检测评价(8) 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（粤教版2019）

6 / 6 “四翼”检测评价（八） 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(11H)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.如图所示为某电场中的一条电场线，在a点由静止释放一个正电荷(重力不能忽略)，到达b时速度恰好为零，则(　 ) A．电场线的方向一定竖直向下 B．该电场一定是匀强电场 C．该电荷从a→b做变加速运动 D．该电荷在a点受到的电场力一定比在b点受到的电场力小，且b点的场强最大 解析：选C　在a点由静止释放电荷，到达b点时速度恰好为零，可知该电荷先加速后减速，所受电场力与重力方向相反，因电荷为正电荷，则电场力的方向与电场线方向相同，故电场线的方向向上，故A错误；由于电荷在a点由静止释放后先加速，到达b点速度也为零，可知电荷开始时受到的重力大于电场力，后来电场力大于重力，该电荷从a→b做变加速运动，该电场一定不是匀强电场，故B错误，C正确；从a到b先加速后减速，可知电荷在a点受到的重力大于电场力，在b点电场力大于重力，所以电荷在b点受到的电场力一定大于电荷在a点受到的电场力，所以b点场强一定大于a点场强，但从a→b过程，b点的场强不一定是最大，故D错误。 5．(2023·全国甲卷)在一些电子显示设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚集。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是(　 ) 解析：选A　运动中的物体所受合力应指向运动轨迹凹侧，结合电子受到的电场力及电子的运动轨迹进行分析，可知A正确，B、C、D错误。 6. 如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后，分别抵达B、C两点，若AB＝BC，则它们带电荷量之比q1∶q2等于(　 ) A．1∶2 B．2∶1 C．1∶ D．∶1 解析：选B　带电液滴在匀强电场中偏转，竖直方向有h＝gt2，水平方向有l＝t2，联立可得q＝，所以有＝，B正确。 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知质子运动到下极板所需的时间不变，由x＝v0t知到达下极板时质子的水平位移变为原来的2倍，正好落到下板边缘，B正确；当板间电压变为时，板间场强变为原来的，质子所受的电场力变为原来的，加速度变为原来的，根据y＝＝at2知质子运动到下极板所需时间为原来的倍，由x＝v0t知到达下极板时质子的水平位移为原来的倍，所以质子不能落到下板边缘，C错误；竖直移动上板，使板间距变为2d，则板间场强变为原来的，由C项分析知质子运动到下极板所需时间为原来的倍，水平位移为原来的倍，质子不能落到下板边缘，D错误。 9.如图所示，边长为L的正方形区域ABCD内存在着沿AD方向的匀强电场。电荷量为q、动能为Ek的带电粒子从A点沿AB方向进入电场，恰好从BC的中点离开电场，不计粒子重力。求： (1)电场强度的大小E； (2)粒子离开电场时的动能Ek1。 解析：(1)设粒子的初速度为v0，则Ek＝mv02，粒子在AB方向上做匀速直线运动，有L＝v0t，粒子在AD方向上做初速度为0的匀加速直线运动，有L＝at2，根据牛顿第二定律有a＝，由以上各式解得E＝。 (2)根据动能定理，有qE·L＝Ek1－Ek，解得Ek1＝2Ek。 答案：(1)　(2)2Ek 组—重应用·体现创新 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)如图所示，将氘核(12H)和氦核(24He)混合体从加速电压为U1的加速电场中的P点由静止释放，被加速后从B板的小孔射出沿C、D间的中线进入偏转电压为U2的偏转电场，两种粒子都能够从偏转电场的另一端射出。如果不计重力的影响，以下判断中正确的是(　 ) A．氘核(H)和氦核(He)偏转位移y相等 B．氘核(H)偏向角θ更小 C．氦核(He)射出偏转电场时的动能更大 D．氦核(He)射出偏转电场时的速度更大 解析：选AC　在加速电场中，根据动能定理qU1＝mv12，在偏转电场中，设电容器的长度为L，宽度为d，则y＝at2 ，L＝v1t，a＝，联立得y＝，tan θ＝＝可知，偏转位移y和偏向角θ均相等，故A正确，B错误；根据动能定理qy＝Ek－mv12得Ek＝qU1＋qy，由于氦核电荷量更大，所以氦核(He)射出偏转电场时的动能更大，故C正确；由Ek＝mv22得v2＝，由于氘核与氦核的比荷相等，则二者射出偏转磁场时的速度相等，故D错误。 12．如图，在某示波管中从炽热金属丝射出的电子流(初速度不计)，经加速电压U1加速后，在S处沿水平方向垂直电场飞入平行板间，若两板间的电压为U2，板间距离为d，板长为l。已知电子质量为m，电荷量为e。若电子能飞出偏转电场，求： (1)电子离开加速电场时的速度v0的大小； (2)电子经过偏转电场的时间t； (3)电子经过偏转电场的竖直位移y。 解析：(1)由动能定理可得U1e＝mv02 解得v0＝。 (2)电子经过偏转电场的时间t＝＝l。 (3)电子经过偏转电场的竖直位移y＝at2＝·2＝。 答案：(1) 　(2)l　(3) 13．真空室中有如图甲所示的装置，电极K持续发出的电子(初速不计)经过电场加速后，从小孔O沿水平放置的偏转极板M、N的中心轴线OO′射入。M、N板长均为L，间距为d，偏转极板右边缘到荧光屏P(足够大)的距离为s。M、N两板间的电压UMN随时间t变化的图线如图乙所示。调节加速电场的电压，使得每个电子通过偏转极板M、N间的时间等于图乙中电压UMN的变化周期T。已知电子的质量、电荷量分别为m、e，不计电子重力。 (1)求电子经加速电场加速后的速度v0； (2)求加速电场的电压U1； (3)欲使不同时刻进入偏转电场的电子都能打到荧光屏P上，求图乙中电压U2的范围。 解析：(1)电子经加速电场加速后水平方向做匀速直线运动，速度v0＝。 (2)根据eU1＝mv02 加速电场电压U1＝。 (3)t＝0时刻进入偏转电场的电子，先做类平抛运动，后做匀速直线运动，射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y最大 y1＝×2，y2＝2y1，y1＋y2≤ 得U2≤。 答案：(1)　(2)　(3)U2≤ 学科网（北京）股份有限公司 $$