2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册10.5带电粒子在电场中的运动同步练习(Word版含答案)

带电粒子在电场中的运动同步练习
一、单选题（共7题，每题5分，共35分）
1．用绝缘装置把一带电的小球在足够大的匀强电场中以水平向左的初速度释放，电场方向水平向右。不计空气阻力，则小球（　　）
A．做直线运动 B．速率先减小后增大
C．小球机械能一直减少 D．做曲线运动
2．如图所示，空间中存在水平向右的匀强电场，有一带电滑块从A点沿着粗糙绝缘的水平面以100J的初动能向左滑动，当到达B点时动能减小了30J，其中有18J转化成电势能，12J转化成内能，则它再次经过A点时，动能变为（　　）
A．14J B．18J C．20J D．40J
3．如图甲所示，直线MN表示某电场中的一条电场线，a、b是线上的两点。一电子只在电场力作用下从a点运动到b点，运动过程的v-t图线如图乙所示。设a、b两点的电场强度大小分别为Ea、Eb，则有（　　）
A．电场方向由M指向N B．电场方向由N指向M C． D．
4．如图甲所示，在平行板电容器的A板附近，有一个带正电的粒子（不计重力）处于静止状态，在A、B两板间加如图乙所示的交变电压，t=0时刻，该带电粒子在电场力作用下由静止开始运动，经过3t0时间刚好到达B板，设此时粒子的动能大小为Ek1，若用改变A、B两板间距离的方法，使粒子在9t0时刻刚好到达B板，此时粒子的动能大小为Ek1，Ek1与Ek2之比等于（　　）
A．1 B． C．3 D．9
5．如图所示，a、b、c为匀强电场中一条直线上的三点，ab=bc=l，一个带电荷量为q的负点电荷，在大小为F的电场力的作用下，以某一初速度从a点运动到c点的过程中电势能增加W，则（　　）
A．负点电荷从a点运动到c点的过程中一定经过b点
B．匀强电场的电场强度大小为
C．匀强电场的电场强度大小为
D．若a点的电势为，则b点的电势为
6．如图所示，在某一电场中有一条直电场线，在电场线上取两点，将一个电子由A点以某一初速度释放，它能沿直线运动到B点，且到达B点时速度恰为零，电子运动的图像如图所示，则下列判断正确的是（　　）
A．B点场强一定等于A点场强
B．B点的电势一定高于A点的电势
C．电子在A点的加速度一定小于在B点的加速度
D．该电场可能是孤立正点电荷产生的
7．如图所示，在一对带等量异号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
二、多选题（共5题，每题5分，共25分）
8．如图甲所示，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。时刻，质量为m的带电微粒以初速度沿中线射入两板间，时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在时间内运动的描述，正确的是（　　）
A．末速度沿水平方向，大小为 B．电场力做功为
C．重力势能减少了 D．金属板长度为
9．空间有一范围足够大、水平向右的匀强电场，在电场中用绝缘细线悬挂一质量为m、电荷量为+q的小球，静止时细线与竖直方向的夹角为37°。若小球获得垂直于细线、方向斜向右上的速度v0，小球恰好可在竖直平面内做圆周运动。A点为圆轨迹上的最高点，已知细线长为l取 ， ，则（　　）
A．电场强度大小为 B．球运动到A点时速度最小
C．球运动过程中的最小速度为 D．球运动的初速度
10．如图甲所示，真空中水平放置两块长度为的平行金属板、，两板间距为，两板间加上如图乙所示最大值为的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠板处有一粒子源A，自时刻开始连续释放初速度大小为，方向平行于金属板的相同带电粒子，时刻释放的粒子恰好从板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为，不计粒子重力及相互间的作用力，则（　　）
A．在时刻进入的粒子离开电场时速度大小为
B．粒子的电荷量为
C．在时刻进入的粒子离开电场时电势能减少了
D．在时刻进入的粒子刚好从板右侧边缘离开电场
11．如图所示，竖直平面内有一个半径为R的圆周，O为圆周的圆心。另外空间有一平行于圆周平面的匀强电场，A、D两点为圆周上和圆心同一高度的点，C点为圆周上的最高点。在与OA夹角为的圆弧B点上有一粒子源，以相同大小的初速度v0在竖直面（平行于圆周面）内沿各个方向发射质量为m，带电的同种微粒，在对比通过圆周上各点的微粒中，发现从圆周D点上离开的微粒机械能最大，从圆周E点（OE与竖直方向夹角）上离开的微粒动能最大，已知重力加速度为，取最低点F所在水平面为重力零势能面。则有（　　）
A．圆周上D点的电势最高
B．微粒受到的电场力大小为
C．通过E点的微粒动能大小为
D．从A离开微粒的动能等于B点的动能
12．如图所示，空间中有一匀强电场区域（电场线未画出），圆心为O，半径为的圆平行于电场方向，AB为过圆心直径的两端点，C为圆弧上一点。已知A点电势为-5V，B点电势为7V，C点电势为1V，BC连线长度也为。电子从A点垂直电场线方向以不同大小的初速度射入电场。下列说法正确的是（　　）
A．匀强电场中的电场线方向垂直于AC连线
B．电场强度大小为
C．打到C点的电子的初速度小于打到B点的电子的初速度
D．打到C点的电子与打到O点的电子的运动时间相等
三、解答题（共4题，每题10分，共40分）
13．一束电子从静止开始经电压为U的电场加速后，从金属板的小孔穿出，已知电子质量m，电荷量e，试求：求电子穿出时的速度有多大？
14．如图所示是直线加速器的一部分，AB接在电压大小为U、极性随时间t周期性变化的电源上。一质量为m、电量为e的电子，以初速度进入第3个金属圆筒左侧的小孔，此后在每个筒内均做匀速直线运动，时间恰好都为t，在每两筒的缝隙间利用电场加速，时间不计。试计算确定3个筒各自的长度以及电子从第5个金属圆筒出来时的速度。
15．如图所示，匀强电场E=1×104 V/m，方向水平向右，BCDF为竖直放置在电场中的绝缘圆导轨，整个圆形轨道光滑，半径R=0.1m，B为圆轨道最低点，水平轨道与其相切于B点，水平轨道粗糙，AB=2R。一质量m=0.1kg、电荷量q=+1×10 4 C的小滑块在A点获得一个水平向右的初速度v0=2m/s然后进入圆轨道。已知水平轨道与小滑块之间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）小滑块到达C点时速度大小；
（2）小滑块到达C点时对轨道压力大小；
（3）小滑块能够在圆轨道内做完整的圆周运动的最小初速度=？
16．如图，水平地面上固定有一倾角为的绝缘光滑斜面，在地面上方的空间中有一方向水平向左的匀强电场。另有一半径为的四分之三绝缘光滑圆弧轨道竖直固定在匀强电场中，其最高点为A。一质量为、电量大小为且可视为质点的小球从斜面底端以初速度沿斜面向上做匀速直线运动，小球离开斜面后运动到最高点时，恰好从圆弧轨道的最高点A进入圆弧轨道内侧运动而不脱离轨道。重力加速度，，，不计空气阻力。求：
（1）匀强电场的场强大小；
（2）小球离开斜面后上升到最高点时的速度大小；
（3）小球进入圆弧轨道运动时对轨道的最大压力大小。
参考答案
1．D
2．C
3．A
4．C
5．B
6．A
7．C
8．AC
9．AD
10．ABD
11．BCD
12．BD
13．
14．3个筒各自的长度：；；；从第5个金属圆筒出来时的速度
15．（1）；（2）；（3）
16．（1）；（2）；（3）