2024鲁科版高中物理必修第三册同步练习--专题强化练3　带电粒子在电场中的运动

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2024鲁科版高中物理必修第三册同步
专题强化练3　带电粒子在电场中的运动
1.(2023广东广州中学期中)如图所示是一个平行板电容器,两板间距离为d,其电容为C,带电荷量为Q,上极板带正电。现将一个电荷量为q(q>0)的试探电荷由两极板间的A点移动到B点,A、B两点间的距离为L,A、B连线与极板间的夹角为30°,则电场力对试探电荷所做的功等于 (　　)
　　　　　 　　　　　　　　　　
A. B. C. D.
2.(2022陕西宝鸡金台期中)如图,平行板电容器两极板的间距为d,极板与水平面成45°角,上极板带正电。一电荷量为q(q>0)的粒子在电容器中靠近下极板处,以初动能Ek0竖直向上射出。不计重力,极板尺寸足够大。若粒子能打到上极板,则两极板间电场强度的最大值为 (　　)
A. B.
C. D.
3.(2023吉林辉南六中阶段练习)如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场E1,之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上,整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么 (　　)
A.三种粒子在偏转电场E2中的偏转位移相同
B.三种粒子离开偏转电场E2时的速度相同
C.三种粒子在偏转电场E2中运动的时间相同
D.偏转电场E2对三种粒子做功一样多
4.(2022辽宁庄河高中开学考试)如图,板长为L、板间距离为d的平行板电容器水平放置,它的左侧有与水平方向成53°角斜向右上方的匀强电场(图中未画出),该电场的场强大小与电容器内的场强大小相等。某时刻,一质量为m、电荷量为q的带正电小球由O点静止释放,沿直线OA从电容器的中线水平进入。已知O到A的距离也为L,重力加速度为g,不计电容器的边缘效应,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,求:
(1)平行板间电场强度E的大小;
(2)小球刚进入电容器时的速度v的大小;
(3)小球从电容器右端飞出点与A点的高度差。
专题强化练3　带电粒子在电场中的运动
1.C 2.B 3.AD
1.C　根据U=,E=可得E=,所以,从A到B的过程中,电场力做功W=qEL sin 30°=,选项C正确,A、B、D错误。
2.B　当电场足够大时,粒子打到上极板的极限情况为粒子到达上极板处时速度恰好与上极板平行,粒子的运动为类平抛运动的逆运动。将粒子初速度v0分解为垂直于极板的速度vy和平行于极板的速度vx,根据运动的合成与分解,当垂直于极板的速度减为零时,根据运动学公式有=2d,vy=v0 cos 45°,Ek0=m,联立得E=,故B正确。
3.AD　粒子经电场E1加速,令电压为U1,则根据动能定理有qU1=m,再经电场E2偏转,令电压为U2,则有L=v0t,y=at2=t2,解得偏转位移为y=,则y与q、m无关,所以三种粒子在偏转电场中的轨迹重合,A正确;加速电场对粒子做功为W1=qU1,q和U1相等,所以加速电场E1对三种粒子做功相等,偏转电场E2对粒子做功W2=qE2y,q、E2、y相等,所以偏转电场E2对三种粒子做功也相等,整个过程由动能定理得W1+W2=mv2-0,因为质量m不等,所以三种粒子离开偏转电场E2时的速度v不等,B错误,D正确;粒子在加速电场中加速,由qU1=m解得v0=,粒子在偏转电场E2中的运动时间t1==L,因为粒子的质量m不同,所以运动时间t1不同,C错误。故选A、D。
4.答案　(1)　(2)　(3)
解析　(1)小球进入平行板电容器前受到重力和电场力作用,小球沿OA方向运动说明合力方向水平向右,根据小球在竖直方向受力平衡可得
qE sin 53°=mg
解得E=
(2)小球从O到A,由动能定理得
qEL cos 53°=mv2
解得v=
(3)小球进入平行板电容器后做类平抛运动,向上偏,由牛顿第二定律有qE-mg=ma
解得a=g
小球在水平方向做匀速直线运动,有L=vt
解得t=
又v=
则小球从电容器右端飞出点与A点的高度差h=at2=
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