【考前提分】2023-2024学期高二物理期末专题复习：带电粒子在电场中的偏转（人教版）含答案解析

2023—2024学年度高二上学期高二物理期末专题复习 带电粒子在电场中的运动 一、解答题 1．充电后平行板电容器水平放置，如图所示，两板间距离5㎝，在距下板2㎝处有一质量2mg的不带电的小球由静止开始下落，小球与下板碰撞时获得2×10-8C的负电荷,并能反跳到离下板4㎝高处,设小球与下板碰撞无机械能损失,已知上板带电量为＋1×10-6C,试求板间场强E的大小和电容器的电容C． 2．如图甲所示，A和B是真空中、面积很大的平行金属板，O是一个可以连续产生粒子的粒子源，O到A、B的距离都是l。现在A、B之间加上电压，电压UAB随时间变化的规律如图乙所示。已知粒子源在交变电压的一个周期内可以均匀产生大量粒子，粒子质量为m、电荷量为-q。这种粒子产生后，在电场力作用下从静止开始运动。设粒子一旦碰到金属板，它就附在金属板上不再运动，且电荷量同时消失，不影响A、B板电势。不计粒子的重力，不考虑粒子之间的相互作用力。已知上述物理量l=0.6m，U0=1.2×103V，T=1.2×10-2s，m=5×10-10kg，q=1×10-7C。 在t=0时刻出发的微粒，会在什么时刻到达哪个极板？ （2）在0~T/2范围内，哪段时间内产生的微粒能到达B板？ （3）到达B板的微粒中速度最大为多少？ 3．如图所示，一对平行金属极板与电源保持相连，两板间电压为U，金属板长为L，两板之间距离为。有一比荷为k的带正电粒子，沿两板的中线从O点以初速度射入平行金属极板间，求： （1）通过计算说明，粒子将打在极板何处； （2）若要使得带电粒子恰从下极板边沿射出，需将下极板向下平移s，试写出s与L需满足的关系式（化成“”形式）。 4．如图所示，水平放置的两块平行金属板长L=5.0cm，两板间距d=1.0cm，两板间电压为90V，且上板为正，一个电子沿水平方向以速度v0=2.0×107m/s，从两板中间射入，求： （1）电子离开金属板时的偏转位移是多少？ （2）电子离开电场后，打在屏上的P点，若S=10cm，求OP的距离；（电子质量me=0.90×10-30kg） 5．如图所示，一个带电粒子（不计重力），从图中的A点以速度vA，竖直向上进入一个水平方向的匀强电场中，粒子运动到B点时，速度方向与电场方向成θ角。已知该粒子的质量为m，带电量为q，电场强度为E。求: （1）粒子在B点的速度大小vB； （2）粒子从A点运动到B点的时间t； （3）A、B两点间的电势差UAB。 6．如图所示，A为粒子源，F为荧光屏。在A和极板B间的加速电压为，在两水平放置的平行导体板C、D间加有偏转电压。现分别有质子和粒子（氦核）由静止从A发出，经加速后以水平速度进入C、D间，忽略粒子所受的重力，它们能打到F的同位置上吗？为什么？ 7．如图所示，一平行板电容器水平放置，板间距离为d，上下极板开有一小孔，四个质量均为m、带电荷量均为q的带电小球，其间用长均为的绝缘轻轩相连，处于竖直状态，今使下端小球恰好位于小孔中，且由静止释放，让四球竖直下落。当下端第二个小球到达下极板时，速度恰好为零。重力加速度为g，（仅两极板间存在电场）试求∶ （1）两极板间的电压； （2）小球运动的最大速度。 8．电子静止释放于加速电场左极板处，加速电压，经加速后电子进入偏转电场，且距下极板，偏转电压（未知），极板长，间距，已知电子质量m和电量e，距偏转场右侧处竖直放置一荧光屏，不计电子重力，试求： （1）当电子刚好打在下极板的正中央时，所加的偏转电压为多少？ （2）当时，电子刚好能从下极板边缘打出并打在屏上时，此时所加是多少？ （3）若已知，可使得电子打在屏上，电子在屏上的偏转距离？    9．如图所示，两平行金属板水平放置，两板间距为，上板带正电荷、下板带负电荷，且两极板带电量相同。上板中间开有一小孔，小孔正上方有长度为的绝缘轻杆，轻杆两端各固定一个带电小球和质量为，带电何量的质量为，带电荷量。开始轻杆竖直，到小孔的距离为，然后两球由静止释放，在下降过程巾轻杆始终保持竖直。已知两板间电压为重力加速度，不计空气阻力。求： （1）小球的最大速度； （2）小球下降的最大距离（两小球始终没有接触两金属板）。    10．如图所示，长为的平行板电容器上极板带正电，从上极板的端点点以水平初速度向右射入一个质量为，带电荷量为的粒子，当它的水平速度与竖直速度的大小之比为时，恰好从下端点射出，粒子重力不计。求： （1）平行板电容器两极板间的距离； （2）两极板间的电场强度的大小。 11．如图所示，一个质量为m=2.0×10-11 kg、电荷量q=1.0×10-5 C的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经电压为U1=400 V的加速电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中。金属板长L=20 cm，两板间距d=10 cm。 （1）