水平匀强电场，持续一段时间后立即换成与相反方向的匀强电场，又经过时间后，滑块恰好回到初始位置，且具有动能。在上述过程中，对滑块的电场力做功为，时刻物体的速度大小为，对滑块的电场力做功为，时刻物体的速度大小为，则（　　）
A．
B．
C．，
D．，
11．如图所示，粒子（）和质子（）以相同的初动能垂直射入偏转电场（粒子不计重力），则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为（　　）
A．1：1
B．1：2
C．2：1
D．1：4
12．真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，平行金属板C、D之间有偏转电场。今有质子、粒子He，均由A板从静止开始，被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后从偏转电场C、D间穿出。重力忽略不计。则下列判断中正确的是（　　）
A．两种粒子在C、D板间运动的时间相同
B．两种粒子的运动轨迹相同
C．质子、粒子He在偏转电场中的加速度之比为1：2
D．偏转电场的电场力对质子、粒子He做功之比为1：4
二、多项选择题（下列选项中有多个选项满足题意）
13．如图，固定在竖直面内的光滑绝缘轨道由水平段和半径为的半圆环段平滑相切而成，过圆环直径的虚线左侧存在方向水平向右的匀强电场。现将一可视为质点的带正电小滑块，从水平轨道的点由静止释放，滑块沿轨道运动到半圆环上点时对轨道的压力等于滑块重力的6倍，且滑块离开半圆环后不经任何碰撞回到点，关于上述过程，下列说法正确的是（　　）
A．滑块沿轨道运动经过点时对轨道无压力
B．滑块受到的电场力是滑块重力的2倍
C．在虚线左侧，滑块到达距虚线的水平距离为的位置时，电场力的瞬时功率为零
D．到点的距离为
14．如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为，板间距离为，距板右端处有一竖直屏，一带电荷量为、质量为的质点以初速度沿中线射入两板间，最后垂直打在上，则下列结论正确的是（已知重力加速度为）（　　）
A．整个过程中合外力对质点做负功
B．两极板间电压为
C．整个过程中质点的重力势能增加
D．若仅增大两极板间距，则该质点不可能垂直打在上
15．如图所示，在匀强电场中有、A、三点，，其中、A电势分别为0和，OA与的夹角为，A、在同一条竖直线上。现有一不计重力的带电粒子从A点沿方向飞入电场，经过点时的动能与在A点时相同，则下列说法正确的是（　　）
A．该粒子带负电
B．粒子运动过程中，电场力一直做正功
C．粒子能运动到点，且在点时电势能为零
D．该电场的场强大小为，方向水平向左
16．平行板电容器充电后形成一个匀强电场，两个质量相等、带电荷量不同的粒子a、b以相同的初速度垂直电场射入，最后分别落在负极板的中央和边缘，轨迹如图中虚线所示，不计重力作用，下列说法正确的是（　　）
A．粒子a、b在电场中运动的时间相等
B．粒子a的加速度较大
C．粒子a到达负极板时的动能较大
D．粒子a、b的电势能的增量相等
17．如图所示，一个质量为、带电荷量为的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为时，穿过电场而恰好不碰金属板。要使粒子的入射速度变为，仍能穿过电场恰好不碰金属板，若其它条件不变，则必须再使（　　）
A．两板间电压减为原来的
B．粒子的电荷量变为原来的
C．两板间距离增为原来的3倍
D．两板间距离增为原来的9倍
18．如图所示为真空中的实验装置，平行金属板A、之间的加速电压为，、之间的偏转电压为，为荧光屏。现有质子、氘核和粒子三种粒子分别在A板附近由静止开始加速，最后均打在荧光屏上。已知质子、氘核和粒子的质量之比为，电荷量之比为，则质子、氘核和粒子三种粒子（　　）
A．从开始到荧光屏所经历时间之比为
B．从开始到荧光屏所经历时间之比为
C．打在荧光屏时的动能之比为
D．打在荧光屏时的动能之比为
三、综合计算题（要求写出必要的计算过程）
19．在水平向右、场强为E的匀强电场中，有一质量为m、带正电的小球，用长为l的绝缘细线悬挂于O点，当小球静止时，细线与竖直方向夹角为θ，小球位于B点，A点与B点关于O点对称，如图所示，现给小球一个垂直于悬线的初速度，小球恰能在竖直平面内做圆周运动，试问：
（1）小球的电荷量q为多少？
（2）小球在做圆周运动的过程中，在哪一位置速度最小？速度最小值多大？
（3）小球在速度最大和速度最小处的拉力之差为多少？
20．示波器是用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器，它的核心部件是示波管，工作原理如图所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。初速度为0的电子在电子枪中经电压为U0的加速电场加速后形成电子束进入偏转电极，如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑。已知电子的电量为e，质量为m。
（1）求电子打在荧光屏上的速率；
（2）如果YY′偏转电极上加上恒定电压，XX′偏转电极上不加电压，在荧光屏上得到亮斑，亮斑在Y轴偏转距离DY正比于输入电压UY，即DY=KYUY，比例系数KY称为电压偏转因数，求KY（已知YY′偏转电极的长度为L1，板间距为d，极板右端到荧光屏的距离为L2）。
21．如图所示，桌面固定一半径的圆弧，圆弧下端与光滑水平桌面相切，桌面距地面高，桌子右侧足够大的区域内存在方向水平向左，大小的匀强电场。现将一带正电、质量的小球，由圆弧最高端静止释放，小球滑至圆弧最低端速度为（重力加速度取，小球运动过程中电荷量不变），
（1）小球沿圆弧下滑过程中，克服摩擦力做的功是多少？
（2）小球运动至圆弧最低端时，对轨道的压力是多少？
（3）小球滑离桌面后，碰撞地面前，水平位移最大值是多少？
22．如图所示的直角坐标系中，在直线到轴之间的区域内存在着沿轴正方向的匀强电场，电场强度为；在轴到直线之间的区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场（电场强度未知），其中轴上方的电场方向沿轴负方向，轴下方的电场方向沿轴正方向。在电场左边界上到区域内，连续分布着电量为、质量为均处于静止状态的带正电粒子。若处于的粒子由静止释放，在电场力作用下，经第一象限恰能从处射出电场，不计粒子的重力及它们间的相互作用。
（1）处粒子由静止释放后，在电场力作用下到达轴时的速度大小；
（2）求轴到直线之间的区域内的匀强电场的电场强度；
（3）若处于之间的某些粒子由静止释放，它们到达轴时，速度与轴的夹角为，求这些粒子释放时的位置坐标和射出电场时的动能。
参考答案
1．C2．D3．B4．C5．C6．C7．D8．D9．B10．C11．C12．B
13．AC14．BC15．A16．BC17．BC18．BC
19．（1）；（2）A点，；（3）
20．（1）；（2）
21．（1）0.5J；（2），方向竖直向下；（3）
22．（1）；（2）；（3）位置坐标为，；