2025鲁教版高中物理选必修第三册同步练习题（有解析）--专题强化练3　带电粒子在电场中的运动

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2025鲁教版高中物理选必修第三册
第2章　电势能与电势差
专题强化练3　带电粒子在电场中的运动
1.(多选)(2024陕西西安期中)如图所示,水平放置的平行金属板充电后板间形成匀强电场,板间距离为d,一个带电的液滴带电荷量大小为q,质量为m,从下板边缘射入电场,沿直线从上板边缘射出,重力加速度为g,则 (　　)
A.液滴做的是匀速直线运动
B.液滴做的是匀变速运动
C.两板间的电势差为
D.液滴的电势能减少了mgd
2.(2024吉林四平期中)如图所示,水平放置的平行板电容器电容为C,两板间距离为d,正对面积为S,一带电粒子(不计粒子重力)从电容器下极板左边缘M处以一定的初速度斜射入平行板之间的真空区域,经偏转后打在下极板上N点。保持开关S闭合,则下列说法中正确的是 (　　)
A.适当上移上极板,该粒子打在下极板上N点的左侧
B.适当上移上极板,该粒子仍打在下极板上N点
C.适当左移上极板,该粒子打在下极板上N点的左侧
D.适当左移上极板,该粒子仍打在下极板上N点
3.(2023河北九师联盟联考)某种类型的示波管工作原理如图所示,电子由静止先经过电压为U1的加速电场,再垂直进入偏转电场,离开偏转电场时的偏移量为h,两平行板之间的距离为d,电压为U2,板长为L,把叫示波器的灵敏度,电子质量为m,电荷量为e。下列说法正确的是 (　　)
A.电子在加速电场中动能增大,在偏转电场中动能不变
B.电子只要能离开偏转电场,在偏转电场中的运动时间一定等于L
C.当U1、L增大,d不变时,示波器的灵敏度减小
D.当L变为原来的2倍,d变为原来的4倍,U1不变时,示波器的灵敏度增大
4.(2024重庆凤鸣山中学期中)如图所示的装置由加速器、辐向电场和偏转器组成,偏转器由一对水平放置的平行金属板构成,极板长度为l、间距为d。一比荷为k的带正电粒子由静止经加速电压U0加速后,垂直进入辐向电场(电场强度方向指向圆心),沿着半径为R的圆弧虚线(等势线)运动,之后水平射入偏转电压为U1的偏转器,最终从A点离开偏转器。不同区域内电场互不影响,不计粒子的重力。求:
(1)粒子射出加速器时的速度大小v1;
(2)圆弧虚线处电场强度E大小;
(3)粒子从进入偏转器到从A点离开,竖直位移y的大小。
答案与分层梯度式解析
第2章　电势能与电势差
专题强化练3　带电粒子在电场中的运动
基础过关练
1.ACD 2.D 3.B
1.ACD　带电液滴受到的重力与电场力均在竖直方向上,而运动轨迹并不在竖直方向上,可知电场力与重力的合力必为零,液滴做匀速直线运动,故A正确,B错误;电场力与重力等大反向,即qE=mg,上、下极板间的电势差为U=Ed=,故C正确;电场力竖直向上,对液滴做正功,由功能关系可知,液滴的电势能减少量为ΔEp=qU=mgd,故D正确。故选A、C、D。
2.D　保持开关S闭合,则电容器两极板间的电压U不变,由E=可知,适当上移上极板,d增大,极板间场强E减小,带电粒子的加速度a=,故加速度减小,根据t==,则粒子在电场中的运动时间延长,由x=v0xt=v0t cos θ知x增大,则该粒子打在下极板上N点的右侧,故A、B错误;适当左移上极板,两极板间的场强不变,则粒子加速度不变,在两极板间的运动轨迹不变,该粒子仍打在下极板上N点,故C错误,D正确。故选D。
3.B　电子在加速电场和偏转电场中运动时,电场力均对电子做正功,电子的动能增大,A错误;电子在加速电场中运动时,有eU1=m,解得v0=,电子只要能离开偏转电场,在偏转电场中的运动时间一定等于t==L,B正确;电子在偏转电场中运动时,有h=××,结合eU1=m,联立解得=,可知当U1、L增大,d不变时,示波器的灵敏度可能增大,可能减小,还可能不变,C错误;根据=,可知当L变为原来的2倍,d变为原来的4倍,U1不变时,示波器的灵敏度不变,D错误。
4.答案　(1)　(2)　(3)
解析　(1)设粒子的电荷量为q,质量为m。由动能定理得qU0=m
其中=k,解得v1=
(2)粒子在辐向电场中做匀速圆周运动,有qE=m
解得E=
(3)在偏转电场中,设粒子的运动时间为t,加速度的大小a=
竖直位移y=at2
水平位移l=v1t
联立解得y=
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