2.4带电粒子在电场中的运动基础巩固（word版含答案）

2.4带电粒子在电场中的运动基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，一带正电粒子固定在橡胶棒上，同时一质量可忽略不计的带负电粒子水平向右运动，则负电粒子运动轨迹可能是（　　）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
2．让质子（）、氘核()和氦核()的混合物以相同的速度垂直电场方向进入同一偏转电场，则它们离开电场时
A．仍是一股离子束
B．会分离为两股离子束
C．会分离为三股粒子束
D．无法确定
3．如图所示，虚线a、b、c代表静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb和φc， φc>φb>φa。一带负电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图中实线KLMN所示。由图可知错误的是（　　）
A．粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B．粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C．粒子从K到L的过程中，电势能增加
D．粒子从L到M的过程中，动能增加
4．真空中、两个平行板电容器所带电荷量之比为，正对面积之比为，极板的长度之比为，两极板间距之比为。现有两个电子以相同的初速度沿极板长度方向（与电场强度方向垂直）分别射入两电容器中，并且都穿过了电容器，则电子在、电容器中运动时沿电场方向的位移大小之比为（　　）
A． B． C． D．
5．在竖直平面内有一方向斜向上且与水平方向成=30°的匀强电场，电场中有一质量为m，电量为q的带电小球，用长为L的不可伸长的绝缘细线悬挂于O点，如图所示．开始小球静止于M点，这时细线恰好为水平，现用外力将小球拉到最低点P，然后由静止释放，下列判断正确的是
A．小球到达M点时速度为零
B．小球达到M点时速度最大
C．小球运动到M点时绳的拉力大小为mg
D．如果小球运动到M点时，细线突然断裂，小球将做匀变速直线运动
6．在点电荷形成的电场中，一电子的运动轨迹如图中虚线所示，其中a、b是轨迹上的两点．若电子在两点间运动的速度不断增大，则下列判断中正确的是( )
A．形成电场的点电荷电性为正
B．电子的运动是匀变速曲线运动
C．电子一定是从a点运动到b点
D．电子一定是从b点运动到a点
7．如图，是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧。对矿粉分离的过程，下列表述正确的是（　　）
A．带正电的矿粉落在右侧
B．带正电的矿粉电势能变大
C．电场力对带负电的矿粉做正功
D．矿粉运动轨迹与带电量无关
8．a、b、c三个a粒子由同一点垂直电场方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场．则以下四种说法中，错误的是（忽略粒子的重力，且电场只存在于两板之间）
A．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上
B．b和c同时飞离电场
C．进入电场时，c的速度最大，a的速度最小
D．动能的增量，c的最小，a和b的一样大
9．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作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知（　　）
A．三个等势面中，a的电势最高
B．带电质点通过P点时的电势能比通过Q点时的大
C．带电质点通过P点时的动能比通过Q点时的大
D．带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时的小
10．如图所示，有一质量为m、带电量为q的油滴，在竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中由静止释放，可以判定（ ）
A．油滴在电场中做抛物线运动
B．油滴在电场中做匀速直线运动
C．油滴在电场中做匀加速直线运动
D．油滴运动到极板上的时间只取决于两板间距离
11．如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平，两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等．现同时释放a、b，它们由静止开始运动，在随后的某时刻t，a、b经过电容器两极板间上半区域的同一水平面，a、b间的相互作用和重力可忽略．下列说法正确的是
A．在t时刻，a和b的电势能相等
B．在t时刻，a的动能比b的大
C．a的质量比b的大
D．在t时刻，a和b的加速度大小相等
12．如图，在点电荷+Q形成的电场中有一个带电粒子通过，其运动轨迹如图中实线所示，虚线表示电场的两个等势面，A、B是等势面上两点，则（　　）
A．等势面电势A＜B，粒子动能EkA＞EkB
B．等势面电势A＞B，粒子动能EkA＞EkB
C．等势面电势A＞B，粒子动能EkA＜EkB
D．等势面电势A＜B，粒子动能EkA＜EkB
13．下图为静电除尘机的原理示意图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，图中虚线为电场线(方向未标)。不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，则：（ ）
A．电场线方向由放电极指向集尘极 B．图中A点电势低于B点电势
C．尘埃在迁移过程中做匀变速运动 D．尘埃在迁移过程中动能减小
14．如图所示在xoy坐标平面内存在一匀强电场，坐标原点O及点a（0，6）、点b（10，0）三点的电势分别为=10V、=16V、=0V。现有一个质子从坐标原点以10eV的初动能沿与x轴正方向成45°角方向射入坐标平面，则下列判断正确的是（　　）
A．该质子将始终在第一象限内运动
B．该质子将穿过y轴正半轴在第二象限内运动
C．该质子将经过点（40，0）进入第四象限内运动
D．该质子经过坐标轴时其速度方向与坐标轴的夹角成60°角
15．如图所示，一带负电的点电荷绕带正电的点电荷Q在椭圆轨道上运动，正电荷Q固定于椭圆的一个焦点上，a、b、c、d为椭圆长、短轴的四个端点．负电荷仅受库仑力作用，下列说法中正确的是（　　）
A．a、c两点的电场强度相同
B．负电荷由b运动到d电场力做正功
C．当负电荷运动到a点时，瞬间改变其电荷量，负电荷有可能改做圆周运动
D．当负电荷运动到d点时，瞬间改变其电荷量，负电荷有可能改做圆周运动
二、填空题（共4题）
16．如图所示，水平平行线代表电场线，但未指明方向，带电量为10-7C的正电荷，在电场中只受电场力的作用，由A运动到B，动能损失2×10-4J，A点的电势为-2×103V，则微粒运动轨迹是虚线_______（填“1”或“2”），B点的电势为________V。
17．如图所示，用长L=0.50m的绝缘轻质细线，把一个质量M =1.0g带电小球悬挂在带等量异种电荷的平行金属板之间，平行金属板间的距离d=5.0cm，两板间电压U=1.0×103V。静止时，绝缘线偏离竖直方向θ角，小球偏离竖直距离a=1.0cm。（θ角很小，为计算方便可认为tanθ≈sinθ，g=10m/s2，需要求出具体数值，不能用θ角表示），则：
(1)两板间电场强度的大小为 _________ V/m；
(2)小球带的电荷量_________C；
(3)若细线突然被剪断，小球将在板间_______（填“类平抛运动”、“匀加速直线运动” 或“匀速直线运动”）。
18．长为l的绝缘细线下端系一质量为m的带电小球，细线悬挂点位于x轴正上方高为处，小球同时受到水平绝缘细线的拉力而静止，如图所示。现保持悬线与竖直方向的夹角为，在x轴上放置另一带电小球b，让其从O点沿x轴正向移动到某一位置时，使水平绝缘细线的拉力恰减小为零，悬线的拉力恰为，在此过程中悬线中拉力的变化情况是______；带电小球可视为点电荷，静电力恒量为k，若a、b两小球带电量均为q，则q值为_______。
19．某学校研究性小组的同学利用如图所示的实验装置，测量油滴的电荷量。两块水平放置的金属板M、N分别与电池组的两极相连接，板间产生匀强电场，图中油滴悬浮在两板间保持静止。
（1）若要测出图示油滴的电荷量，除了需要测出油滴的质量m，还需测出的物理量有_______；
A．两金属板间的电压U
B．两金属板的长度L
C．两金属板间的距离d
D．两金属板的正对面积S
（2）若当地的重力加速度大小为g，用你所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q=_________；
（3）研究小组对许多油滴进行了测定，发现各个油滴所带的电荷量都是某一最小电荷量e=1.6×10-19 C的整数倍。下列说法符合实验事实的是____。
A．某次实验中测得油滴所带的电荷量为2.2×10-17 C
B．某次实验中测得油滴所带的电荷量为6.4×10-17 C
C．若仅将两金属板的间距变小，则原来处于悬浮状态的油滴将向上运动
D．若断开电源并将两板的间距变大，则原来处于悬浮状态的油滴将向下运动
三、综合题（共4题）
20．如图所示，水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，半圆形轨道的半径R＝0.4m，只在AB轨道上方所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道所在的平面平行，电场强度E＝1.0×104N/C，BC右边没有电场。现有一电荷量q＝＋1.0×10－4C，质量m＝0.1kg的带电体（可视为质点），在水平轨道上的P点由静止释放，P到B的距离为2m，带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C。试求：
(1)带电体所受到的电场力有多大；
(2)带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小；
(3)带电体与轨道AB之间的动摩擦因数。
21．如图所示，离子发生器发射一束质量为m、电荷量为＋q的离子，从静止经P、Q两板间的加速电场加速后，以初速度v0再从a点沿ab方向进入一匀强电场区域，abcd所围成的正方形区域是该匀强电场的边界，已知ab长为L，匀强电场场强的方向与ad边平行且由a指向d。(不考虑离子重力)
(1)求加速电压U0；
(2)若离子恰好从c点飞离电场，求a、c两点间的电势差Uac。
22．如图所示，在光滑绝缘水平面上，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的小球A和B，组成一个系统。其中A球带正电，电量为q。虚线MN与PQ平行且相距3L，开始时A和B分别静止于虚线MN的两侧，虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线。视小球为质点，不计轻杆的质量，在虚线MN、PQ间加上水平向右的匀强电场后，系统开始运动。若B球不带电时，B球到达虚线PQ位置时速度大小为；若让B球带上一定电荷，B球从图示位置向右恰能运动到虚线PQ位置，不计A、B两球间的库仑力，两球均视为点电荷。求：
（1）虚线MN与PQ之间的电势差；
（2）B球的电性，B球所带电荷量；
（3）B球带上述电荷后，从系统开始运动到B球第二次经过虚线MN位置的时间。
23．如图所示，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，P、Q、G与P、Q的尺寸相同.G接地，P、Q的电势均为。质量为m、电荷量为q（）的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。
（1）求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；
（2）若粒子恰好从距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度可能为多少。
参考答案
1．C
2．B
3．B
4．D
5．B
6．D
7．C
8．B
9．B
10．C
11．C
12．C
13．B
14．C
15．D
16．2 0
17． 匀加速直线运动
18．一直减小
19．AC BC
20．(1)1N；(2)6N；(3)0.5
21．(1)；(2)
22．（1）；（2）；（3）
23．（1），；（2）