10.5带电粒子在电场中的运动（word版含答案）

人教版必修第三册 10.5 带电粒子在电场中的运动
一、单选题
1．如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，板间有匀强电场，质量为m、电荷量为－q的带电粒子（不计重力），以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的处返回，则下述措施能满足要求的是（　　）
A．使初速度减为原来的
B．使M、N间电压减为原来的
C．使M、N间电压提高到原来的4倍
D．使初速度和M、N间电压都减为原来的
2．如图所示，一个带负电的油滴以初速v0从P点斜向上进入水平方向的匀强电场中，倾斜角θ=45°，若油滴到达最高点时速度大小仍为v0，则油滴最高点的位置在（　　）
A．P点的左上方
B．P点的右上方
C．P点的正上方
D．上述情况都可能
3．如图所示，A、B、C为匀强电场中的三点，它们的连线构成一直角三角形，其中AC边与电场线垂直，，，点为AC边的中点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在B点，下列说法正确的是（　　）
A．A点的电势高于C点电势
B．A、D两点的场强相同
C．将电子沿直线从A点移动到D点，电场力做正功
D．将电子沿直线从A点移动到C点，电势能先减小后增大
4．如图所示，空间的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，带电荷量为q的粒子沿AA′方向以初动能色Ek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，下列说法中正确的是（　　）
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1.5Ek
C．该粒子到达C′点时的动能是2Ek
D．该粒子到达C′点时的电势能是0.5Ek
5．一对平行金属板带有等量异种电荷，上极板带正电，形成的电场线如图所示，一带正电的粒子从P点沿两板间中线MN方向射入。则（　　）
A．b点场强比a点大 B．c点电势比b点高
C．粒子将沿MN做直线运动 D．粒子从右侧离开极板后做匀速直线运动
6．两个等量同种正点电荷固定于光滑绝缘水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点如图甲所示。一个电荷量为2×10-3C、质量为0.1kg的小物块（可视为质点）从C点由静止释放，其运动的v-t图像如图乙所示，图像中B点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线）。下列说法正确的是（　　）
A．由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大
B．B点为中垂线上的电场强度最大的点，大小为E=50V/m
C．由C点到A点电势逐渐升高
D．A、B两点间的电势差UAB=675V
7．如图所示，A、B、C为匀强电场中的三点，它们的连线构成一直角三角形，其中AC边与电场线垂直，，，点为AC边的中点。一个电荷量为Q的正点电荷固定在B点，下列说法正确的是（　　）
A．A点的电势高于C点电势
B．A、D两点的场强相同
C．将电子沿直线从A点移动到D点，电场力做正功
D．将电子沿直线从A点移动到C点，电势能先减小后增大
8．如图所示，竖直平面内有一平行板电容器AB，两极板电势差为U，靠近A板有一个粒子源，可产生初速度为零，电荷量为q的带电粒子，B板开有一小孔，粒子可无摩擦地穿过小孔，B板右侧有一宽度为d，大小为E0的匀强电场，方向竖直向下，现通过调节U的大小，使粒子离开E0电场区域的动能最小，不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　）
A．粒子离开E0电场区域时的最小动能为qE0d
B．U的大小应调为
C．粒子离开E0电场区域时速度与水平方向夹角为37°
D．粒子离开E0电场区域时竖直方向偏转的距离为d
9．如图所示，水平放置的平行板电容器充电后与电源断开，一带电粒子从A点沿半圆ABC的直径方向以某一速度水平射入电场，恰好经过半圆的最低点B。粒子重力不计，下列分析不正确的是（　　）
A．经过B点时的速度方向沿半圆的半径
B．无论射入速度多大，粒子都不可能沿着半径方向离开半圆
C．若仅将下板下移少许，板间电压增大
D．若仅将下板下移少许，该粒子以相同的速度从原处射入电场，仍会经过B点
10．如图甲所示，在平行板电容器A、B两极板间加上如图乙所示的交变电压，t＝0时刻A板电势比B板高，两板中间静止一电子，设电子在运动过程中不与两板相碰，而且电子只受静电力作用，规定向左为正方向，则下列叙述正确的是（　　）
A．在t＝0时刻释放电子，则电子运动的v－t图像如图丙图线一所示，该电子一直向B板做匀加速直线运动
B．若t＝ 时刻释放电子，则电子运动的v－t图像如图线二所示，该电子一直向B板做匀加速直线运动
C．若t＝ 时刻释放电子，则电子运动的v－t图像如图线三所示，该电子在2T时刻在出发点左边
D．若t＝ T时刻释放电子，在2T时刻电子在出发点的左边
11．如图所示，边长为l的等边三角形ABC处于竖直平面内，B、C顶点分别固定着等量异种点电荷+q和-q。光滑绝缘细杆OP过三角形顶点A平行于BC边竖直放置，杆上套有一带正电小环。现将小环从与B点等高的O点由静止释放，小环经过A点时速度大小为v，则（重力加速度为g）（　　）
A．经过A点时，小环加速度的值为g
B．经过O、P两点时，小环的加速度相同
C．经过O、P两点时，小环的机械能相等
D．经过P点时，小环速度的大小为2v
12．如图所示，一平行板电容器间距为d，板长为L，有一带电粒子贴着A板内侧O点沿水平方向射入A、B两板间的匀强电场，当A、B两板间电压为U1时，带电粒子沿轨迹Ⅰ从距离A板的C点飞出；当A、B两板间电压为U2时，相同带电粒子沿轨迹Ⅱ落到B板上距离左端的D点。设粒子两次射入电场的水平速度初速度相同，不计重力，则两次电压之比为（　　）
A． B． C． D．
13．如图所示，一平行板电容器间距为d，板长为L，有一带电粒子贴着A板内侧O点沿水平方向射入A、B两板间的匀强电场，当A、B两板间电压为U1时，带电粒子沿轨迹Ⅰ从距离A板的C点飞出；当A、B两板间电压为U2时，相同带电粒子沿轨迹Ⅱ落到B板上距离左端的D点。设粒子两次射入电场的水平速度初速度相同，不计重力，则两次电压之比为（　　）
A． B． C． D．
14．如图甲，在某电场中的O点先后无初速度释放两个正点电荷I和II，电荷仅在电场力的作用下沿直线向A运动，两电荷的动能E1随位移x变化的关系如图乙。若I的电荷量为q，则可知（　　）
A．电荷II的电荷量为
B．电荷II受到的电场力大小为
C．此电场一定为匀强电场且场强大小
D．选O点为电势零点，A点的电势为
15．如图所示，虚线圆位于竖直面内，AC和BD为相互垂直的两条直径，其中BD位于水平方向。竖直平面内有足够大的匀强电场，场强大小为，方向与圆周平面平行。在圆周平面内将质量为m、带电量为的小球（可视为质点）从A点以相同的速率向各个方向抛出，小球会经过圆周上不同的点，其中到达B点时小球的动能最大。已知重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　）
A．电场的方向由D指向B B．小球运动过程中的加速度大小等于g
C．B点为圆周上的电势最低点 D．经过C点时小球的速度与初速度大小相等
二、填空题
16．如图所示，有一圆心为O，半径为R的圆，AB 为圆的直径，在圆形区域所在空间有匀强电场。将质量为 m，电荷量为 q的正点电荷由A 点静止释放，自圆周上的 C点以速率v0穿出，已知AC与AB的夹角θ=60°，运动中点电荷仅受电场力的作用，则匀强电场的场强大小为______；若将该点电荷从A点移到圆周上的任意一点，则其中点电荷电势能变化的最大值是______。
17．如图所示，在竖直放置的半径为R的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一个点电荷，将一个质量为m、带电荷量为q的小球从圆弧管的端口A处由静止释放，小球沿细管滑到最低点B处时，对管壁恰好无压力，则小球在B处时的速度大小为______，处于圆心O处的电荷在弧中点处的电场强度的大小为______。
18．如图所示，水平方向的匀强电场场强为E，有一带电物体P自O点竖直向上射入，它的初动能，当P上升至最高点M时，其动能，那么当它折回通过与O在同一水平线上的时，其动能_______J。
三、解答题
19．如图所示，匀强电场水平向右，质量、电量的带正电小球用长的绝缘细线悬挂于O点，小球静止于A点，与竖直方向夹角，现给小球一垂直方向的初速度，使小球沿逆时针方向做圆周运动，为轨迹圆直径，当小球运动到B点时细绳被剪断，一段时间后小球恰好到达O点的正下方C点，且，取重力加速度，求：
（1）匀强电场的场强大小；
（2）小球在A点的初速度大小。
20．如图甲所示，真空中有一电子枪连续不断且均匀的发出电子（电子质量为、电荷量为，初速度可视为零），经电压大小为的直线加速电场加速，由小孔穿出加速电场后，沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板A、B间的中线射入偏转电场。A、B两板距离为、板长均为，两板间加周期性变化的电势差，随时间变化的关系图像如图乙所示，变化周期为，时刻，。不计电子的重力和电子间的相互作用力，不考虑电场的边缘效应，且所有电子都能离开偏转电场，求：
（1）电子从加速电场飞出后的水平速度的大小；
（2）时射入偏转电场的电子离开偏转电场时距两板间中线的距离；
（3）在的时间段内，若电子能够从中线上方离开偏转电场，求电子进入偏转电场的时间段？
21．如图所示，质量为m带电量为+q的小滑块以大小为v0的初速度从A点进入宽度为d的AB绝缘水平面。当滑块运动至中点C时，速度大小为，从此刻起在AB区域内加上一个水平向左的强度不变的有界匀强电场（区域外不存在电场）。若小滑块受到的电场力与滑动摩擦力大小相等。（设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力）
（1）求滑块离开AB区域时的速度？
（2）要使小滑块在AB区域内运动的时间达到最长，电场强度应为多大？
（3）在（2）情况下小滑块增加的电势能最大值是多少？
22．如图所示，竖直面内分布有水平向右的匀强电场，一带电粒子的质量为，带电量为，该粒子沿图中虚线从运动到，虚线与水平方向的夹角为，重力加速度为.求：
（1）画出带电粒子的受力分析图，并判断带电粒子的电性；
（2）匀强电场的电场强度的大小。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
2．A
3．B
4．C
5．B
6．B
7．B
8．A
9．A
10．C
11．B
12．D
13．D
14．C
15．D
16．
17．
18．38
19．（1）300V/m；（2）4m/s
20．（1）；（2）；（3）
21．（1） ；（2）；（3）
22．（1） ，负电；（2）
答案第1页，共2页
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