1.9带电粒子在电场中的运动基础巩固（Word版含答案）

1.9带电粒子在电场中的运动基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，直线MN是某电场中的一条电场线（方向未画出）。虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，由a运动到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线。下列判断正确的是（　　）
A．电场线MN的方向一定是由N指向M B．带电粒子由a运动到b的过程中动能不一定增加
C．带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能 D．带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度
2．在如图所示的电场中有M、N两点，一个带负电离子（不计重力）仅在电场力作用下以一定的初速度从M点运动到N点，则（　　）
A．M点处的电场强度比N点处的电场强度大
B．M点处的电势比N点处的电势低
C．该离子在M点的速度大于N点的速度
D．该离子在M点的电势能大于在N点的电势能
3．某静止电场的电场线如图中实线所示，虚线是某个带电粒子仅受到电场了作用的运动轨迹，下列说法正确的是（ ）
A．粒子从M点到N点做减速运动
B．粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度
C．粒子在M点的电势能大于它在N点的电势能
D．M点的电势小于N点的电势
4．如图所示,正电荷q仅在电场力作用下由P向Q运动，速度时间图像如下图所示，那么可以断定，它所在的电场是右图中哪一个？( )
A． B．
C． D．
5．如图为描述苿静电场的电场线，a、b、c是同一条电场线上的三个点，其电场强度大小分别为、、，电势分别为、、。把带正电的点电荷沿电场线由a点移至b点的过程中，该点电荷所受的静电力做功与其电势能变化情况正确的是（ ）
A．静电力做正功，电势能增加 B．静电力做正功，电势能减少
C．静电力做负功，电势能增加 D．静电力做负功，电势能减少
6．如图所示，一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电荷Q产生的电场中，沿图中弯曲的轨迹先后经过电场中的A、C两点，其中A点的场强大小为EA；C点的场强大小为EC，粒子只受电场力的作用。下列说法中正确的是（　　）
A．点电荷Q带正电
B．A点的加速度比C点的加速度大
C．C点的速率大于B点的速率
D．带正电的粒子由A运动到B电场力对其做的功大于由B运动到C电场力对其做的功
7．一半径为R的光滑圆环竖直放在水平向右的场强为E的匀强电场中，如图所示，环上a、c是竖直直径的两端，b、d是水平直径的两端，质量为m的带电小球套在圆环上，并可沿环无摩擦滑动，已知小球自a点由静止释放，沿abc运动到d点时速度恰好为零，由此可知（ ）
A．小球所受重力大于电场力
B．小球在b点时的机械能最小
C．小球在d点时的电势能最大
D．小球只有在c点时的动能最大
8．两个等量同种点电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A，，三点，如图甲所示，一个电荷量为，质量为的小物块从点静止释放，其运动的图象如图乙所示，其中点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线）则下列说法正确的是（　　）
A．由到A的过程中物块的电势能先减小后变大
B．由点到A点电势逐渐升高
C．A，两点间的电势差
D．点为中垂线上电场强度最大的点，场强
9．如图所示，质量为m的物块（视为质点）带正电荷Q，开始时让它静止在倾角的固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置放在方向水平向左、场强为的匀强电场中（设斜面顶端处电势为零），斜面高为H。释放后，物块落地时的电势能为，物块落地时的速度大小为v，则（　　）
A． B． C． D．
10．如图所示，实线为电场线，虚线AB为带电质点仅在电场力作用下的运动轨迹，则运动过程中下列判断正确的是
A．带电质点可能带负电
B．带电质点一定由A运动至B
C．带电质点在A点动能大于在B点动能
D．带电质点在A点电势能大于在B点电势能
11．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab=Ubc，实线为一带正电的质点仅在电场力的作用下通过该区城时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（　　）
A．三个等势面中，c的电势最低
B．带电质点通过P点时的加速度比Q点大
C．带电质点通过P点的电势能比Q点小
D．带电质点通过P点的动能比Q点大
12．如图所示，质量相同、带正电且电量相同的可视为质点的甲、乙两小球，甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下．整个斜面处在竖直向下的匀强电场中，下列判断正确的是
A．两小球到达底端时速度相同
B．两小球由静止运动到底端的过程中重力做功相同
C．两小球到达底端时甲球的动能大
D．两小球到达底端时，电场力做功的瞬时功率相等
13．如图所示，A、B两点是粒子在匀强电场中运动时经过的两个点，平行直线表示电场线，但方向未知，整个过程中只有电场力做功．已知粒子在A点的动能比B点大，则下列说法中正确的是( )
A．无论粒子是从A到B，还是从B到A，电场力均做负功
B．电场线方向从右向左
C．无论粒子是带正电还是负电，均不可能沿轨迹2运动
D．粒子的运动轨迹若为1，则粒子一定带负电
14．如图所示，x轴上固定两个点电荷A和B，电荷A固定在原点，电荷B固定在x=2L处，通过电势传感器测出x轴上各点电势随坐标x的变化规律并描绘出φ-x图像。已知φ-x图线与x轴的交点坐标为x1和x2，x=3L处的切线水平，点电荷的电势公式的，其中k为静电力常量，Q为场源点电荷的电荷量，r为某点距场源点电荷的距离，取无穷远处电势为零。以下说法正确的是（　　）
A．两点电荷为同种电荷
B．两点电荷的电荷量之比为
C．坐标、
D．在x轴上的区域内无初速度释放一正电荷，该正电荷一定能到达无穷远处
15．如图的虚线呈水平方向，图中的实线为与虚线30°角的匀强电场，图中OM与电场线垂直，且OM=ON．现从电场中的M点沿与虚线平行的方向抛出一质量为m、电荷量为+q可视为质点的物体，经时间t物体恰好落在N点．已知物体在M、N两点的速率相等，重力加速度为g．则下列说法正确的是（ ）
A．该匀强电场的方向垂直OM斜向上
B．该匀强电场的场强为mg/2q
C．物体由M点到N点的过程中电场力做功的值为
D．M、N两点在竖直方向的高度差为
二、填空题（共4题）
16．如上左图所示是示波管的原理图．它由电子枪、偏转电极（和）、荧光屏组成．管内抽成真空，给电子枪通电后，如果在偏转电极和上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心点，在那里产生一个亮斑．若在偏转极板上加如图所示的电压，而偏转极板不加电压，则在示波器荧光屏上看到的图象可能是下图中的_______．
17．如图所示，实线是电场中一簇方向未知的电场线，虚线是一个带正电粒子从a点运动到b点的轨迹，若带电粒子只受电场力作用，则从a点运动到b点的过程中，粒子加速度_________（填“逐渐增大”或“逐渐减少”）；粒子电势能________（填“逐渐增大”或“逐渐减少”）；a点的电势比b点的电势________（填“高”或“低”）。
18．如图所示，在光滑水平面上的O点系一长为的绝缘细线，线的另一端系一质量为m、带电量为q的小球，当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后，小球处于平衡状态，现给小球一垂直于细线的初速度v0使小球在水平面上开始运动，若v0很小，则小球第一次回到平衡位置所需时间为___________．
19．为了测定元电荷的数值，某物理兴趣小组设计了如图所示的实验装置。
实验操作步骤如下；
①按图示装置安装好器材；
②调节实验仪器，使间距为d的平行金属板处于水平位置；
③闭合电源开关，通过喷雾器把油滴（由于摩擦，油滴带负电）通过平行金属板的上极板中间的小孔喷入电场中；
④通过显微镜来观察，找到悬浮不动的油滴，根据观测数据算出油滴的质量为m；
⑤根据平行金属板上所加的已知电压U，算出油滴的电荷量。
（1）平行金属板之间的电场是_______；（填“匀强电场或非匀强电场”）
（2）平行金属板的下极板带_______；（填“正电或负电”）
（3）若已知元电荷为e，重力加速度为g，则悬浮液滴所带的电荷量等于元电荷的_______倍（用m、d、U、g、e表示）。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接。在过圆心O的水平界面的下方分布有水平向右的匀强电场。现有一质量为m，电荷量为的小球从水平轨道上A点由静止释放，小球运动到C点离开圆轨道后，经界面上的P点进入电场（，如图所示。小球可视为质点，小球运动到C点之前电荷量保持不变，经过C点后电荷量立即变为零）。已知A、B间距离为，重力加速度为g。在上述运动过程中，求：
（1）小球过C点的速度大小；
（2）小球在电场中受到的电场力大小；
（3）小球在圆轨道上运动时的最大速率。
21．如图所示，一个电子以的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀强电场，并且从另一端B点沿与场强方向成150°角方向飞出，电子从A到B运动的时间为.电子的质量为，电子重力不计．则：
(1)A、B两点间的电势差为多少？ (2)匀强电场的电场强度为多少？
22．如图甲所示，边长为L的正方形区域ABCD内有竖直向下的匀强电场，电场强度为E，与区域边界BC相距L处竖直放置足够大的荧光屏，荧光屏与AB延长线交于O点。现有一质量为m，电荷量为+q的粒子从A点沿AB方向以一定的初速进入电场，恰好从BC边的中点P飞出，不计粒子重力。
（1）求粒子进入电场前的初速度的大小；
（2）其他条件不变，增大电场强度使粒子恰好能从CD边的中点Q飞出，求粒子从Q点飞出时的动能；
（3）现将电场（场强为E）分成AEFD和EBCF相同的两部分，并将EBCF向右平移一段距离x（x≤L），如图乙所示。设粒子打在荧光屏上位置与O点相距y，求y与x的关系。
23．示波管的内部结构如图所示．如果在偏转电极XX/、YY/之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心．如果在偏转电极XX/之间和YY/之间分别加上如图所示的电压，请画出荧光屏上出现的完整扫描波形图．
参考答案
1．C
2．C
3．C
4．B
5．B
6．C
7．C
8．D
9．D
10．D
11．B
12．B
13．C
14．C
15．D
16．B
17．逐渐减小 逐渐增大 低
18．
19．匀强电场 负
20．（1）；（2）；（3）
21．（1）-136.5V（2）3.9×10-2V/m
22．（1）；（2）；（3）
23．