2.4带电粒子在电场中的运动 随堂检测 Word版含答案

2.4带电粒子在电场中的运动—2021-2022学年高二物理鲁科版（2019）必修第三册随堂检测
选择题
1.如图所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q时的速率与哪些因素有关的下列解释中正确的是( )
A.两极板间的距离越大，加速的时间就越长，则电子获得的速率越大
B.两极板间的距离越小，加速的时间就越短，则电子获得的速率越小
C.两极板间的距离越小，加速度就越大，则电子获得的速率越大
D.与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关
2.如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，保持两板间电压不变，则( )
A.当减小两板间的距离时，速度v增大
B.当减小两板间的距离时，速度v减小
C.当减小两板间的距离时，速度v不变
D.当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间变长
3.如图1为示波管的原理图，如果在电极之间所加的电压按图2所示的规律变化，在电极之间所加的电压按图3所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是( )
A. B. C. D.
4.如图，带电粒子P所带的电荷量是带电粒子Q的5倍，它们以相等的速度从同一点出发，沿着跟电场强度垂直的方向射入匀强电场，分别打在点，若，则P和Q的质量之比为（不计重力）( )
A.2:5 B.5:2 C.4:5 D.5:4
5.如图所示，一价氢离子和二价氦离子的混合体，经同一加速电场由静止加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们( )
A.同时到达屏上同一点 B.先后到达屏上同一点
C.同时到达屏上不同点 D.先后到达屏上不同点
6.如图1所示，两极板间加上如图2所示的交变电压。开始A板的电势比B板高，此时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动。设电子在运动中不与极板发生碰撞，向A板运动时的速度方向为正方向，则下列图像中能正确反映电子速度变化规律的是（其中C、D两项中的图线按正弦函数规律变化）( )。
A. B.
C. D.
7.喷墨打印机的简化模型如图所示．重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上．则微滴在极板间电场中( )
A．向负极板偏转
B．电势能逐渐增大
C．运动时间与匀强电场无关
D．为使打在纸上的字迹变大，可以适当增大极板间的电场强度
8.如图所示，在点电荷产生的电场中，实线是一条方向未标出的电场线，虚线是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在两点加速度大小分别为，电势能分别为.下列说法中正确的是( )
A.电子一定从向运动
B.点电势可能高于点电势
C.若，则靠近端且为负电荷
D.无论为正电荷还是负电荷一定有
9.一带电粒子只在电场力的作用下沿图中曲线穿过一匀强电场，为该电场的等势面，各个等势面的电势关系为，则（ ）
A.粒子带负电
B.从到粒子的动能减小
C.从到粒子的电势能增加
D.粒子从到运动过程中的动能与电势能之和保持不变
10.带电粒子仅在电场力作用下，从电场中点以初速度进入电场并沿虚线所示的轨迹运动到点，如图，从到过程中，下列说法正确的是( )
A．粒子带负电荷
B．粒子先加速后减速
C．粒子速度一直增大
D．粒子的机械能先减小后增大
非选择题
11.如图所示,一个质子以初速度v0=5×106 m/s水平射入一个由两块带电的平行金属板组成的区域。两板距离为20 cm,设金属板之间电场是匀强电场,电场强度为3×105 N/C。质子质量m=1.67×10-27 kg,电荷量q=1.60×10-19 C。求质子由板上小孔射出时的速度大小。
12.一群速率不同的一价离子从A、B两平行极板正中央水平射入如图所示的偏转电场,离子的初动能为Ek,A、B两极板间电压为U,间距为d,C为竖直放置并与A、B间隙正对的金属挡板,屏MN足够大。若A、B极板长为L,C到极板右端的距离也为L,C的长为d。不考虑离子所受重力,元电荷为e。
(1)写出离子射出A、B极板时的偏转距离y的表达式;
(2)问初动能范围是多少的离子才能打到屏MN上?
答案以及解析
1.答案：D
解析：由可知，电子到达Q板时的速率与两板间距离无关，仅与加速电压U有关，因电压不变，所以电子到达Q板时的速度大小不变，选项D正确。
2.答案：C
解析：由动能定理得，当改变两极板间的距离时，U不变，v就不变，故选项AB错误，C正确；电子在极板间做初速度为零的匀加速直线运动，，即，当d减小时，v不变，电子在两极板间运动的时间变短，故选项D错误。
3.答案：C
解析：因为在电极之间所加的电压保持不变，可知在方向上的偏转位移保持不变，在方向上电压按正弦规律变化，即方向上偏转位移在正负最大值之间变化，故选项C正确，ABD错误。
4.答案：D
解析：粒子在垂直电场方向做匀速直线运动，在平行电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，两粒子的初速度相等，在垂直电场方向上的位移之比为1:2，由可知运动时间之比为1:2，由得加速度之比为4:1，根据牛顿第二定律得，因为电荷量之比为5:1，则质量之比为5:4，故D正确，ABC错误。
5.答案：B
解析：在加速电场中，在偏转电场中的偏转距离，故两离子运动轨迹相同，打在屏上同一点；一价氢离子和二价氦离子的比荷不同，经过加速电场后的末速度不同，因此两离子运动的时间不同。故选B。
6.答案：A
解析：电子在交变电场中所受电场力大小不变，加速度大小不变，故C、D两项错误；从0时刻开始，电子向A板做匀加速直线运动，后电场力反向，电子向A板做匀减速直线运动，直到时刻速度变为零，之后重复上述运动，A项正确，B项错误。
7.答案：CD
解析：A、墨汁带负电，应向正极板偏转，故A错误；
B、在向正极板偏转的过程中，电场力做正功，电势能减小，故B错误；
C、墨汁在水平方向不受电场力的作用，做匀速直线运动，故C正确；
D、为使打在纸上的字迹变大，即偏转角变大，则可增大板间电压或是电压不变的情况下，减小板间距，故D正确。
8.答案：D
解析：由可知,电子所受电场力方向指向左侧,那么,若电子从向运动,则电场力做负功,电势能增加;若电子从向运动,则电场力做正功,电势能减小,所以,一定有求解过程与所带电荷无关，只与电场线方向相关，故D正确.
9.答案：D
解析：A. 由运动轨迹可知电场力方向竖直向上，由电势的高低可知电场线方向竖直向上，则电性为正，故A错误。
?BCD.粒子由到电场力做正功，则动能增加，电势能减小，由于不计重力，根据能量守恒定律知：动能与电势能之和不变。故BC错误，D正确。
10.答案：D
解析：A.粒子受到的电场力沿电场线方向，故粒子带正电，故A错误；
B.图象知粒子受电场力向右，所以先向左做减速运动后向右加速运动，故B错误。
C.据轨迹弯曲程度，知电场力的方向沿电场线切线方向向右，从a点到b点，电场力先做负功，再做正功，电势能先增加后降低，动能先变小后增大。根据电场线的疏密知道场强先小后大，故加速度先小后大，C错误，D正确。
故选：D
11.【解析】根据动能定理W=m-m
而W=qEd=1.60×10-19×3×105×0.2 J=9.6×10-15 J
所以v1== m/s
≈6×106 m/s
质子飞出时的速度约为6×106 m/s。
答案:6×106 m/s
12.【解析】(1)设离子的质量为m,初速度为v0,
则离子在偏转电场中的加速度a=
离子射出电场的时间t=
射出电场时的偏转距离y=at2
所以y=
而Ek=m,则y=。
(2)离子射出电场时的竖直分速度vy=at
射出电场时的偏转角的正切值tanθ=
故tanθ=
离子射出电场后做匀速直线运动
要使离子打在屏MN上,需满足y<
且Ltanθ+y>,所以答案:(1)y=　(2)