
10.7 專題二: 帶電粒子在電場中的運(yùn)動 課后練 1. 如圖,平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度,兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器,則在此過程中,該粒子( ?。? A. 所受重力與電場力平衡 B. 電勢能逐漸增加 C. 動能逐漸增加 D. 做勻變速直線運(yùn)動 2. 如圖所示,一帶電液滴在重力和勻強(qiáng)電場對它的作用力作用下,從靜止開始由b沿直線運(yùn)動到d,且bd與豎直方向所夾的銳角為45°,則下列結(jié)論正確的是( ?。? A. 此液滴帶負(fù)電 B. 液滴做勻加速直線運(yùn)動 C. 合外力對液滴做的總功等于零 D. 液滴的電勢能減少 3. 如圖(1)所示,在平行板電容器的A附近,有一個帶正電的粒子(不計(jì)重力)處于靜止,在A、B兩板間加如圖(2)所示的交變電壓,帶電粒子在電場力作用下由靜止開始運(yùn)動,經(jīng)時間剛好到達(dá)B板,設(shè)此時粒子的動能大小為,若用改變A、B兩板間距的方法,使粒子在時刻到達(dá)B板,此時粒子的動能大小為,求等于( ?。? A. 35 B. 53 C. 11 D. 925 4. 如圖所示豎直放置的兩個平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場,與兩板上邊緣等高處有兩個質(zhì)量相同的帶電小球,P小球從緊靠左極板處由靜止開始釋放,Q小球從兩板正中央由靜止開始釋放,兩小球最終都能運(yùn)動到右極板上的同一位置,則從開始釋放到運(yùn)動到右極板的過程中它們的( ?。? A. 電荷量之比 B. 電勢能減少量之比 C. 運(yùn)行時間 D. 動能增加量之比 5. 兩個共軸的半圓柱形電極間的縫隙中存在一沿半徑方向的電場,如圖所示。帶正電的粒子流由電場區(qū)域邊緣的M點(diǎn)射入電場,沿圖中所示的半圓形軌道通過電場并從另一邊緣的N點(diǎn)射出,由此可知( ) A. 若入射粒子的電荷量相等,則出射粒子的質(zhì)量一定相等 B. 若入射粒子的電荷量相等,則出射粒子的動能一定相等 C. 若入射粒子的比荷相等,則出射粒子的速率一定相等 D. 若入射粒子的比荷相等,則出射粒子的動能一定相等 6. 如圖所示,陰極A受熱后向右側(cè)空間發(fā)射電子,電子質(zhì)量為m,電荷量為e,電子的初速率有從0到v的各種可能值,且各個方向都有.與A極相距l(xiāng)的地方有熒光屏B,電子擊中熒光屏?xí)r便會發(fā)光.若在A和B之間的空間里加一個水平向左、與熒光屏面垂直的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E,求B上受電子轟擊后的發(fā)光面積。 7. 如圖所示,平行金屬板A、B水平正對放置,分別帶等量異號電荷.一帶電微粒水平射入板間,在重力和電場力共同作用下運(yùn)動,軌跡如圖中虛線所示,那么( ?。? A. 若微粒帶正電荷,則A板一定帶正電荷 B. 微粒從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)電勢能一定增加 C. 微粒從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)動能一定增加 D. 微粒從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)機(jī)械能一定增加 8. 如圖所示,一電子沿Ox軸射入電場,在電場中的運(yùn)動軌跡為OCD,已知,電子過C、D兩點(diǎn)時豎直方向的分速度為vCy和vDy;電子在OC段和OD動能變化量分別為△Ek1和△Ek2,則( ?。? A. B. C. D. 9. 如圖所示,豎直向下的勻強(qiáng)電場中,用絕緣細(xì)線拴住的帶電小球在豎直平面內(nèi)繞O做圓周運(yùn)動,以下四種說法中正確的是( ?。? A. 帶電小球可能做勻速圓周運(yùn)動 B. 帶電小球可能做非勻速圓周運(yùn)動 C. 帶電小球通過最高點(diǎn)時,細(xì)線拉力一定最小 D. 帶電小球通過最低點(diǎn)時,細(xì)線拉力有可能最小 10. 如圖所示,正方體真空盒置于水平面上,它的ABCD面與EFGH面為金屬板,其他面為絕緣材料。ABCD面帶正電,EFGH面帶負(fù)電。從小孔P沿水平方向以相同速率射入三個質(zhì)量相同的帶正電液滴a、b、c,最后分別落在1、2、3三點(diǎn),則下列說法正確的是( ?。? A. 三個液滴在真空盒中都做平拋運(yùn)動 B. 三個液滴的運(yùn)動時間不一定相同 C. 三個液滴落到底板時的速率相同 D. 液滴c所帶電荷量最多 11. 如圖甲所示,A、B兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓,A板的電勢為0,一質(zhì)量為、電荷量為q的電子僅在靜電力作用下,在,時刻從A板的小孔處由靜止釋放進(jìn)入兩極板運(yùn)動,恰好到達(dá)B板,則( ?。? A. A、B兩板間的距離為 B. 電子在兩板間的最大速度為 C. 電子在兩板間做勻加速直線運(yùn)動 D. 若電子在時刻進(jìn)入兩極板,它將時而向B板運(yùn)動,時而向A板運(yùn)動,最終到達(dá)B板 12. 如圖甲所示,兩平行金屬板豎直放置,左極板接地,中間有小孔,右極板電勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。電子原來靜止在左極板小孔處(不計(jì)重力作用)。下列說法中正確的是( ) A. 從t = 0時刻釋放電子,電子將始終向右運(yùn)動,直到打到右極板上 B. 從t = 0時刻釋放電子,電子可能在兩板間振動 C. 從t =時刻釋放電子,電子可能在兩板間振動,也可能打到右極板上 D. 從t =時刻釋放電子,電子必將打到左極板上 13. 如圖所示,水平放置的平行板電容器與某一電源相連,它的極板長,兩板間距離,有一束由相同帶電微粒組成的粒子流,以相同的速度從兩板中央平行極板射入,開關(guān)S閉合前,兩極板間不帶電,由于重力作用微粒能落到下板的正中央,已知微粒質(zhì)量為,電荷量,則下列說法正確的是( ?。? A. 微粒的入射速度 B. 電容器上板接電源正極時,微粒有可能從平行板電容器的右邊射出電場 C. 電源電壓為180V時微粒可以從平行板電容器的右邊射出電場 D. 電源電壓為100V時微??梢詮钠叫邪咫娙萜鞯挠疫吷涑鲭妶? 14. 如圖(a)所示,兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓,一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處.若在t0時刻釋放該粒子,粒子會時而向A板運(yùn)動,時而向B板運(yùn)動,并最終打在A板上.則t0可能屬于的時間段是( ) A. B. C. D. 15. 如圖(a)所示,A、B表示真空中水平放置的相距為d的平行金屬板,板長為L,兩板加電壓后板間的電場可視為勻強(qiáng)電場.現(xiàn)在A、B兩板間加上如圖(b)所示的周期性的交變電壓,在t=0時恰有一質(zhì)量為m、電量為q的粒子在板間中央沿水平方向以速度射入電場,忽略粒子的重力,則下列關(guān)于粒子運(yùn)動狀況的表述中正確的是( ?。? A. 粒子在垂直于板的方向上的分運(yùn)動可能是往復(fù)運(yùn)動 B. 粒子在垂直于板的方向上的分運(yùn)動是單向運(yùn)動 C. 只要周期T和電壓的值滿足一定條件,粒子就可沿與板平行的方向飛出 D. 粒子不可能沿與板平行的方向飛出 16. 如圖所示,一個帶電荷量為-q的油滴,從O點(diǎn)以速度v射入水平向右的勻強(qiáng)電場中,方向與電場方向成θ角。已知油滴的質(zhì)量為m,測得油滴到達(dá)運(yùn)動軌跡的最高點(diǎn)N時,它的速度大小也為v,方向水平向左。求: (1)N點(diǎn)的位置在O點(diǎn)上方的哪一側(cè); (2)N點(diǎn)與O點(diǎn)間的電勢差UNO。 17. 如圖甲所示.水平放置的兩平行金屬板、B相距為d,板間加有如圖乙所示隨時間變化的電壓.、B板中點(diǎn)O處有一帶電粒子,其電荷量為,質(zhì)量為m,在時間內(nèi)粒子處于靜止?fàn)顟B(tài).已知重力加速度為g,周期 .求: (1)判定該粒子的電性; (2)在方時間內(nèi)兩板間的電壓U0: (3)若 時刻,粒子恰好從O點(diǎn)正下方金屬板A的小孔飛出,那么的比值應(yīng)滿足什么條件. 18. 一群速率不同的一價離子從A、B兩平行極板正中央水平射入如圖所示的偏轉(zhuǎn)電場,離子的初動能為,A、B兩極板間電壓為U,間距為d,C為豎直放置并與A、B間隙正對的金屬擋板,屏MN足夠大。若A、B極板長為L,C到極板右端的距離為,C的長為d。不考慮離子所受重力,元電荷為e。 (1)寫出離子射出A、B極板時的偏轉(zhuǎn)距離y的表達(dá)式; (2)問初動能范圍是多少的離子才能打到屏MN上? 19. 如圖所示,第一象限中有沿x軸的正方向的勻強(qiáng)電場,第二象限中有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,兩電場的電場強(qiáng)度大小相等.一個質(zhì)量為m,電荷量為-q的帶電質(zhì)點(diǎn)以初速度v0從x軸上P(-L,0)點(diǎn)射入第二象限,已知帶電質(zhì)點(diǎn)在第一和第二象限中都做直線運(yùn)動,并且能夠連續(xù)兩次通過y軸上的同一個點(diǎn)Q(未畫出),重力加速度g為已知量.求: (1)初速度v0與x軸正方向的夾角; (2)P、Q兩點(diǎn)間的電勢差UPQ; (3)帶電質(zhì)點(diǎn)在第一象限中運(yùn)動所用的時間. 參考答案 1. D 【詳解】AD.根據(jù)題意可知,粒子做直線運(yùn)動,則電場力與重力的合力與速度方向同線,粒子做勻變速直線運(yùn)動,因此A錯誤,D正確; BC.電場力和重力的合力水平向左,但是不知道粒子從左向右運(yùn)動還是從右向左運(yùn)動,故無法確定電場力做正功還是負(fù)功,則不確定粒子動能是增加還是減少,電勢能減少還是增加,故BC錯誤。 故選D。 2. ABD 【詳解】A.若液滴帶正電,其受力情況如圖一所示,液滴不可能沿bd運(yùn)動,故只能帶負(fù)電荷,故A正確; B.對液滴進(jìn)行受力分析,其受力情況如圖二所示,故物體所受合力 故物體的加速度 做勻加速直線運(yùn)動,故B正確; C.由于液滴從靜止開始做加速運(yùn)動,故合力的方向與運(yùn)動的方向相同,故合外力對物體做正功,故C錯誤; D.由于電場力所做的功 故電場力對液滴做正功,故液滴的電勢能減小,故D正確。 故選ABD。 3. B 【詳解】設(shè)兩極板間的距離為d,經(jīng)時間剛好到達(dá)B板時,粒子先加速然后減小再加速,根據(jù)對稱性可得電場力做功,粒子在時刻到達(dá)B板,則兩極板間的距離增大,兩極板間的電壓變?yōu)樵瓉淼?,根?jù)對稱性可得電場力做功,故,B正確。 4. A 【詳解】試題分析:小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動,在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動,根據(jù)和運(yùn)動與分運(yùn)動的等時性,可知,兩小球下落的高度一樣,即,所以運(yùn)動的時間相同,設(shè)為t,C錯誤;在水平方向上有,,所以可得,A正確;電勢能的減小量等于電場力所做的功,所以有,,所以有,B錯誤,過程中重力和電場力做功,所以動能的增量為,,所以,D錯誤, 5. BC 【詳解】由圖可知,粒子在電場中做勻速圓周運(yùn)動,靜電力提供向心力, qE=m, 得 R=, R、E為定值;若q相等,則mv2一定相等;若相等,則速率v一定相等,但動能不一定相等,故AD錯誤,BC正確。 故選BC。 6.【答案】 【詳解】當(dāng)初速度平行電容器的極板時,做類似平拋運(yùn)動,到達(dá)最遠(yuǎn)的位置 故:R=vt,,其中: 聯(lián)立解得: 故受電子轟擊后的發(fā)光面積: 7. C 【詳解】A、粒子在電場力和重力的合力作用下做類平拋運(yùn)動,合力向下,電場力可能向上而小于重力,也可能向下,故無法判斷A板的帶電情況,A錯誤; B、電場力可能向上,也可能向下,故微粒從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)電勢能可能增加,也可能減小,B錯誤; C、粒子在電場力和重力的合力作用下做類似平拋運(yùn)動,電場力和重力的合力向下,故從M到N動能增加, C正確; D、電場力可能向上,也可能向下,故微粒從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)過程,電場力可能做負(fù)功,也可能做正功,故機(jī)械能可能增加,也可能減少,D錯誤; 8. AD 【詳解】試題分析:電子沿Ox軸射入勻強(qiáng)電場,做類平拋運(yùn)動,水平方向做勻速直線運(yùn)動,已知,則電子從O到C與從C到D的時間相等.電子在豎直方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動,則有vcy=atOC,vDy=atOD,所以vcy:vDy=tOC:tOD=1:2.故A正確,B錯誤;根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論可知,在豎直方向上:yOC:yOD=1:4,根據(jù)動能定理得△Ek1=qEyOC,△Ek2=qEyOD,則得,△Ek1:△Ek2=1:4.故C錯誤,D正確. 9. ABD 【詳解】A.當(dāng)小球所示重力與電場力合力為零時,繩子的拉力提供向心力,合外力做功為零,小球做勻速圓周運(yùn)動,A正確; B.當(dāng)小球所受重力與電場力合力不為零時,合外力對小球所做的功不為零,小球速度大小發(fā)生變化,小球做變速圓周運(yùn)動,B正確; C.當(dāng)小球做勻速圓周運(yùn)動時,細(xì)線的拉力提供向心力,在圓周上任何一點(diǎn)細(xì)線的拉力都相等;如果小球做非勻變速運(yùn)動,小球帶正電時,在最高點(diǎn)細(xì)線拉力最小,如果小球帶負(fù)電,在最高點(diǎn),小球的拉力最大,C錯誤; D.如果小球所受重力與電場力不相等,做變速圓周運(yùn)動,且小球帶負(fù)電時,在最低點(diǎn)細(xì)線拉力最小,D正確。 故選ABD。 10. D 【詳解】A.三個液滴在水平方向受到電場力作用,水平方向不是勻速直線運(yùn)動,所以三個液滴在真空盒中不是做平拋運(yùn)動,選項(xiàng)A錯誤; B.由于三個液滴在豎直方向做自由落體運(yùn)動,三個液滴下落的高度相同,三個液滴的運(yùn)動時間相同,選項(xiàng)B錯誤; C.三個液滴運(yùn)動時間相同,水平位移不等,則水平分速度不相等,,而落到底板時豎直分速度相等,所以三個液滴落到底板時的速率不相同,選項(xiàng)C錯誤; D.由于液滴c在水平方向位移最大,而運(yùn)動時間和初速度相同,說明液滴c在水平方向加速度最大,根據(jù)可知其所帶電荷量最多,選項(xiàng)D正確。 故選D。 11. AB 【詳解】電子在時刻由靜止釋放進(jìn)入兩極板運(yùn)動,恰好到達(dá)B板,由于在第一個內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動,在第二個內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動,在第三個內(nèi)反向做勻加速直線運(yùn)動,可知經(jīng)過兩個時間恰好到達(dá)B板,加速度,有,解得,故A正確;由題意可知,經(jīng)過時間速度最大,則最大速度為,故B正確;電子在兩板間先向右做勻加速直線運(yùn)動,然后向右做勻減速直線運(yùn)動,故C錯誤;若電子在時刻進(jìn)入兩極板,先做勻加速直線運(yùn)動,然后做勻減速直線運(yùn)動、若電子勻減速到零,位移之和大于極板的間距,電子不會做往復(fù)運(yùn)動,在勻減速直線運(yùn)動的過程中到達(dá)B板,故D錯誤. 12. AC 【詳解】 AB.根據(jù)題中條件作出帶電粒子的v—t圖像,根據(jù)v—t圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積及v—t圖像分析粒子的運(yùn)動,由圖(a)知,t = 0時釋放電子,電子的位移始終是正值,說明一直向右運(yùn)動,則電子一定能擊中右板,A正確、B錯誤; CD.由圖(b)知t =時釋放電子,電子向右的位移與向左的位移大小相等,若釋放后的內(nèi)不能到達(dá)右板,則之后將往復(fù)運(yùn)動,C正確、D錯誤。 故選AC。 13. AC 【詳解】粒子剛進(jìn)入平行板時,兩極板不帶電,粒子做的是平拋運(yùn)動,則有:水平方向有,豎直方向有,解得,A正確;由于帶電粒子的水平位移增加,在板間的運(yùn)動時間變大,而豎直方向位移不變,所以在豎直方向的加速度減小,所以電場力方向向上,又因?yàn)槭钦姾?,所以上極板與電源的負(fù)極相連,B錯誤;當(dāng)所加電壓為U時,微粒恰好從下板的右邊緣射出,則有:根據(jù)牛頓第二定律得:,解得,C正確D錯誤. 14. B 【詳解】A.若0<t0<,帶正電粒子先加速向B板運(yùn)動、再減速運(yùn)動至零;然后再反方向加速運(yùn)動、減速運(yùn)動至零;如此反復(fù)運(yùn)動,每次向右運(yùn)動的距離大于向左運(yùn)動的距離,最終打在B板上,所以A不符合題意. B、若<t0<,帶正電粒子先加速向A板運(yùn)動、再減速運(yùn)動至零;然后再反方向加速運(yùn)動、減速運(yùn)動至零;如此反復(fù)運(yùn)動,每次向左運(yùn)動的距離大于向右運(yùn)動的距離,最終打在A板上,所以B符合題意. C、若<t0<T,帶正電粒子先加速向A板運(yùn)動、再減速運(yùn)動至零;然后再反方向加速運(yùn)動、減速運(yùn)動至零;如此反復(fù)運(yùn)動,每次向左運(yùn)動的距離小于向右運(yùn)動的距離,最終打在B板上,所以C不符合題意. D、若T<t0<,帶正電粒子先加速向B板運(yùn)動、再減速運(yùn)動至零;然后再反方向加速運(yùn)動、減速運(yùn)動至零;如此反復(fù)運(yùn)動,每次向右運(yùn)動的距離大于向左運(yùn)動的距離,最終打在B板上,所以D不符合題意. 15. BC 【詳解】如果板間距離足夠大,粒子在垂直于板的方向上的分運(yùn)動在前半個周期做勻加速,后半個周期做勻減速,如此循環(huán),向同一方向運(yùn)動,如果周期T和電壓U0的值滿足一定條件,粒子就可在到達(dá)極板之前傳出極板,當(dāng)傳出時垂直于極板的速度恰好見到零時,將沿與板平行的方向飛出.答案選BC. 16. 【答案】(1) 左側(cè);(2) 【詳解】(1)因油滴到達(dá)最高點(diǎn)時速度大小為v方向水平向左,對油滴從O→N過程,油滴初速度大小為v,末速度大小為v故 Ek=0 由動能定理有 WG + W電 = 0 重力做負(fù)功,所以電場力一定做正功,由于油滴帶負(fù)電,則最高點(diǎn)的位置一定在O點(diǎn)上方的左側(cè)。 (2) 由(1)的分析可知 W電=-WG=mgh 又 W電=-qUON 在豎直方向上油滴做初速度為vsin的豎直上拋運(yùn)動,則 = 2gh 得 UNO=-UON= 17. 【答案】(1)帶正電 (2) (3) 【詳解】【分析】由平衡條件可判定粒子帶正電;在時間內(nèi),由平衡狀態(tài)求出兩板間的電壓;在時間內(nèi),粒子做內(nèi)平拋運(yùn)動,粒子恰好從點(diǎn)正下方金屬板的小孔飛出,根據(jù)運(yùn)動的合成與分解求出; 解:(1)由平衡條件可判定粒子帶正電 (2)設(shè)時間內(nèi),粒子處于平衡狀態(tài)由: 求得: (3)在時間內(nèi)有: 由以上公式聯(lián)立得: 18. 【答案】(1) ; (2) 【詳解】(1)設(shè)粒子水平射入的初速度為,則有 粒子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動,在水平方向上有 在豎直方向上有 , 解得 (2)粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時,豎直分速度為 所以速度角為 出電場后,粒子做勻速直線運(yùn)動,有 解得 要讓粒子能打到屏MN上,則粒子必須穿出偏轉(zhuǎn)電場并越過擋板,則需要滿足 , 即有 19. 【答案】(1);(2)-;(3) 【詳解】(1)由題意知,帶電質(zhì)點(diǎn)在第二象限做勻速直線運(yùn)動,有 qE=mg 設(shè)初速度v0與x軸正方向的夾角為θ,且由帶電質(zhì)點(diǎn)在第一象限做直線運(yùn)動,有 解得 θ=. (2)P到Q的過程,由動能定理有 qEL-mgL=0 WPQ=qEL 解得 (3)帶電質(zhì)點(diǎn)在第一象限做勻變速直線運(yùn)動,由牛頓第二定律有 mg=ma 即 a=g 由速度公式得 v0=at 解得 帶電質(zhì)點(diǎn)在第一象限中往返一次所用的時間
這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三冊2 導(dǎo)體的電阻同步測試題,共10頁。
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