必修三2.2带电粒子在电场中的运动（word版含答案）

粤教版（2019）必修三 2.2 带电粒子在电场中的运动
一、单选题
1．2020年2月，新冠疫情期间，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱，电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，其中一种电子透镜的电场分布如图所示，虚线为等差等势面，一电子在其中运动的轨迹如图中实线所示，a，b是轨迹上的两点，则（　　）
A．a点的电场强度方向与b点的电场强度方向一致
B．电子在b点的所受电场力方向向左
C．b点电场强度的方向水平向左
D．a点的电势等于b点的电势
2．一带正电粒子仅在电场力作用下沿直线运动，其速度随时间变化的图象如图所示，tA、tB时刻粒子分别经过A点和B点，A、B两点的场强大小分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则可以判断（　　）
A．EA＜EB B．EA＞EB C．φA＝φB D．φA＜φB
3．如图所示，一电子枪发射出的电子（初速度很小，可视为零）进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为Y.要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的（不考虑电子射出时碰到偏转极板的情况）（　　）
A．增大偏转电压U B．增大加速电压U0
C．增大偏转极板间距离 D．将发射电子改成发射负离子
4．一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔（小孔对电场的影响可忽不计）。小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处（未与极板接触）返回。若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将（　　）
A．打到下极板上
B．在下极板处返回
C．在距上极板处返回
D．在距上极板处返回
5．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
6．如图甲所示，Q1、Q2为两个固定的点电荷，其中Q1带负电，a、b、c三点在它们连线的延长线上。现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始向远处运动经过b、c两点（粒子只受电场力作用），粒子经过a、b、c三点时的速度分别为va、vb、vc，其速度—时间图像如图乙所示。以下说法中错误的是（　　）
A．Q2一定带正电
B．Q2带的电荷量一定小于Q1带的电荷量
C．b点的电场强度最大
D．粒子由a点运动到c点的过程中，粒子的电势能先增大后减小
7．示波器是一种常见的电学仪器，可以在荧光屏上显示出被检测的电压随时间变化的情况。示波器的内部构造简化图如图所示，电子经电子枪加速后进入偏转电场，最终打在荧光屏上。下列关于所加偏转电压与荧光屏上得到图形的说法中正确的是（　　）
A．如果只在上加图甲所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（a）
B．如果只在上加图乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（b）
C．如果在、上分别加图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（c）
D．如果在，上分别加图甲、乙所示的电压，则在荧光屏上看到的图形如图（d）
8．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，实线为一带负电的质点仅在电场力的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点电势最低
B．带电质点通过P点的电势能比Q点大
C．带电质点通过P点的动能比Q点大
D．带电质点通过P点时的加速度比Q点小
9．如图所示，半径为R、圆心为O的内壁光滑的绝缘圆形轨道竖直固定放置，C点为轨道的最高点，B点为与O点等高的点，在O点固定一电荷量为+q的点电荷。一个电荷量为-q的小球（可视为质点）静止在圆弧轨道的最低点A，对轨道的压力刚好为零。现给小球一个初速度让其在竖直平面内做完整的圆周运动。已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，不计空气阻力大小，下列说法正确的是（　　）
A．小球在竖直平面内做完整的圆周运动时，机械能不守恒
B．在最低点给小球的速度大小至少为，小球才能做完整的圆周运动
C．当小球恰好做完整的圆周运动时，其在B点的向心加速度大小为5g
D．小球做完整的圆周运动，A、C两点对其弹力的大小之差恒为
10．如图所示竖直平面内，真空中的匀强电场与水平方向成15°角斜向下，现有一质量为m，电荷量为+q的小球在A点以初速度v0水平向右抛出，经时间t小球下落到C点（图中未画出）时速度大小仍为v0，则小球由A到C的过程中（　　）
A．重力做功
B．AC连线一定与电场线垂直
C．C点电势可能低于A点
D．小球做匀变速曲线运动
11．一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则小球（　　）
A．做直线运动 B．做变加速曲线运动
C．速率一直增大 D．速率先减小后增大
12．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，由此可知（　　）
A．带电粒子在R点时的速度大小大于在Q点时的速度大小
B．带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大
C．带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小，比在P点时的大
D．帝电粒子在R点时的加速度小于在Q点时的加速度
13．真空中一平面直角坐标系内，存在着平行轴方向的电场，轴上各点的电势随位置变化的关系图像如图所示，处电势为。一个带负电粒子从处由静止释放，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　）
A．处的电势为零，电场强度大小也为零
B．的电场强度大于处的电场强度
C．粒子沿轴负方向运动过程中，电势能先变大后变小
D．粒子可在和之间往复运动
14．如图所示，在粗糙绝缘的水平面上有一物体A带正电，另一带正电的物体B沿着以A为圆心的圆弧由P到Q缓慢地从A的正上方经过，若此过程中A始终保持静止，A、B两物体可视为质点，则下列说法正确的是（　　）
A．物体A受到地面的支持力先增大后减小
B．物体A受到地面的支持力保持不变
C．物体A受到地面的摩擦力先增大后减小
D．库仑力对物体A先做正功后做负功
15．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
二、填空题
16．如图，一个带负电的小球，电量为q，质量为m，通过绝缘细线悬挂在水平天花板上。空间加入一水平方向电场后，小球偏离竖直方向角，设重力加速度为g，则此电场方向______（选填“向左”或“向右”），电场强度的大小为______。
17．判断正误
（1）基本带电粒子在电场中一定不受重力。 ( )
（2）带电粒子仅在电场力作用下运动时，动能一定增加。 ( )
（3）带电粒子在匀强电场中偏转时，其速度和加速度均不变。 ( )
（4）带电粒子在匀强电场中运动，一定做匀变速运动。 ( )
（5）示波管电子枪的作用是产生高速飞行的电子束，偏转电极的作用是使电子束发生偏转，打在荧光屏的不同位置。 ( )
18．如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧形绝缘细管的圆心处放一点电荷，将质量为m、带电荷量为q的小球从圆弧管水平直径的端点A由静止释放，当小球沿细管下滑到最低点时，对细管上壁的压力恰好与球重相等，则圆心处的电荷在圆弧管内最低点产生的电场的场强大小为______。（重力加速度为g）
三、解答题
19．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？
20．如图所示，空间中存在着电场强度大小为E的匀强电场．现将一质量为m、电荷量为q的带电粒子从电场中A点无初速地释放，经时间t沿电场线运动到电场中B点，不计粒子所受重力。
（1）请判断该粒子带正电荷还是负电荷？
（2）求该粒子在电场中运动时的加速度大小；
（3）求该粒子经过B点时的速度大小。
21．如图所示，在竖直平面内放置着绝缘轨道ABC，AB部分是半径R＝0.40 m的光滑半圆形轨道，BC部分是粗糙的水平轨道，BC轨道所在的竖直平面内分布着E＝1.0×103 V/m的水平向右的有界匀强电场，AB为电场的左侧竖直边界。现将一质量为m＝0.04 kg、电荷量为q＝－1×10－4 C的滑块（视为质点）从BC上的某点由静止释放，滑块通过A点时对轨道的压力恰好为零。已知滑块与BC间的动摩擦因数为μ＝0.05，不计空气阻力，g取10 m/s2。求：
（1）滑块通过A点时速度vA的大小；
（2）滑块在BC轨道上的释放点到B点的距离x；
（3）滑块离开A点后在空中运动速度v的最小值及方向。
22．如图甲所示，带电物块置于绝缘水平面上，所在空间存在水平方向的电场，在电场力作用下，物块运动的速度v与时间t的关系如图乙所示，运动过程中物块的最大速度为2m/s，总位移为44m。已知物块质量为2kg，物块与水平面间的动摩擦因数为0.5，重力加速g=10m/s2。求：
（1）图乙中t3是多少；
（2）0～t3过程中电场力对物块的冲量大小。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
2．A
3．A
4．D
5．A
6．C
7．D
8．B
9．B
10．D
11．D
12．A
13．D
14．A
15．C
16． 向右
17． 错误 错误 错误 正确 正确
18．
19．（1） ；（2）；（3）
20．（1）正电；（2）；（3）
21．（1）2.0m/s；（2）5.0m；（3）1.94m/s，方向与水平方向的夹角是arctan0.25。
22．（1）24s；（2）
答案第1页，共2页
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