10.5带电粒子在电场中的运动 同步测试（word版含答案）

10.5带电粒子在电场中的运动 同步测试 2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册
一、单选题
1．如图所示，纸面为竖直面，MN为竖直线段，MN之间的距离为h，空间存在平行于纸面的足够宽广的匀强电场，其大小和方向未知，图中未画出，一带正电的小球从M点在纸面内以v0的速度水平向左开始运动，以后恰好以大小为的速度通过N点。已知重力加速度g，不计空气阻力。则下列正确的是（　　）
A．小球从M到N的过程经历的时间
B．可以判断出电场强度的方向水平向左
C．从M点到N点的过程中小球的机械能先增大后减小
D．从M到N的运动过程中速度大小一直增大
2．在某一点电荷产生的电场中，一带负电小球在外力F作用下从A点开始自由落体运动经过B点，A、B两点的场强方向如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．A点场强是B点场强的3倍
B．A点的电势高于B点的电势
C．小球从A点运动到B点的过程中，外力F先做正功后做负功
D．小球从A点运动到B点的过程中，电势能先减小后增大
3．如图所示，A、B、C为三段圆柱体，质量均为m，均可视为质点通过铰链与两根长为L的轻杆相连，A、B、C的截面在竖直面内且处于正三角形的三个顶点，其中A、C置于光滑水平面上，A、C带电，电荷量均为q，A、C间的库仑力忽略不计，B不带电。起初在水平向右的匀强电场中三个物体均保持静止，现水平电场突然消失，B由静止下落，物体A、C在杆的作用下向两侧滑动，三物体的运动始终在同竖直平面内。已知重力加速度为g。则物体B由静止至落地的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．圆柱体A、C带异种电荷，且A带负电，C带正电
B．水平电场的电场强度
C．圆柱A对地面的压力一直大于mg
D．圆柱B落地的速度大小近似为
4．A、B 是一条电场线上的两点，若在A点释放一初速为零的电子，电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B，其电势能 Ep 随位移 s 变化的规律如图所示。设 A、B 两点的电场强度分别为 EA和 EB，电势分别为 φA 和 φB．则（　　）
A．EA>EB，φA>φB B．EA>EB，φA＜φB
C．EA＜EB，φA>φB D．EA＜EB，φA＜φB
5．一带正电的粒子在电场中做直线运动的v-t图象如图所示，t1、t2时刻分别经过M、N两点，已知运动过程中粒子仅受电场力作用，则下列判断正确的是（　　）
A．该电场可能是由某正点电荷形成的
B．M点的电势低于N点的电势
C．带电粒子从M点到N点的过程中，电势能逐渐减小
D．带电粒子在M点所受电场力大于在N点所受电场力
6．如图甲所示，将一带正电的小球从直线电场线上的A点由静止释放，小球仅在电场力作用下沿直线从A点运动到点（A、间距为），到达点时的速度大小为，其图像如图乙所示。已知小球质量为、电荷量为，下列说法中正确的是（　　）
A．A点电场强度大于点电场强度
B．A点电势低于点电势
C．A点电场强度大小为
D．A、两点的电势差大小为
7．如图所示，在匀强电场中，一长为L的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一个质量为m、电荷量为q的带正电小球。现使其在竖直平面内绕O点做完整的圆周运动。AB、CD分别为圆的水平和竖直直径。已知电场方向斜向右上方且与水平方向夹角为45°（图中未画出），场强大小为，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）
A．小球运动的最小速度为 B．小球运动到A点时的机械能最小
C．小球运动到B点时的动能最大 D．小球从C运动到D的过程中合力做功不为零
8．据报道，国产的芯片已经实现量产，芯片制造中需要用到溅射镀膜技术，如图是某种溅射镀膜的简易原理图，注入溅射室内的氩气分子被电离成具有一定初速度向各个方向的带正电氩离子，然后在匀强电场作用下高速撞向镀膜靶材，使靶材中的原子或分子沉积在半导体芯片上。忽略离子重力和离子间作用力，以下说法正确的是（　　）
A．电极带正电
B．每个氩离子都是沿电场线运动到靶材上的
C．每个氩离子的加速度都相同
D．每个氩离子的电势能一直变小
二、多选题
9．氢原子的三个同位素H、H、H在同一地点同时以相同的初速度飞入偏转电场，出现了如图所示的轨迹，由此可以判断下列正确的是（　　）
A．三个粒子H、H、H的轨迹分别为a、b、c
B．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上
C．b和c同时飞离电场
D．动能的增加值c最小，a最大
10．电场分选是在高压电场中利用人选物料之间的电性差异进行分选的方法。如图所示，两类粒子组成的混合物从漏斗漏出后经过起电区（未画出），然后沿分选电场的中线进入分选电场，起电区高度很小可以忽略不计，粒子起电后进入分选电场时的速度可认为是零。已知两类粒子的质量和起电后的电荷量分别为m、-q和2m、+q，分选电场两极板的长度均为H，两极板的下端距地面的距离均为3H。调整两极板间电压的大小，让质量为m的粒子刚好打不到极板上，不计空气阻力和粒子间的相互作用力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．落在右侧的粒子运动时间短
B．正、负两种粒子离开电场时速度方向与水平方向的夹角正切值之比为2:1
C．若两种粒子落地时的动能相等，则两极板间的电压U=
D．正、负两种粒子落地点到O点的水平距离之比为1:4
11．一半径为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的带负电小球套在圆环上，并可沿环无摩擦滑动，己知小球自a点由静止释放，沿运动到d点时速度恰好为零，由此可知（　　）
A．小球所受重力与电场力大小相等
B．小球在d点时的电势能最小
C．小球在b点时的机械能最大
D．小球在圆环上c时动能最大
12．如图所示，在正方形ABCD区域内有方向平行于AB边的匀强电场，E、F、H是对应边的中点，P是FH的中点。一个带正电的粒子从F点沿FH方向射入电场后恰好从C点射出，不计粒子受到的重力，下列说法正确的是（　　）
A．粒子的运动轨迹经过PE的中点
B．粒子从C点射出时速度方向一定沿AC方向
C．增大粒子的初速度，粒子一定从HC之间某点射出
D．减小粒子的初速度，粒子一定从EC之间某点射出
三、填空题
13．如图所示，一质量为m、电荷量为（）的粒子以速度从连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达连线上的某点时，所用时间为_______，速度大小为_______，与P点的距离为_______。
14．一个带电微粒在电场中只受电场力，如将该微粒在电场中的A点由静止释放，则此微粒的运动轨迹_________（选“一定”，“一定不”，“不一定”）沿着直线；如将该微粒在电场中B点由静止释放，则此微粒的运动轨迹_________（选“一定”，“一定不”，“不一定”）沿着直线。
四、解答题
15．质子和粒子（氦核）两种粒子的质量之比为1﹕4，从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场，经U1的电压加速后，从水平放置的两平行金属板中间进入，如图所示，板长为L、两板间距离为d、板间加直流电压U2，金属板右端距竖直放置的屏为L。不计粒子重力及其相互作用，求：
（1）质子和粒子刚进入电场U2时的速度之比v1﹕v2；
（2）偏转电场U2对质子和α粒子做功之比W1﹕W2；
（3）质子和粒子从进入偏转电场到打在屏上的时间之比t1﹕t2。
16．如图所示,长L=0.20 m的绝缘丝线的一端拴一质量为m=1.0×10-4 kg、带电荷量为q=+1.0×10-6 C的小球,另一端连在一水平轴O上,丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动,整个装置处在竖直向上的匀强电场中,电场强度E=2.0×103 N/C。现将小球拉到与轴O在同一水平面上的A点,然后无初速度地将小球释放,取g=10 m/s2,不计空气阻力。求:
(1)小球通过最高点B时速度的大小;
(2)小球通过最高点B时,丝线对小球拉力的大小。
17．如图所示装置放在真空中，炽热的金属丝可以发射电子，在金属丝和竖直金属板之间加一电压，发射出的电子被加速后，从金属板B上的小孔S水平射出，装置右侧有两个相同的平行金属极板C、D水平正对放置，其板长，相距，两极板间加一电压的偏转电场，虚线为平行板C、D的水平中线。已知电子的电荷量，电子的质量，，，设电子刚离开金属丝时的初速度不计，忽略金属极板边缘对电场的影响，不计电子受到的重力。
（1）求电子刚进入偏转电场的速度大小；
（2）求电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y。
18．如图所示，电荷量为，质量为m的电子从A点沿与电场线垂直的方向进入匀强电场，已知AB间水平距离为L，初速度为，当它通过电场B点时，速度与场强方向成127°，不计电子的重力，（，）求：
（1）电子从A点运动到B点所用的时间；
（2）电子到达B点速度的大小；
（3）A、B两点间的电势差；
（4）求电场强度的大小。
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参考答案：
1．A
2．C
3．D
4．B
5．B
6．D
7．C
8．C
9．AC
10．BC
11．AC
12．BC
13．
14． 一定 一定不
15．（1）；（2）；（3）
16．(1)2 m/s　(2)3.0×10-3 N
17．（1）；（2）
18．（1）；（2）；（3）；（4）