专题09 带电粒子在电场运动（二）-2020-2021学年高二上学期期中考试物理试题分项汇编（一）

2020-2021学年高二上学期期中考试物理试题分项汇编 带电粒子在电场运动（二） 1、（2020-2021学年·甘肃省天水市实验中学高二上学期期中）如图ABCD是竖直放在E=103V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，BCD是直径为20cm的半圆环，AB=15cm，一质量m=10g，带电量q=10-4C的小球由静止在电场力作用下自A点沿轨道运动，求: （1）它运动到C点速度多大？ （2）此时对轨道的压力多大？ 【答案】（1）3m/s（2）0.4N 【解析】 （1）小球从A经B到C的过程中，电场力做功，克服重力做功，根据动能定理得 代入数据，解得 （2）在C点，支持力提供向心力，根据牛顿第二定律 则 根据牛顿第三定律小球对轨边C点的压力为0.4N。 2、（2020-2021学年·湖北省广水市一中高二上学期期中）一束电子流在经U=5 000 V的加速电场加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d=1.0 cm，板长l=5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？ 【答案】400V 【解析】 设极板间电压时，电子能飞离平行板间的偏转电场。在加速过程中，由动能定量得 ① 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动 L=v0t② 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度 ③ 偏转距离 y=at2④ 能飞出的条件为 y≤⑤ 由①②③④⑤式联立解得 U′≤=400 V 3、（2020-2021学年·湖北省广水市一中高二上学期期中）两块竖直放置的平行金属大平板A、B，相距d，两极间的电压为U，一带正电的质点从两板间的M点开始以竖直向上的初速度v0运动，当它到达电场中某点N点时，速度变为水平方向，大小仍为v0 ，如图所示。求M、N两点问的电势差。（忽略带电质点对金属板上电荷均匀分布的影响） 【答案】 【解析】 质点在竖直方向做竖直上抛运动，从M点到N点，竖直初速度为v0，末速度为0。由匀变速直线运动规律可得 质点在水平方向做匀加速直线运动，从M点到N点，竖直初速度为0，末速度为 v0。 由匀变速直线运动规律可得 联立可得 M、N两点问的电势差为 4、（2020-2021学年·湖北省广水市一中高二上学期期中）如图所示，半径为R的环状非金属管竖直放置，AB为该环的水平直径，且管的内径远小于环的半径，环的AB以下处于水平向左的匀强电场中。现将一质量为m，带电量为q的小球从管中A点由静止释放，小球恰好能通过最高点C，求： (1)匀强电场的场强E； (2)小球第二次通过C点时，小球对管壁压力的大小和方向。 【答案】(1) ；(2) ，方向向上 【解析】 (1)据题可知小球恰好能通过最高点，在点由重力与支持力提供其向心力，根据牛顿第二定律得： 从到的过程，由动能定理得： 解得： (2)设小球第二次通过点时速度为，根据动能定理得： 在点，根据牛顿第二定律有： 解得： 根据牛顿第三定律得小球对管壁压力的大小为，方向向上。 5、（2020-2021学年·吉林省长春市五中高二上学期期中）一束电子流经U1＝5 000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，两极板间电压U2＝400 V，两极板间距离d＝2.0 cm，板长L1＝5.0 cm。 (1)求电子在两极板间穿过时偏移量y； (2)若平行板的右边缘与屏的距离L2＝5 cm，求电子打在屏上的位置与中心O的距离Y（O点位于平行板水平中线的延长线上）； (3)若另一个质量为m（不计重力）的二价负离子经同一电压U1加速，再经同一偏转电场射出，则其射出偏转电场的偏移量y′和打在屏上的偏移量Y′各是多大？ 【答案】(1) 0.25 cm；(2) 0.75 cm ；(3)0.25 cm ，0.75 cm 【解析】 (1)电子加速过程，由动能定理得 ① 进入偏转电场，电子在平行于极板的方向上做匀速运动， L1＝v0t② 在垂直于极板的方向上做匀加速直线运动，加速度为 ③ 偏移距离 ④ 由①②③④得 代入数据得 y＝0.25 cm (2)由于平抛运动速度的反向延长线恰好过水平位移的中点，且离开电场后做匀速直线运动如图，由几何关系知 可得 代入数据得 Y＝0.75 cm (3)由于 ， 偏移量与粒子的质量m和电荷量q无关，故二价负离子经同样装置后 y′＝y＝0.25 cm，Y′＝Y＝0.75 cm 6、（2020-2021学年·四川省阆中中学高二上学期期中）如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为mg，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为，重力加