高一物理必修三10.5 带电粒子在电场中的运动 专项练习（含答案）

高一物理必修三10.5《带电粒子在电场中的运动》专项练习
一、加速：
1、如图甲，A、B是某电场中条电场线上的两点，一个负电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其运动的v－t图像如图乙所示。A、B两点的场强分别为EA、EB，A、B两点的电势分别为、，则（　　）
A．EA=EB B．EA＞EB C．= D．＞
2、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
3、如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管（漂移管）组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速、加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为，进入漂移管E时速度为，电源频率为，漂移管间缝隙很小。质子在每个管内运动时间视为电源周期的，质子的荷质比取。则（　　）
A．漂移管需要用绝缘材料制成
B．各漂移管的长度应相等
C．漂移管B的长度为0.6m
D．相邻漂移管间的加速电压
4、静电植绒产品具有立体感强、耐磨、阻燃、隔音、保暖等特点.如图所示为植绒流程示意图，正电金属板与负电金属网间有的电压，将绒毛放在带负电荷的容器中，使绒毛带负电，绒毛在电场力的作用下飞到需要植绒的布匹表面上，忽略绒毛的重力、空气阻力、绒毛之间的相互作用力和边缘效应，正电金属板与负电金属网之间可视为匀强电场，下列说法正确的是（　　）
A．绒毛在飞向布匹的过程中，电场力不做功
B．绒毛运动经过处各点的电势逐渐降低
C．若仅增大正电金属板与负电金属网之间的电压，绒毛到达布匹时的速率将增大
D．若仅增大正电金属板与负电金属网之间的距离，绒毛到达布匹表面时间将减小
5、如图所示，质量都为m的物块A、B静止在光滑的水平面上，A、B之间用绝缘轻弹簧连接，A紧靠墙壁，匀强电场的方向水平向左，电场强度大小为E，A、B带电荷量均为的正电荷，B通过轻绳与电动机连接且轻绳拉直恰好无拉力，电动机的额定电压为，内阻为，正常工作时电流为，时刻启动电动机，使电动机在额定功率下拉动B，t时刻B的速度达到最大，此时A恰好离开墙壁，不计A、B间的静电力作用．求：
（1）物块B的最大速度；
（2）弹簧的劲度系数。
二、偏转：
6、氢原子的三个同位素（）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()的轨迹分别为c、b、a
B．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上
C．动能增加量a最小，b和c一样大
D．动能的增加量c最小，a和b一样大
7、示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（　　）
A．极板X应带正电 B．极板X'应带负电
C．极板Y应带正电 D．极板Y'应带正电
8、如图所示,两极板水平放置的平行板电容器间形成匀强电场.两极板间相距为d.一带负电的微粒从上极板M的边缘以初速度v0射入,沿直线从下极板N的边缘射出.已知微粒的电荷量为q,质量为m.下列说法正确的是(　 　)
A．微粒运动的加速度不为0 B．微粒的电势能减小了mgd
C．两极板间的电势差为 D．M极板的电势比N极板的电势低
9、如图xOy空间中有沿y轴正方向的匀强电场E1，P点右侧还有沿x轴正方向的匀强电场E2，一带电液滴电荷量为q（q>0），质量为m，带电液滴以初动能Ek0沿直线从A运动到O。液滴经过O点时电场E大小不变，方向突然反向，液滴经一段时间t运动到P点，又经过相同时间t沿直线运动到N点，已知yN=-d，E2=2E1，重力加速度为g，则下列分析中正确的是（　　）
A．液滴过O点后，先做类平抛运动，再做匀速直线运动 B．
C． D．N点坐标为
10、如图所示，长为L、间距为d的两金属板A、B水平放置，ab为两板的中心线．质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从左侧极板附近由静止开始经电压为U1的电场加速后，从a点水平射入．求：
(1)粒子从a点射入的速度v0；
(2)若将两金属板接上恒定电压U2，使粒子恰好打到金属板的中点，求电压U2的大小；
11、如图所示，由电子枪发出的电子从静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为，偏转电场可视为匀强电场，偏转电极之间电压为U，极板长度为L，两极板间距离为d，不计电子重力和电子间相互作用，求：
（1）电子离开加速电场时的速度大小；
（2）电子在偏转电场中的加速度大小a；
（3）电子从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离y。
三、交变电场：
12、如图甲所示，两水平金属板的间距和长度相等，板间电场的电场强度的变化规律如图乙所示。t=0时刻，一带电微粒以某一速度沿中线射入两金属板间，0 时间内微粒做匀速直线运动，t=T时刻微粒恰好到达金属板的边缘。空气阻力不计。微粒到达金属板的边缘时的速率与其从两金属板间射入时的速率之比为（　　）
A． B． C．2 D．
13、如图（a），水平放置长为l的平行金属板右侧有一竖直挡板。金属板间的电场强度大小为，其方向随时间变化的规律如图（b）所示，其余区域的电场忽略不计。质量为m、电荷量为q的带电粒子任意时刻沿金属板中心线射入电场，均能通过平行金属板，并打在竖直挡板上。已知粒子在电场中的运动时间与电场强度变化的周期T相同，不计粒子重力，则（ ）
A．金属板间距离的最小值为
B．金属板间距离的最小值为
C．粒子到达竖直挡板时的速率都大于
D．粒子到达竖直挡板时的速率都小于
14、如图甲所示，平行金属板P、Q上有两个正对小孔，Q板接地，P板的电势随时间变化的情况如图乙所示，一束电子以相同的初速度v0陆续均匀地从P板小孔飞向Q板小孔，t=0时刻从P板小孔飞入的电子在时刻到达Q板小孔且速度刚好减小到零（未返回）。不计电子重力、小孔对板间电场的影响以及电子间的相互作用，下列说法不正确的是（　　）
A．只有满足t=nT（n=0，1、2，3…）时刻飞入P板小孔的电子在板间运动的时间才最长
B．时刻飞入P板小孔的电子到达Q板小孔的时刻为
C．若仅将电子从P板小孔飞人的初速度变成，则有12.5%的电子到达Q板小孔时的速度仍为
D．若仅将两板距离变成原来的两倍，则t=0时刻从P板小孔飞入的电子到达Q板时的速度仍为零
15、如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为d，金属板长为，两金属板间加如图乙所示的电压（，初始时上金属板带正电）。一粒子源射出的带电粒子恰好从上金属板左端的下边缘水平进入两金属板间。该粒子源能随时间均匀发射质量为m、电荷量为的带电粒子，初速度，重力忽略不计，则（　　）
A．能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为
B．能从板间飞出的粒子在板间运动的时间为T
C．若粒子在时刻进入两极板之间，粒子飞出极板时的偏移量y是
D．若发射时间足够长，则能够从两金属板间飞出的粒子占总入射粒子数的比例为
16、如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处。（不计重力作用）下列说法中正确的是（　　）
A．从t=0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上
B．从t=0时刻释放电子，电子可能在两板间往复运动
C．从时刻释放电子，电子一定打到右极板上
D．从时刻释放电子，电子必将打到左极板上
17、如图甲所示，真空室中加热的阴极K发出的电子（初速度不计）经电场加速后，由小孔S沿两平行金属板M、N的中心线OO'射入板间，加速电压为，M、N板长为L，两板相距。加在M、N两板间电压随时间t变化的关系图线如图乙所示，变化周期为，M、N板间的电场可看成匀强电场，忽略板外空间的电场。在每个粒子通过电场区域的极短时间内，两板电压可视作不变，板M、N右侧距板右端L处放置一足够大的荧光屏，屏与OO'垂直，交点为O'。已知电子的质量为m，电荷量为e，忽略电子重力及电子间的相互作用，不考虑相对论效应。求：
（1）若加速电场两板间距离为d，求电子加速至O点所用时间t；
（2）电子刚好从M板的右边缘离开偏转电场时，M、N板间的电压；
（3）在荧光屏上有电子到达的区域的长度。
四、复合电场：
18、如图所示，两个相同的平行板电容器均与水平方向成角放置，两极板与直流电源相连。若带电小球分别以速度沿边缘水平射入电容器，均能沿图中所示水平直线恰好穿出电容器，穿出时的速度分别为和。下列说法正确的是（　　）
A．两种情形下粒子运动时间相等 B．两种情形下电容器所加电压不等
C．小球的速度满足关系 D．小球的速度满足关系
19、如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为的带电小球，以初速度从点竖直向上运动，通过点时，速度大小为，方向与电场方向相反，则小球从运动到的过程中，速度大小的最小值为（　　）
A． B． C． D．0
20、如图所示，一绝缘轻弹簧的下端固定在斜面底端，上端连接一带正电的光滑滑块P，滑块所处的空间存在着沿斜面向上的匀强电场，滑块平衡时，弹簧恰好处于原长状态。现给滑块一沿斜面向下的初速度，滑块最低能运动到M点，在滑块从开始运动至到达最低点M的过程中，以下说法正确的是（　　）
A．滑块机械能的减少量等于滑块克服电场力所做的功
B．滑块电势能的增加量等于滑块重力势能的增加量
C．弹簧弹性势能的增加量等于滑块动能的减少量
D．滑块动能的变化量等于电场力和重力做功的代数和
21、如图甲所示，粗糙水平轨道与半径为R的竖直光滑、绝缘的半圆轨道在B点平滑连接，过半圆轨道圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场，质量为的带正电小滑块从水平轨道上A点由静止释放，运动中由于摩擦起电滑块电量会增加，过B点后电荷量保持不变，小滑块在AB段加速度随位移变化图像如图乙。小滑块从N点离开电场，其再次进入电场时，电场强度大小保持不变、方向变为水平向左。已知A、B间距离为4R且R＝0.2m，滑块与轨道间动摩擦因数，重力加速度，不计空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．小滑块在B点时的带电量为0.15C
B．小滑块从A点释放到运动至B点过程中电荷量的变化量为0.1C
C．小滑块再次进入电场后在电场中做匀变速曲线运动
D．小滑块再次到达水平轨道时距B点的距离为1.5m
22、如图，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，电场强度大小为，在匀强电场中有一根长为L的绝缘轻质细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m、电量为q的带负电的小球，小球静止时细线与竖直方向成角。此时让小球获得初速度且恰能绕O点在图示的竖直平面内沿逆时针方向做完整的圆周运动，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）
A．小球静止时细线与竖直方向的夹角
B．小球运动过程中的最小速率为
C．小球运动到最低点P时对细线的拉力为
D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先增大后减小再增大
23、如图所示，倾角的光滑绝缘斜面与光滑绝缘圆弧轨道相切于点，、点分别为圆弧最低点和最高点，圆弧半径，点右侧区域存在水平向左的匀强电场，电场强度。一质量为，带电量为的小球从斜面上点静止释放，距离。小球视为质点，不计空气阻力，重力加速度，，，求：
（1）小球运动至点时轨道对它支持力大小；
（2）重新以某一速度从点释放小球，要使其能沿轨道运动至点，求最小初速度。
参考答案：
1、 A 2、 A 3、 D 4、C
5、（1）； （2）
6、D 7、D 8、C 9、B
10、(1) (2)
11、（1）；（2）；（3）
12、A 13、A 14、D 15、D 16、A
17、（1）；（2）；（3）
18、D 19、A 20、 C 21、B 22、C
23、（1）（2）