2.2带电粒子在电场中的运动基础巩固-2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册（word含答案）

2.2带电粒子在电场中的运动基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．如图所示，一根长为2m的绝缘细管AB被置于匀强电场E中，其A、B两端正好处于电场的左右边界上，倾角α=37°，电场强度E=103 V/m，方向竖直向下，管内有一个带负电的小球，重G=10﹣3N，电荷量q=2×10﹣6C，从A点由静止开始运动，已知小球与管壁的动摩擦因数为0.5，则小球从B点射出时的速度是（取g=10m/s2；sin37°=0.6，cos37°=0.8）（ ）
A．2m/s B．3m/s C．m/s D．m/s
2．直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v-t图线如图（b）所示，设a、b两点的电势分别为、，场强大小分别为、，粒子在a、b两点的电势能分别为、，不计重力，则有（ ）
A．＞ B．＜ C．＜ D．＞
3．如图所示，图中实线是一簇未标明方向的电场线，虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，带电粒子在运动过程中只受电场力作用，则（　　）
A．带电粒子一定带正电
B．若带电粒子从a点运动到b点，则有
C．若带电粒子从b点运动到a点，则有
D．无论带电粒的运动方向如何，带电粒子在a点的加速度一定小于在b点的加速度
4．如右图所示，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，实线为一带正电的点电荷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，据此可知下列说法错误的是（ ）
A．三个等势面中 ，c的电势最高
B．该点电荷通过P点时的电势能较Q点大
C．该点电荷通过P点时的动能较Q点大
D．该点电荷通过P点时的加速度较Q点大
5．如图所示，在绝缘水平面的P点有一固定带正电小球Q（可视为点电荷），另一带正电小球q（可视为点电荷）从O点以初速度向点运动，已知运动过程中两小球没有接触且q返回时仍能经过O点，小球所受摩擦力恒定。若以O点为坐标原点建立坐标轴Ox，则在小球q往返运动的过程中，下列图象能反映小球q的动能随其位移变化关系的是（ ）
B．
C． D．
6．一带电粒子在如图所示的点电荷形成的电场中，在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点，电荷的加速度、动能、电势能的变化情况是
A．加速度增大，动能、电势能都增加
B．加速度增大，动能增加，电势能减少
C．加速度减小，动能、电势能都减少
D．加速度增大，动能减少，电势能增加
7．如图所示A、B 是电场中同一条直线形电场线上的两点，若将一个带负点的点电荷 由A点静止释放，它在沿电场线由 A 到 B。已知速度图像，试比较A、B 两点的电势 U 和电场强度E。下列说法正确的是（　　）
A．UA>UBEA>EB B．UA>UBEAC．UAEB
8．两个带等量正电荷的相同小球，固定在绝缘、粗糙的水平面上A、B两点，O是AB的中点．带正电的小滑块从C点由静止释放，在电场力作用下向右点运动，则滑块从C点运动到O点的过程中（ ）
A．速度先增大后减小
B．电场力先做正功后做负功
C．加速度不断减小
D．电势能不断增大
9．如图所示，虚线a、b、c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为φa、φb、φc，且φa＞φb＞φc。一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知（　　）
A．粒子从L到M的过程中，动能减少
B．粒子从K到N的过程中，电势能增加
C．粒子从L到M的过程中，电场力做负功
D．粒子从K到L的过程中，电场力做负功
10．某同学在研究带电粒子在电场中的运动时，得到了粒子由a点运动到b点的轨迹（图中实线所示），图中未标明方向的一组虚线可能是电场线，也可能是等势面．不计重力．下列说法正确的是(　 　)
A．如果图中虚线是电场线，a点的场强小于b点的场强
B．如果图中虚线是等势面，a点的场强小于b点的场强
C．如果图中虚线是电场线，带电粒子由a点运动到b点，动能减小，电势能增大
D．如果图中虚线是等势面，带电粒子由a点运动到b点，动能减小，电势能增大
11．如图所示，两平行金属板水平正对放置，极板长为L、间距为d，上、下极板所带电荷量分别为＋Q、－Q，坐标系的原点O位于极板左端中点．带电微粒A、B从O点先后以相同初速度v射入极板间，微粒A到达极板上(d/2，L/2)处，微粒B从(d/4，L)处飞出极板．已知微粒A、B质量相同，所带电荷的电荷量相同、电性不同，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)
A．微粒A、B在极板间飞行时间相同
B．微粒A、B在极板间的加速度之比为4∶1
C．微粒A带负电、微粒B带正电
D．微粒A、B所受的电场力与重力大小之比为7∶9
12．如图所示，虚线框内有匀强电场，AA′、BB′、CC′是该电场的三个等势面，相邻等势面间的距离为0.5cm，其中BB′为零势面。一个质量为m、电荷量为q的粒子沿AA′方向以初动能Ek自图中的P点进入电场，刚好从C′点离开电场。已知PA′=2cm，粒子的重力忽略不计，下列说法正确的是（　　）
A．该粒子通过零势面时的动能是1.25Ek
B．该粒子在P点的电势能是0.5Ek
C．该粒子达到C′点时的动能是Ek
D．该粒子达到C′点时的电势能是0.5Ek
13．有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符。不必考虑墨汁微粒的重力，为了使打在纸上的字迹缩小，下列措施可行的是（　　）
A．减小墨汁微粒的质量 B．增大墨汁微粒所带的电荷量
C．增大偏转电场的电压 D．增大墨汁微粒的喷出速度
14．如图所示，直线MN是某匀强电场中的一条电场线（方向未画出）．虚线是一带正电的粒子只在电场力的作用下，由到b的运动软迹，轨迹为一抛物线，下列判断正确的是
A．电场强度方向一定是由N指向M
B．带电粒子在点的加速度一定等于在b点的加速度
C．带电粒子由运动到b的过程中动能一定逐渐减小
D．带电粒子在点的电势能一定小于在b点的电势能
15．如图所示，在匀强电场中有O、A、B三点，，O点电势为5V、A点电势为0，OA与OB的夹角为，A、B在同一条竖直线上。现有一带电粒子从A点沿AO方向射入电场，经过B点时的动能与在A点时的动能相同。不计粒子重力，粒子仅受电场力作用。下列说法正确的是（　　）
A．粒子带负电
B．匀强电场的电场强度大小为200V/m，方向垂直AB向右
C．粒子能经过O点
D．粒子由A点运动到B点过程中，电势能先减小后增大
二、填空题（共4题）
16．扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的______电压。
17．如图所示，两平行板相距10 cm，板间有A、B两点相距 4 cm，现将一带电量q =-3×10—4c的电荷，从A点移到B点，电场力做了7．2×10—3J的正功，则A、B两点的电势差UAB =________V；两金属板间电场强度大小E=________V/m，两金属板间的电势差U=_________V．
18．一带电粒子在如图所示的点电荷的电场中，仅在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点，则该粒子的带电性质________（填正电或负电），A点和B点的场强大小关系EA ______ EB, 电势关系φA______φB，粒子在两点的电势能大小关系EpA_____EpB，加速度大小关系aA______ab（填:大于.等于或小于）.
19．I．美国物理学家密立根于1910年利用如图甲所示的实验装置，确定了电荷量的不连续性，并测定了元电荷的数值。
(1)若某次实验中，一质量为m的油滴，在场强为E的两金属板之间恰好处于平衡状态。则油滴所带电荷量___________（已知当地的重力加速度为g）；
(2)对许多油滴进行测定，发现各个油滴所带电荷量都是某一最小电荷量的整数倍。密立根断定这一最小电荷量就是电子的电荷量，经过计算得出其数值为1.6×10-19C。则下列说法中说法不正确的是_______________；
A．在某次实验中，测得油滴所带电荷量为3.2×10-17C
B．在某次实验中，测得油滴所带电荷量为2.3×10-17C
C．在某次实验中，若只将两金属板的间距变大，则原来处于静止状态的油滴将向下运动
D．在某次实验中，若只将两金属板的间距变大，则原来处于静止状态的油滴将向上运动
II．华兴中学高2019级某同学在探究电荷间相互作用力的实验中，如图乙所示，把质量为m的带电小球B用绝缘细绳悬起，若将带电荷量为-Q的带电小球A靠近B，当两个带电小球在同一高度相距r时，绳与竖直方向成α角，A、B两球均静止，则小球B带_______________电，所带的电荷量_________________。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，A是置于光滑水平面上的表面绝缘、质量m1=1kg的小车，小车的左端放置有一个可视为质点的、质量m2＝2 kg、电荷量q＝+1×10-4C的小物块B，距小车右端s＝2 m处有一竖直的墙壁．小车所在空间有一个可以通过开关控制其有、无的水平向右的匀强电场，电场强度的大小为E=3×104N/C．若小车A和小物块B一起由静止开始运动，且在小车与墙壁碰撞的瞬间撤去电场；碰撞时间忽略不计，碰撞过程无机械能的损失；小物块B始终未到达小车A的右端，它们之间的动摩擦因数=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．小车不带电，g取10 m/s2．求：
（1）有电场作用时小车A所受的摩擦力大小和方向
（2）小车A第一次与墙壁相碰后向左运动的最远距离为多少
（3）小车A第二次与墙壁相碰时的速度为多少
（4）要使小物块B最终不滑离小车A，小车的长度至少多长
21．示波器的核心部件是示波管，它是利用电场使运动粒子向预期方向偏转的。如图甲所示，平行极板长L1=20cm，宽度d=2cm，极板间电压U0（未知）保持不变，一质量m=6.4×10-27kg （重力不计）、电荷量q=3.2×10-19C的粒子沿极板中心线以速度v0=1×106m/s射入极板间，正好在下极板边缘飞出。足够大的竖直屏与极板右侧相距L2=20cm，极板与竖直屏区域间不存在电场，已知M点是中心线与屏的交点。
（1）极板间电压U0为多大时粒子从极板边缘射出？
（2）如果极板间换成如图乙所示的变化的电压（U0大小不变），其他条件不变，求t=0.5×10-7s时刻射入的带电粒子打在竖直屏上的位置离M点的距离Y。
22．如图为示波器的部分构造，真空室中电极连续不断地发射电子（初速度不计），经过电压为Ua的加速电场后，由小孔C沿水平金属板A、B间的中心轴线射入两板间，板长为l1两板间距为d，电子穿过两板后，打在荧光屏上，屏到两板边缘的距离为l2，A，B两板间不加电压时，电子打在宽敞光屏的中点O上，屏上a、b两点到O点的距离均为，若在A、B两板间加上变化的电压，在每个电子通过极板的极短时间内，电场强度可视为恒定不变，现要求t=0进入两板间的电子打在屏上的b点，然后在时间T内亮点匀速上移到a点，在屏上形成一条竖直亮线，亮点到a点后又立即跳回到b点，以后不断重复这一过程，设电子的电荷量为e，质量为m．
(1)求出AB两板间所加电压的最大值；
(2)写出加在AB两板间电压U与时间t（0≤t≤T）的关系式；
(3)画出U﹣t图象．
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．D
3．B
4．C
5．A
6．B
7．D
8．A
9．D
10．C
11．D
12．B
13．D
14．B
15．B
16．锯齿形
17．-24 1200 120
18．正电 小于 大于 大于 小于
19． BD 负电
20．（1）1N，方向水平向右 （2）（3）（4）1.5 m
21．（1）；（2）
22．(3)
23．