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“四翼”检测评价(九)带电粒子在电场中的运动
组—重基础·体现综合
1.如图所示,在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动,则关于电子到达Q板时的速度,下列说法正确的是( )
A.两板间距离越大,加速的时间就越长,获得的速度就越大
B.两板间距离越小,加速度就越大,获得的速度就越大
C.与两板间距离无关,仅与加速电压有关
D.以上说法均不正确
解析:选C 电子由P板到Q板的过程中,静电力做功,根据动能定理eU=mv2,得v=,电子到达Q板时的速度大小只与加速电压有关,与两板间距离无关,C正确。
2.在空间有正方向水平向右、大小按如图所示的图线变化的电场,位于电场中A点的电子在t=0时速度为零,在t=1 s时,电子离开A点的距离大小为l。那么在t=2 s时,电子将处在( )
A.A点 B.A点左方l处
C.A点右方2l处 D.A点左方2l处
解析:选D 粒子在第1 s内做初速度为零的匀加速直线运动,第2 s内做末速度为零的匀减速直线运动,加速度大小相等,由于电子带负电,故一直向左运动,t=2 s时电子距离A点为2l,故选D。
3.如图所示,质子(H)和α粒子(He),以相同的初动能垂直射入偏转电场(不计粒子重力),则质子和α粒子射出电场时的侧位移y之比为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.2∶1 D.1∶4
解析:选B 粒子进入电场后,做类平抛运动,根据牛顿第二定律可得a=,粒子射出电场时的侧位移y=at2,电场中水平方向有t=,联立,可得y==,依题意可知两粒子的初动能相同,电场强度E和极板长度L相同,则y与q成正比,质子和α粒子电荷量之比为1∶2,则侧位移y之比为1∶2,B正确,A、C、D错误。
4.(2023·浙江6月选考)某带电粒子转向器的横截面如图所示,转向器中有辐向电场。粒子从M点射入,沿着由半径分别为R1和R2的圆弧平滑连接成的虚线(等势线)运动,并从虚线上的N点射出,虚线处电场强度大小分别为E1和E2,则R1、R2和E1、E2应满足( )
A.= B.=
C.= D.=
解析:选A 带电粒子在电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,则有qE1=m,qE2=m,联立可得=,故选A。
5.如图所示,平行板电容器的极板倾斜放置,直线PM为平行板电容器的中心线,P、M两点位于电容器的边沿,电容器两极板间的电场视为匀强电场。现有一带电液滴从P点射入电容器两极板间,结果恰好沿直线运动到M点。不计空气阻力。液滴在从P点运动到M点的过程中( )
A.做匀减速直线运动 B.做匀加速直线运动
C.电势能增加 D.电势能减少
解析:选B 一带电液滴从P点射入电容器两极板间,结果恰好沿直线运动到M点。受力分析如图,合力沿PM向下,电容器与水平面倾角为θ,加速度为a==gsin θ,所以液滴在从P点运动到M点的过程中,做匀加速直线运动,故B正确,A错误;由于电场力不做功,故电势能不变,故C、D错误。
6.(2023·全国乙卷)(多选)在O点处固定一个正点电荷,P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球,小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动,其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点,OP > OM,OM=ON,则小球( )
A.在运动过程中,电势能先增加后减少
B.在P点的电势能大于在N点的电势能
C.在M点的机械能等于在N点的机械能
D.从M点运动到N点的过程中,电场力始终不做功
解析:选BC 由题意知,OP>OM,OM=ON,则根据点电荷的电势分布情况可知φM=φN > φP,则带负电的小球在运动过程中,电势能先减小后增大,且EpP > EpM=EpN,则带负电的小球在M点的机械能等于在N点的机械能,A错误,B、C正确;从M点运动到N点的过程中,电场力先做正功后做负功,D错误。
7.(多选)示波管的构造如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的( )
A.极板X应带正电 B.极板X′应带正电
C.极板Y应带正电 D.极板Y′应带正电
解析:选AC 根据亮斑的位置,电子偏向XY区间,说明电子受到电场力作用发生了偏转,因此极板X、极板Y均应带正电,故A、C正确,B、D错误。
8.如图所示,平行板电容器板间电压为U,板间距为d,两板间为匀强电场,让质子以初速度v0沿着两板中心线射入,沿a轨迹落到下板的中央,现只改变其中一条件,让质子沿b轨迹落到下板边缘,则可以将( )
A.开关S断开
B.初速度变为2v0
C.板间电压变为
D.竖直移动上板,使板间距变为2d
解析:选B 开关S断开,电容器所带电荷量不变,电容器的电容不变,则电容器两极板间电压不变,质子仍落到下板的中央,A错误;将初速度变为2v0,质子加速度不变,根据y==at2知质子运动到