10.5带电粒子在电场中的运动 课后巩固（word版含答案）

10.5带电粒子在电场中的运动 课后巩固 2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册
一、单选题
1． 如图1所示为示波管原理图，若其内部竖直偏转电极之间电势差如图2所示的规律变化，水平偏转电极之间的电势差如图3所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，光滑水平面上有一劲度系数为k的轻弹簧左端固定，右端连一质量为m、电量为q带负电小物块，水平面上方有一电场强度大小为E、水平向右的匀强电场。开始时物块在大小为2qE，方向向右的外力F作用下静止在M点，设物块在M点的电势能为零。现将力F撤去，则物块运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．弹簧和物块组成的系统机械能之和不变
B．弹簧处于原长时物块的速度最大
C．弹簧最短时物块加速度大小为
D．物块电势能的最小值为
3．分析微观带电粒子在电场中的运动时，我们通常会忽略粒子的重力，为什么呢？请进行下列估算：如图所示，质量、电荷量的电子沿两板间的中心线射入极板间电压为的偏转电场（可视为匀强电场），极板间距，重力加速度大小，则电子在电场中受到的电场力与重力的比值约为（　　）
A． B． C． D．
4．电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图甲展示了一台医用电子直线加速器，其原理如图乙所示：从阴极射线管的阴极K发射出来的电子（速度可忽略），经电势差的绝对值为U的电场加速后获得速度v，加速电场两极板间的距离为d，不计电子所受重力。下列操作可使v增大的是（　　）
A．仅增大U B．仅减小U C．仅增大d D．仅减小d
5．如图，带电的平行板电容器两金属板间形成匀强电场，一带电粒子在两板间恰好能沿水平线AB运动，若将下极板平移到图中虚线位置，该粒子（　　）
A．仍沿直线AB运动
B．偏离直线AB向上运动
C．偏离直线AB向下运动
D．所受的合力减小
6．竖直平面内有水平放置的两金属板AB、CD，相距为d，两极板加上恒定电压U，如图所示。质量为m，电荷量为+q的粒子，从AC中点O处以初动能进入电场，初速度与水平方向夹角为=30°，粒子沿着OMB的轨迹恰好运动到下极板右边缘的B点，M为运动轨迹的最高点，MN与极板垂直。不计粒子重力，则关于粒子的说法正确的是（　　）
A．粒子运动到B点时的动能
B．运动轨迹最高点到下极板的距离
C．水平方向运动的位移之比为AN:NB=
D．若将上极板上移极小一段距离，则粒子将打在B点左侧
7．如图，一带电的平行板电容器固定在绝缘底座上，底座置于光滑水平面上，一光滑绝缘轻杆左端固定在电容器的左极板上，并穿过右极板上的小孔，电容器极板连同底座总质量为，底座锁定在水平面上时，套在杆上质量为m的带电环以某一初速度由小孔进入电容器后，最远能达到距离右极板为d的位置。底座解除锁定后，将两极板间距离变为原来的2倍，其他条件不变，则带电环进入电容器后，最远能达到的位置距离右极板（　　）
A． B．d C． D．
8．电偶极子是由相距为d，电荷量大小为q的等量异种点电荷组成的系统。两个相同的电偶极子平行反向放置，AOB为其平分线，O点为其对称点。在外力作用下，一带正电的试探电荷从无穷远处沿着AOB移动，无穷远处电势为零。在移动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电场力对试探电荷先做正功，后做负功
B．试探电荷电势能先增加，后减少
C．试探电荷在O点所受电场力最大
D．试探电荷在O点电势能为零
二、多选题
9．反射速调管是一种常用的微波振荡器件，它利用电子在电场中的往返运动来产生微波。真空中存在一静电场，方向平行于x轴，其电势随x的变化如图所示。一电子从x=－0.4cm处开始由静止释放，仅在电场力作用下在x轴上往返运动。已知电子所带电量为－1.6×10－19C，质量约为9×10－31kg，则（　　）
A．坐标原点左侧电场强度和右侧电场强度的大小之比为5：3
B．电子从x=－0.4cm处向右运动过程中，电势能先增大后减小
C．电子的最大速度约为7.1×107m/s
D．电子做往返运动的周期约为1.6×10－9s
10．如图所示，在水平地面上有一圆弧形凹槽ABC，AC连线与地面相平，凹槽ABC是位于竖直平面内以O为圆心、半径为R的一段圆弧，B为圆弧最低点，而且AB段光滑（含B点），BC段粗糙，凹槽ABC部分还存在有方向水平向右、场强为的匀强电场。现有一质量为、带电量为q（q>0）的小球（可视为质点，电荷量保持不变），从水平地面上P处以初速度v0斜向右上方飞出，v0与水平地面夹角为θ（θ<45°），不计空气阻力，该小球恰好能从点沿圆弧的切线方向进入轨道，沿圆弧ABC继续运动后从C点以速率飞出。重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　）
A．小球由P到A的过程中，离地面的最大高度为
B．小球进入A点时重力的瞬时功率为mgv0 sinθ
C．小球在圆形轨道内由于摩擦产生的热量为
D．小球经过圆形轨道最低点B处受到轨道的支持力大小为
11．如图所示，质量为m、电荷量为e的粒子从A点以v0的速度垂直电场线沿直线AO方向射入匀强电场，由B点飞出电场时速度方向与AO方向成45°角，已知AO的水平距离为d，不计重力．则（　　）
A．从A点到B点所用的时间为
B．匀强电场的电场强度大小为
C．粒子在B点的速度大小为2v0
D．粒子在B点的速度大小为
12．如图所示，在竖直放置的半径为R的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷，将质量为m，带电量为q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．O处固定的点电荷带负电
B．小球滑到最低点B时的速率为
C．B点处的电场强度大小为
D．小球不能到达光滑半圆弧绝缘细管水平直径的另一端点C
三、填空题
13．在x=0和x=5a处分别固定两个带正电的点电荷M、N，现将一点电荷P置于x=a处并由静止释放，它在电场力作用下沿x轴正方向运动（重力不计），若其速度大小随位置变化的关系如图所示，则P为___________电荷（填“正”或“负”）；点电荷M、N所带电量之比为___________。
14．图为示波器的核心部件示波管的原理示意图，电子枪发射出的电子经加速电场（加速电压大小为U1）加速后，再经过偏转电场后打在荧光屏上。偏转电极Y和Y'之间的电压为U2，X和X'之间的电压为U3，若U2和U3均为0，则电子打在荧光屏上的中心点；若电子打在荧光屏上的区域③，则极板X的电势______极板X'的电势，极板Y的电势______极板Y'的电势。（均选填“大于”或“小于”）
试卷第页，共页
试卷第1页，共1页
四、解答题
15．如图所示，AB为水平绝缘粗糙轨道，AB距离为12m；BC为半径的竖直光滑绝缘半圆轨道；在BC的右侧区域存在竖直向上的匀强电场（在BC的左侧没有电场），电场强度，一质量，电量的带负电小滑块，以的初速度从A点开始运动。已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为。，求：
（1）滑块运动到B点的速度；
（2）滑块通过轨道C点时，滑块对轨道的压力。
16．示波管的结构模型示意图如图所示，灯丝K可发出初速度为零的电子，电子经灯丝与A板之间的电压U1加速后，从A板中心孔沿中心线方向垂直于电场方向射入偏转电压为U2的偏转电场M、N之间，已知M、N两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m、电荷量为e的电子受到的重力及电子之间的相互作用力均可忽略。
(1)求电子进入偏转电场时的速度大小；
(2)若将电荷在示波管中射出偏转电场时的偏移量h与偏转电压U2的比值定义为示波管灵敏度，求该示波管的灵敏度D。
17．如图甲所示，边长为d的正方形虚线区域内存在电场强度大小为E1、方向水平向右的匀强电场。一个可视为质点、质量为m的带电小球自正方形上边界中点A处由静止释放，小球沿直线打到右边界中点B，重力加速度为g。
（1）判断带电小球的电性，并求出其电荷量q的大小；
（2）将原电场更换为如图所示的周期性交变电场（如图乙所示，向右为场强的正方向），某时刻，将小球从A点由静止释放，经过一个周期（T未知）均能运动到电场下边界，求；
①周期T的大小：
②电场强度E2最大值。
18． 如图所示，在方向水平向左、范围足够大的匀强电场中，竖直方向固定一由内表面绝缘光滑且内径很小的圆管弯制而成的圆弧BD，圆弧的圆心为O，竖直半径OD=R，一质量为m、电荷量为q的小球（可视为质点）从地面上A点以某一初速度恰好沿AB方向做直线运动，B点和地面上A点的连线与地面成θ=37°角，AB=R。小球恰好无碰撞地从管口B进入管道BD中，到达管中某处C（图中未标出）时恰好与管道间无作用力．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度大小为g。求：
(1)匀强电场的场强大小E和小球到达C处时的速度大小v；
(2)小球的初速度大小v0和运动到D点时速度的大小vD；
(3)若小球从管口D飞出时电场反向，则小球从管口D飞出后的最大水平射程xm。
参考答案：
1．D
2．C
3．A
4．A
5．A
6．B
7．C
8．D
9．AD
10．BD
11．ABD
12．AB
13． 正 9:4
14． 小于 小于
15．（1）；（2），方向竖直向上
16．(1) ；(2)
17．（1）正电，；（2）①；②
18．(1)，；(2) ，；(3)