2021-2022学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册1.9带电粒子在电场中的运动 同步练习（word版含答案）

1.9带电粒子在电场中的运动
一、单选题
1．下列所示电子器件，属于电容器的是（　　）
A． B．
C． D．
2．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，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400V。一个动能为500eV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（　　）
A．100eV B．400eV C．500eV D．900eV
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．某静电场中的电场线方向不确定，分布如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由 M 运动到 N，以下说法正确的是( )
A．粒子必定带正电荷
B．该静电场一定是孤立正电荷所产生的
C．粒子在 M 点的加速度大于它在 N 点的加速度
D．粒子在 M 点的速度小于它在 N 点的速度
6．如图，在场强大小为5×104N/C，方向水平向左的匀强电场中，一质量为1kg、电量为 +2×10-5C的物体在t=0时刻以某一速度v0向右运动．已知物体与绝缘水平面间的动摩擦因数为0.2，取向右为正方向，则能反映物体所受摩擦力f 随时间t变化的图像为（g=10m/s2）
A．
B．
C．
D．
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两倍，其它条件都不变，则电子到达Q板时的速率为
A．v B．2v
C． D．
8．如图所示，一个带电粒子先后以速度v和2v垂直于电场方向从某点射入平行板M、N间的匀强电场，并射出电场．不计重力，则前后两次带电粒子在电场中运动的时间之比：为　　
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．1：3
9．原来都是静止的质子和α粒子，经过同一电场加速后，它们的动能大小之比为（ ）
A．1：2 B．1：1 C．2：1 D．2：3
10．如图所示，在边长为L的正方形ABCD区域存在着匀强电场，方向竖直向下，与AD边平行。质量为m、电荷量为e的电子，在D点以水平速度v0射入电场中并从B点射出电场不考虑电子的重力与阻力，则（　　）
A．电子在B点的速率为
B．电子在B点的速率为2v0
C．匀强电场的电场强度大小为
D．匀强电场的电场强度大小为
11．自然界中的氢以氕（）、氘（）、氚（）三种同位素的形式存在，氕、氘、氚三种同位素的原子核分别由静止经过电压为的同一电场加速后，获得速度最大的是（　　）
A．氕（） B．氘（） C．氚（） D．都相同
12．如图所示，偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，间距为d=0.125L。质子由静止开始经加速电场加速后。沿平行于极板的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知质子的比荷为k，加速电场电压为U0，忽略质子所受重力。质子射入偏转电场时的初速度v0和从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy分别是（　　）
A．， B．， C．， D．，
13．图中竖直方向的平行线表示匀强电场的电场线，但未标明方向。电场中有一个带电微粒，仅受电场力的作用，从A点运动到B点，该带电微粒在A、B两点的动能EkA >EkB，以下判断正确的是（　　）
A．该微粒一定带负电荷 B．电场线方向一定竖直向下
C．该微粒的运动轨迹不可能是虚线a D．该微粒的运动轨迹不可能是虚线b
14．静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器。某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线ab为该收尘板的横截面。工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电只在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上。若用粗黑虚线表示电场线P处的切线，在Р点由静止释放一颗带电粉尘颗粒，下列说法正确的是（忽略重力和空气阻力）（　　）
A．P点处的带电粉尘颗粒受力方向与切线垂直
B．P点处的带电粉尘颗粒在电场中运动其电势能一定增加
C．P点处的带电粉尘颗粒在电场中运动其加速度将逐渐减小
D．P点处的带电粉尘颗粒在电场中运动其轨迹将一定在如图切线的下方
15．在竖直向下的匀强电场中，有两个质量相等、带有异种电荷的小球A、B（均可视为质点）处在同一水平面上。现将两球以相同的水平速度向右同时抛出，最后落在水平地面上，运动轨迹如图所示，不考虑空气阻力和两球之间的静电力，则下列说法正确的是（　　）
A．A球带正电，B球带负电
B．A、B两球同时落地
C．下落过程中，A球的电势能增加，B球的电势能减少
D．从抛出到落地过程中，A球速率变大，B球速率变小
二、解答题
16．如图所示，有一电量为q、质量为m的粒子，由静止开始经电压为U1的电场加速后，进入两块间距为d、电压为U2的平行金属板间。若粒子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能从下板右边缘穿出电场，求：
（1）粒子进入偏转电场时的速度；
（2）在偏转电场中运动的时间和金属板的长L；
（3）粒子穿出电场时的动能。
17．如图所示，在范围很大的水平向右的匀强电场中，一个带电量为+q的油滴，从A点以速度v竖直向上射入电场。已知油滴质量为m，重力加速度为g，当油滴到达运动轨迹的最高点时，测得它的速度大小恰为。则：
（1）电场强度E为多大？
（2）A点到最高点的电势差为多少？
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试卷第1页，共1页
参考答案
1．A
【详解】
A．图中为可变电容器，故A符合题意；
B．图中为示波管，故B不符合题意；
C．图中为静电计，故C不符合题意；
D．图中为库仑扭秤，故D不符合题意。
故选A。
2．B
【详解】
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，故电子要向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，ACD错误。
故选B。
3．A
【详解】
电子从A向B运动时，电场力对电子做负功，若当电子到达B点时，克服电场力所做的功
因此电子可以到达B点，由动能定理
解得电子离开电场时的动能
故A正确,BCD错误。
故选A。
4．C
【详解】
电子做类平抛运动，故其在水平方向和竖直方向满足
L=v0t
而两板间的场强为
联立，可得
若入射速度变为原来的两倍，则两板间距应变为原来的。
故选C。
5．D
【详解】
A.根据轨迹可以确定，粒子受电场力方向向上，但是由于场强方向未知，所以粒子带电性质不能确定，A错误
B.因为不确定电场的方向，所以无法确定是否为孤立正电荷所产生，B错误
C.电场线越密集，场强越大，所以N点的场强大于M点的场强，，所以N点的加速度大，C错误
D.因为由M运动到N，电场力方向沿电场线切线向上，与速度方向夹角小于90度，电场力做正功，所以N点动能大，速度大，D正确
6．B
【详解】
初始时刻，物体以一定初速度向右滑行，受到向左的滑动摩擦力，取向右为正方向：，而物体受到电场力也向左，水平方向合力向左，开始减速，当速度减为零时：因为电场力，所以物体静止，根据受力平衡，此时，静摩擦力向右，大小和电场力相等：，所以ACD错误，B正确
7．C
【详解】
电子由静止开始向Q板运动，根据动能定理：，当电压加倍后根据动能定理：，联立可得：，故C正确，ABD错误．
8．C
【详解】
粒子在水平方向做匀速运动，则粒子在电场中运动的时间，因两次速度之比为1:2，则运动时间之比为2:1，故选C.
9．A
【详解】
设任一带电粒子的质量为m，电量为q，加速电场的电压为U，根据动能定理得：qU=Ek
质子和α粒子的电量之比为1：2，故动能之比为1：2；故选A．
10．A
【详解】
CD．设匀强电场的电场强度大小为E，电子在电场中的运动时间为t，则根据类平抛运动规律有
①
②
联立①②解得
③
故CD错误；
AB．设电子在B点的竖直分速度大小为，根据类平抛运动规律的推论可知电子在B点的速度方向的反向延长线一定过DC中点，根据速度的合成与分解可得
④
所以电子在B点的速率为
⑤
故A正确，B错误。
故选A。
11．A
【详解】
由
得
故经相同电压加速后，氕核获得的速度最大（氕核质量最小）。
故选A。
12．C
【详解】
质子在加速电场中，根据动能定理有
①
解得
②
根据牛顿第二定律可得质子在偏转电场中的加速度大小为
③
根据运动学规律可得质子在偏转电场中的运动时间为
④
并且
⑤
由题意知
d=0.125L ⑥
联立①③④⑤⑥解得
⑦
故选C。
13．C
【详解】
由于带电微粒从A点到B点动能减小，所以从A点到B点电场力对微粒做负功，即电场力方向为竖直向上，且应指向运动轨迹的凹侧，所以微粒的运动轨迹只可能是虚线b，不可能是虚线a，根据题给条件无法判断微粒带电性质，进而无法判断电场线方向，综上所述可知C正确，ABD错误。
故选C。
14．D
【详解】
A．电场力方向沿电场线切线方向，P点处的带电粉尘颗粒受力方向与切线平行，故A错误；
B．在Р点由静止释放一颗带电粉尘颗粒，其只在电场力作用下运动，电场力做正功，电势能减小，故B错误；
C．P点处的带电粉尘颗粒在电场中运动，粉尘带负电向收尘板运动，电场线越密集的地方电场强度越大，故其受到的电场力逐渐增大，加速度逐渐增大，故C错误；
D．P点处的带电粉尘颗粒最初时的初速度方向沿切线方向，之后受到的电场力方向与水平方向夹角减小，而物体做曲线运动，其轨迹在速度方向与受力方向之间，故带电粉尘颗粒在电场中运动其轨迹将一定在如图切线的下方，故D正确。
故选D。
15．C
【详解】
B．初速度相同而小球A水平位移较大，由
可知，小球A运动时间较长，故小球B先落地，小球A后落地，B错误；
A．下落高度相同时，由
可知，小球A加速度较小，受到的电场力应向上，可知A球带负电，B球带正电，A错误；
C．下落过程中，电场力对A球做负功，A球的电势能增加，电场力对B球做正功，B球的电势能减少，C正确；
D．两球均做类平抛运动，从抛出到落地过程中，两球速率均变大，D错误。
故选C。
16．（1）；（2）；；（3）
【详解】
（1）根据动能定理，有
解得
故粒子进入偏转电场时的速度为。
（2）粒子进入偏转电场后，仅受电场力作用，竖直方向上有
，，
联立解得
则金属板长为
故在偏转电场中运动的时间为，金属板的长L为。
（3）粒子由静止开始到射出仅受电场力作用，则有
故粒子穿出电场时的动能为。
17．（1）；（2）
【详解】
（1）竖直方向，以加速度为g做匀减速直线运动，直到分速度为0，所需时间
水平方向，由牛顿第二定律可得
ma=Eq
则做初速度为0，末速度为的匀加速直线运动，则有
解得
（2）水平方向的位移
由
U=Ed
可得
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