课时跟踪检测(12)带电粒子在电场中的运动（Word练习）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（人教版2019）

课时跟踪检测（十二）带电粒子在电场中的运动 A级——学考达标 1．质量和电荷量不同的带电粒子，在电场中由静止开始经相同电压加速后(　 ) A．比荷大的粒子速度大，电荷量大的粒子动能大 B．比荷大的粒子动能大，电荷量大的粒子速度大 C．比荷大的粒子速度和动能都大 D．电荷量大的粒子速度和动能都大 解析：选A　根据动能定理得qU＝mv2，解得v＝，根据上式可知，在电场中由静止开始经相同电压加速后，比荷大的粒子速度v大，电荷量q大的粒子动能大，但速度不一定大，故A正确，B、C、D错误。 2．(多选)一个只受静电力的带电微粒进入匀强电场，则该微粒的(　 ) A．运动速度必然增大 B．动能可能减小 C．运动加速度肯定不为零 D．一定做匀加速直线运动 解析：选BC　带电微粒在电场中只受静电力作用，加速度不为零且恒定，C正确；微粒可能做匀变速直线运动或匀变速曲线运动，D错误；微粒做匀加速直线运动时，速度增大，动能变大，做匀减速直线运动时，速度、动能均减小，A错误，B正确。 3．一束带电粒子以相同的速率从同一位置，垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有粒子的运动轨迹都是一样的，这说明所有粒子(　 ) A．都具有相同的质量 B．都具有相同的电荷量 C．电荷量与质量之比都相同 D．互为同位素 解析：选C　根据沿电场方向上偏移的距离y＝·2，所有粒子轨迹相同，v0相同，则一定相同。故选C。 4.(2023·青岛高二质检)如图为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空。A为发射电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度为v。下列说法中正确的是(　 ) A．如果A、K间距离不变而电压变为2U，则电子离开K时的速度仍为v B．如果A、K间距离不变而电压变为2U，则电子离开K时的速度变为2v C．如果A、K间距离减半而电压仍为U，则电子离开K时的速度仍为v D．如果A、K间距离加倍而电压仍为U，则电子离开K时的速度变为v 解析：选C　电子在示波管中只受静电力作用，静电力做功W＝qU，由动能定理得qU＝mv2。如果A、K间距离不变而电压变为2U，则静电力做功为原来的两倍，故电子离开K时的动能为原来的两倍，速度v′＝v，故A、B错误；如果A、K间距离减半而电压仍为U，则静电力做功不变，故电子离开K时的动能不变，速度不变，故C正确；如果A、K间距离加倍而电压仍为U，则静电力做功不变，故电子离开K时的动能不变，速度不变，故D错误。 5.(2023·汕头高二期末)(多选)如图，质量相同的带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入匀强电场中，P从平行板间正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们都打到上极板同一点，不计粒子重力，则(　 ) A．它们运动的时间相同 B．它们运动的加速度不相等 C．它们所带的电荷量相同 D．静电力对它们做负功，且做的功相等 解析：选AB　运动时间为t＝，由于x、v0相等，故运动时间相等，A正确；根据y＝at2，可得a＝，Q的加速度是P的两倍，B正确；根据qE＝ma可知，Q的电荷量是P的两倍，C错误；由W＝qEd，静电力对两粒子均做正功，且对Q做的功是P的4倍，D错误。 6．如图是示波管的示意图，从电子枪发出的电子通过两对偏转电极，如果偏转电极不加电压，则电子沿直线打在荧光屏的中心O。当在两对偏转电极上同时加上电压后，电子将偏离中心打在某个位置，现已标出偏转电极所加电压的正负极，从示波管的右侧来看，电子可能会打在荧光屏上哪一位置(　 ) A．1位置　　　　　　　 B．2位置 C．3位置 D．4位置 解析：选B　根据两对偏转电极所加电压可知，竖直方向的电场方向由Y指向Y′，则电子向Y方向偏转，水平方向的电场方向由X′指向X，则电子向X′方向偏转，因此电子可能会打在荧光屏上的2位置，选项B正确。 7.如图所示，质子(11H原子核)和α粒子(24He原子核)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(不计粒子重力)，则这两个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　由侧位移y＝·和初动能Ek0＝mv02，得y＝，可知y与q成正比，故质子和α粒子的侧位移之比为1∶2，B正确。 8.如图所示，电子在电压为U1的加速电场中由静止开始运动，然后，射入电压为U2的两块平行板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，在下述四种情况中，一定能使电子侧移的距离变大的是(　 ) A．U1增大，U2减小 B．U1、U2均增大 C．U1减小，U2增大 D．U1、U2均减小 解析：选C　设电子被加速后获得的速度为v0，则由动能定理得qU1＝mv02，电子在电场中偏转所用时间t＝，设电子在平行板间的加速度为a，由牛顿第二定律得a＝＝，由以上各式可得y＝at2＝··＝，当U2增大，U1减小时，y增大，故C正确。 9.加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为8×106 m/s，进入漂移管E时速度为1×107 m/s，电源频率为1×107 Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的。质子的比荷取1×108 C/kg。求： (1)漂移管B的长度； (2)相邻漂移管间的加速电压。 解析：(1)根据周期和频率的关系T＝得 T＝＝10－7 s。 设漂移管B的长度为xB，则 xB＝vB＝0.4 m。 (2)设相邻漂移管间的电压为U，则质子由B到E的过程中根据动能定理得 3qU＝mvE2－mvB2， 解得U＝6×104 V。 答案：(1)0.4 m　(2)6×104 V B级——选考进阶 10．(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。 11．(多选)有一种电荷控制式喷墨打印机，它的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室带上电后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符。不考虑墨汁微粒的重力，为使打在纸上的字迹缩小(偏转距离减小)，下列措施可行的是(　 ) A．减小墨汁微粒的质量 B．增大偏转电场两板间的距离 C．减小偏转电场的电压 D．减小墨汁微粒的喷出速度 解析：选BC　微粒以一定的初速度垂直射入偏转电场做类平抛运动，水平方向：L＝v0t；竖直方向：y＝at2，加速度：a＝，联立解得：y＝，要缩小字迹，就要减小微粒通过偏转电场的偏转距离y。由上式分析可知，采用的方法有：增大墨汁微粒的质量、增大偏转电场两板间的距离、减小偏转极板间的电压、增大墨汁微粒的喷出速度，故A、D错误，B、C正确。 12.(2023·衡水中学月考)(多选)一束α粒子(带正电)沿两平行金属板中心轴线射入板间的匀强电场后，分成a、b、c三束，如图所示，则(　 ) A．初速度比较，va<vb<vc B．板内运动时间比较，ta＝tb<tc C．动能增加量比较，ΔEka＝ΔEkb>ΔEkc D．电势能变化量的大小比较，ΔEpa>ΔEpb＝ΔEpc 解析：选AC　α粒子在匀强电场中受到沿垂直于极板方向的静电力作用，在垂直于极板方向做初速度为零的匀加速直线运动，在平行于极板的方向不受力而做匀速直线运动。在垂直于极板方向，由y＝at2得t＝∝，由于ya＝yb>yc，则ta＝tb>tc；在平行于极板方向，由x＝v0t得v0＝，对于a、b，由于xa<xb，ta＝tb，则va<vb，对于b、c，由于xb＝xc，tb>tc，则vb<vc，故有va<vb<vc；电势能变化量的大小等于静电力做功的大小，则ΔEp＝qEy∝y，得ΔEpa＝ΔEpb>ΔEpc；动能增加量等于静电力做的功，则ΔEka＝ΔEkb>ΔEkc，故A、C正确，B、D错误。 13.(2023·福建泉州检测)如图所示，电子在电势差为U0的加速电场中，从左极板由静止开始运动，经加速电场加速后从右板中央垂直射入电势差为U的偏转电场中，经偏转电场偏转后打在竖直放置的荧光屏M上，整个装置处在真空中，已知电子的质量为m，电荷量为－e，偏转电场的板长为L1，板间距离为d，光屏M到偏转电场极板右端的距离L2，求： (1)电子从加速电场射入偏转电场的速度v0； (2)电子飞出偏转电场时的偏移距离y； (3)电子飞出偏转电场时偏转角的正切值； (4)电子打在荧光屏上时到中心O的距离Y。 解析：(1)电子在加速电场中运动过程，由动能定理得eU0＝mv02 解得v0＝。 (2)电子在偏转电场中做类平抛运动，沿初速度方向有：L1＝v0t 垂直初速度方向有：y＝at2＝t2 联立解得y＝。 (3)电子飞出偏转电场时偏转角的正切值为 tan θ＝＝＝＝。 (4)电子离开偏转电场时速度的反向延长线经过中轴线的中点，根据相似三角形得： ＝，解得Y＝。 答案：(1)　(2)　(3)　(4) 6 学科网（北京）股份有限公司 $$