10.5 带电粒子在电场中的运动（分层作业）-【上好课】高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第5节 带电粒子在电场中的运动 1、 带电粒子在匀强电场中的直线运动 1．（2022·福建·上杭一中高二开学考试）（多选）某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗，在这种疗法中，质子先按加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，杀死细胞。如图所示，若质子的加速长度d，要使质子由静止被匀加速到v，已知质子的质量为m，电量为e，则下列说法正确的是（　　） A．由以上信息可以推算该加速电场的电压 B．由以上信息可以推算该加速电场的电场强度 C．由以上信息不可以推算质子加速后的电势能 D．由以上信息可以判断出运动过程中质子所受电场力做正功，电势能增加 2．粒子直线加速器在科学研究中发挥着巨大的作用，简化如图所示：沿轴线分布O（为薄金属环）及A、B、C、D、E5个金属圆筒（又称漂移管），相邻漂移管分别接在高压电源MN的两端，O接M端。质子飘入（初速度为0）金属环O轴心沿轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同。质子电量为e，质量为m，不计质子经过狭缝的时间，则（　　） A．质子从圆筒E射出时的速度大小为 B．圆筒E的长度为T C．MN所接电源是直流恒压电源 D．金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为 3．（2022·江苏南京·高二开学考试）如图甲所示，电子静止在两平行金属板A、B间的a点，t=0时刻开始A板电势按如图乙所示规律变化，则下列说法中正确的是（　　） A．在t2时刻，电子的位移最大 B．在t2时刻，电子的动能最大 C．电子能从小孔P飞出，且飞出时的动能不大于eU0 D．电子不可能在t2~t3时间内飞出电场 4．（2022·浙江·模拟预测）如图，在倾角为37°的绝缘斜面AB段，有垂直斜面向下的匀强电场E。质量，电荷量为的物体（视为质点），以初速度从A开始下滑，经过斜面底端C点后进入绝缘水平面运动，直到停止在D处，已知物体与斜面、水平面的动摩擦因数均为。已知，，物体经过C时没有能量损失，求： （1）物体到达C时的瞬时速度； （2）斜面AB段的长度； （3）从A点运动到D点总时间。 2、 带电粒子在匀强电场中的曲线运动 5．某种类型的示波管工作原理如图所示，电子先经过电压为的直线加速电场，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，板长为L，把叫示波器的灵敏度，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 C．当、L增大，d不变，示波器的灵敏度一定减小 D．当L变为原来的两倍，d变为原来的4倍，不变，示波器的灵敏度增大 6．如图所示，电子从A点由静止出发被U1=5 000V 的电压加速后，从B孔沿平行板间的中线垂直射入匀强偏转电场，若两极板间距d=1.0cm，极板的长度L=5.0cm，要使电子能从两极板间飞出，求两个极板上所加电压U2的最大值。 7．光刻机是半导体行业中重中之重的利器，我国上海微电子装备公司（SMEE）在这一领域的技术近年取得了突破性进展。电子束光刻技术原理简化如图所示，电子枪发射的电子经过成型孔后形成电子束，通过束偏移器后对光刻胶进行曝光。某型号光刻机的束偏移器长L=0.04m，间距也为L，两极间有扫描电压，其轴线垂直晶圆上某芯片表面并过中心O点，芯片到束偏移器下端的距离为。若进入束偏移器时电子束形成的电流大小为，单个电子的初动能为Ek0=1.6×10-14J，不计电子重力及电子间的相互作用力，忽略其他因素的影响，电子到达芯片即被吸收。 （1）若扫描电压为零，电子束在束偏移器中做何种运动？电子束到达芯片时的落点位置？ （2）若扫描电压为零，且It=Ne（N为电子个数），求O点每秒接收的能量E?（e=1.6×10-19C） （3）若某时刻扫描电压为15kV，则电子束到达芯片时的位置离O点的距离为多少？ 8．（2022·广东·华南师大附中高二期末）如图所示，半径为R的光滑圆弧轨道竖直固定放置，所在空间存在一竖直向下的匀强电场，且与电容器间的电场互不影响。一带电小球以一定的初速度从圆弧轨道顶端开始沿轨道运动，最终小球恰好不脱离圆弧轨道以水平速度v0飞出，随即沿平行板电容器中线水平飞入两平行板间的电场，在电容器中做匀速直线运动，当小球运动到某一点P处时立即将上板向上平移Δd=2cm，小球刚好从金属板右端飞出。已知电容器两极板间距离为d=8cm，板长为L=25cm，接在恒压电源上，重力加速度g取10m/s2。 （1）若小球的质量为m，电量为q，请判断小球的电性（不需要说明理由），并写出竖直向下的匀强电场的电场强度E的表达式； （2）若v0=0.5m/s，求小球从射入电容器到运动至P点所用的时间t（不考虑电容器充放电的时间）。 3、