2.4 带电粒子在电场中的运动2 同步练习-2024-2025学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第5讲 带电粒子在电场中的运动（2） 1、 组合电场 例题1：真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，平行金属板C、D之间有偏转电场。今有质子、粒子He，均由A板从静止开始，被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后从偏转电场C、D间穿出。重力忽略不计。则下列判断中正确的是（　　） A．两种粒子在C、D板间运动的时间相同 B．两种粒子的运动轨迹相同 C．质子、粒子He在偏转电场中的加速度之比为1：2 D．偏转电场的电场力对质子、粒子He做功之比为1：4 拓展与延伸1：（多选）喷墨打印机可以简化成由加速电场和偏转电场组成的，如图所示。不同的带负电粒子在电压为的电场中，静止开始加速后从M孔射出，然后射入电压为的平行金属板间的电场中。和大小保持不变，入射方向与极板平行。在满足带负电粒子能射出平行板电场区域的条件下。不计重力，则下列结论中正确的是（　　） A．若电荷量q相等，则带负电粒子在板间的加速度大小相等 B．若质量m相等，则带负电粒子从M孔射出的速率相等 C．若电荷量q相等，则带负电粒子从M孔射出的动能相等 D．所有带负电粒子经过两个电场后，偏转角度相同 拓展与延伸2：一个电荷量为，质量为的带电粒子，由静止经电压为的加速电场加速后，立即沿中心线垂直进入一个电压为的偏转电场，然后打在垂直于放置的荧光屏上的点，偏转电场两极板间距为，极板长，极板的右端与荧光屏之间的距离也为。整个装置如图示．不计粒子的重力求：粒子出加速电场时的速度； 粒子出偏转电场时的偏移距离； 点到的距离。 拓展与延伸3：如图，静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左，静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知圆弧虚线所在处场强为E0，方向如图所示；离子质量为m、电荷量为q；QN=2d、PN=3d，离子重力不计。 （1）求粒子离开加速度电场时的速度的大小及圆弧虚线对应的半径R的大小； （2）若离子恰好能打在NQ的中点上，求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值； （3）若矩形区域内的电场强度与（2）中的电场强度相同，从A点静止释放离子的电荷量为2q，其他不变，计算打到NQ上的位置。 二、类斜抛 例题2如图所示，空间中存在水平向左的匀强电场，电场强度为E，现有一质量为m，电荷量为q的带电小球以初速度v0竖直向上抛出，当途经最高点时小球的速度大小也为v0，不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　） A．该电场强度大小E= B．该运动过程所用的时间t= C．粒子在该过程中克服电场力做功 D．小球再次到达与初始位置等高的地点时前进的位移大小为 拓展与延伸4：（双选）如图所示，在电场强度方向水平向右的匀强电场中，一质量为m、带电荷量为q的粒子从A点以速度v0竖直向上抛出，粒子运动到B点时速度方向水平，大小为2v0，重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．匀强电场的电场强度大小为 B．粒子在A点的电势能比在B点的电势能大 C．粒子从A点运动到B点机械能增加了 D．小球再次到达与初始位置等高的地点时前进的位移大小为 拓展与延伸5：（双选）如图所示，空间存在一水平向右的匀强电场，场强大小E=500N/C，有一带正电小球，带电量q=1.6×10-4C，质量m=20g，从A点以速度v=5m/s竖直向上抛出，运动过程中经过B、C两点，B为最高点，C与A在同一水平面上，g=10m/s2.。则下列说法正确的是（　　） A．AB间水平距离与BC间水平距离之比为1：3 B．小球从A到C需要2s C．小球从A到C机械能增加0.16J D．小球在B点速度大小为5m/s 拓展与延伸6：如图所示，空间有范围足够大的水平方向的匀强电场，一带电小球从水平地面以大小为v0的速度竖直向上抛出，到达最高点时速度大小为，不计空气阻力。求： (1)小球所受电场力F与重力G的大小之比； (2)小球落地前瞬时速度大小。 三、圆周运动 例题3（多选）如图所示，带电小球用绝缘细线悬挂在O点，在竖直平面内做完整的变速圆周运动，小球运动到最高点时，细线受到的拉力最大。已知小球运动空间存在竖直向下的匀强电场，电场强度为E，小球质量为m，带电量为q，细线长为l，重力加速度为g，则（　　） A．小球带正电 B．电场力大于重力 C．小球运动到最低点时速度最大 D．小球运动过程最小速度至少为 拓展与延伸7：（双选）如图所示，质量为m、带电荷量为的小球（可视为质点）与长为L的绝缘轻绳相连，轻绳另一端固定在O点，整个系统处在与竖直方向夹角为的匀强电场中。已知A、B、C、D、E、F为圆周上的点，为水平直径，为竖直直径，过O点且与的夹角为，当小球绕O点在竖直平面内做半径为L的圆周运动时，小球运动到A点时的速度最小，最小速度为，g为重力加速度的大小，则下列说法正确的是（　　） A．匀强电场的电场强度大小为 B．小球运动到B点时的动能最大 C．小球运动到B点时轻绳拉力的大小为 D．小球运动到F点时的机械能最大 拓展与延伸8：如图所示，水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，半圆形轨道的半径为R。轨道所在空间存在水平向右的匀强电场。现有一质量m的带正电的物体（可视为质点），在水平轨道上的P点由静止释放，已知静电力大小。带电体运动到半圆形轨道的D点时受到轨道给的弹力大小。已知带电体与水平轨道间的动摩擦因数为μ，取重力加速度g，不计空气阻力。求：（结果可以保留根号） （1）带电体运动到D点时的合力FD； （2）释放点P到半圆形轨道最低点B点的距离L1； （3）带电体在半圆轨道上运动过程中对轨道压力的最大值Fm； （4）若带电体第一次经过C点，匀强电场方向突然变为竖直向下。带电体落在水平轨道上的位置到B点的距离L2。 参考答案 例题1：B 拓展与延伸1：CD 拓展与延伸2：（1）8×104（2）3cm（3）9cm 例题2：A 拓展与延伸4：AB 拓展与延伸5：AC 拓展与延伸6：（1）1/2（2）v0 例题3:BD 拓展与延伸7：BD 拓展与延伸8：（1） （2） （3）mg (4)R 学科网（北京）股份有限公司 $$