第十章 5 带电粒子在电场中的运动（课时练习）-2022-2023学年高二新教材物理必修第三册【勤径学升·同步练测】（人教版）

5．带电粒子在电场中的运动 [对应素能提升训练第22页] 1．质子(H)、α粒子(He)、钠离子(Na＋)三个粒子分别从静止状态经过电压为U的同一电场加速后，获得动能最大的是(　　) A．质子(H)　　 B．α粒子(He) C．钠离子(Na＋)　　 D．都相同 解析　qU＝mv2－0，U相同，α粒子带的正电荷多，电荷量最大，所以α粒子获得的动能最大，故B正确。 答案　B 2．如图所示，一个平行板电容器充电后与电源断开，从负极板处静止释放一个电子(不计重力)，设其到达正极板时的速度为v1，加速度为a1。若将两极板间的距离增大为原来的2倍，再从负极板处静止释放一个电子，设其到达正极板时的速度为v2，加速度为a2，则(　　) A．a1∶a2＝1∶1，v1∶v2＝1∶2 B．a1∶a2＝2∶1，v1∶v2＝1∶2 C．a1∶a2＝2∶1，v1∶v2＝∶1 D．a1∶a2＝1∶1，v1∶v2＝1∶ 解析　电容器充电后与电源断开，再增大两极板间的距离时，场强不变，电子在电场中受到的电场力不变，故a1∶a2＝1∶1。由动能定理Ue＝mv2得v＝，因两极板间的距离增大为原来的2倍，由U＝Ed知，电势差U增大为原来的2倍，故v1∶v2＝1∶。 答案　D 3．如图所示，带电荷量之比为qA∶qB＝1∶3的带电粒子A、B，先后以相同的速度从同一点水平射入平行板电容器中，不计重力，带电粒子偏转后打在同一极上，水平飞行距离之比为xA∶xB＝2∶1，则带电粒子的质量之比mA∶mB以及在电场中飞行的时间之比tA∶tB分别为(　　) A．1∶1，2∶3　　 B．2∶1，3∶2 C．1∶1，3∶4　　 D．4∶3，2∶1 解析　粒子在水平方向上做匀速直线运动x＝v0t，由于初速度相同，xA∶xB＝2∶1，所以tA∶tB＝2∶1，竖直方向上粒子做匀加速直线运动y＝at2，且yA＝yB，故aA∶aB＝t∶t＝1∶4。而ma＝qE，m＝，＝·＝×＝。综上所述，D正确。 答案　D 4．在如图甲所示的平行板电容器A、B两板上加上如图乙所示的交变电压，开始时B板的电势比A板的高。这时在两板中间的电子由静止在静电力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下列说法正确的是(不计电子重力)(　　) A．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性运动 B．电子一直向A板运动 C．电子一直向B板运动 D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性运动 解析　由运动学和动力学规律可画出如图所示的v－t图像，可知电子一直向B板运动，C正确。 答案　C 5．图甲为示波管的原理图。如果在电极YY′之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上看到的图形是(　　) 解析　由于电极XX′之间所加的是扫描电压，电极YY′之间所加的电压为信号电压，所以荧光屏上会看到B选项所示的图形。 答案　B 6．如图所示，在xOy平面的第一象限内有与y轴平行的有界匀强电场。一电子以垂直于y轴的初速度v0从P(0，2L)点射入电场中，并从A(2L，0)点射出电场。已知电子的电荷量大小为e，质量为m，不计电子的重力。求： (1)第一象限内电场的方向； (2)电子从P点运动到A点的时间； (3)匀强电场的电场强度大小。 解析　(1)因电子做类平抛运动向下偏转，则其所受电场力沿y轴负方向，电子带负电，受力方向和电场强度的方向相反，故第一象限的电场强度沿y轴正方向。 (2)电子从P点运动到A点受恒力与初速度垂直，做类平抛运动，水平方向为匀速直线运动2L＝v0t 可得运动时间为t＝。 (3)电子在竖直方向做匀加速直线运动，有 2L＝at2， a＝， 联立可得E＝。 答案　(1)沿y轴正方向　(2)　(3) 7．(多选)如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板，如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)(　　) A．使初速度减为原来的 B．使M、N间电压加倍 C．使M、N间电压增加到原来的4倍 D．使初速度和M、N间的电压都减为原来的 解析　由题意知，带电粒子在电场中做减速运动，在粒子恰好能到达N极时，由动能定理得：Uq＝mv。要使粒子到达两极板中间后返回，设此时两极板间电压为U1，粒子的初速度为v1，则由动能定理得：q＝mv，联立两式解得：＝，可知B、D都符合等式要求，故A、C错误，B、D正确。 答案　BD 8．在地面附近，存在着一个有界电场，边界MN将空间分成左右两个区域，在右区域中有水平向左的匀强电场，在右区域中离边界MN某一位置水平地面由静止释放一个质量为m的带电滑块(滑块的电荷量始终不