练案10 10.5 带电粒子在电场中的运动-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理必修第三册同步学习指导(人教版2019)

保持不变,根据E= B板,平行板间的场强E不变,PA两点之间距离PA增大,所 以:变大,即P点的电势变高,故D错误。故选A。 电场力变大,油滴将向上加速运动,故A错误;如果保持与电 12.B 小球处于二力平衡状态,电场力竖直向上,电场强度竖直 源连接,只将两极板非常缓慢地错开一些,则电容器极板电压 得上下两极板间的电势差为V-.P点处在两极板的正中 容器所带电荷量减小.电流计中电流从a流向b.故B正确;如 果断开电源,B板接地,只将B板上移,则电容器所带电荷量 行 $ 强度保持不变,油滴受到的电场力不变,油滴静止不动;由于 油滴所处位置与B板距离变小.之间的电势差变小.则油滴所 处位置电势变小,根据受力平衡可知,油滴带负电,则油滴的 电势能增大,故C错误;如果断开电源,将两极板与静电计相 连,仅将一薄金属板插入两平行金属板A、B之间,则电容器所 把上极板向上平移一小段距离,两极板间的电场强度不变 小球受到的电场力不变,仍处于静止状态,不会向下运动,故 增大,极板间电压减小,静电计指针张角变小,故D错误。故 D错误。故选B。 选B. 8.A 充电过程中随着电容器电荷量的增加,充电电流越来越 练案[10] 小,充满以后电流为零,故A正确,B错误;根据C=得0= 1.B 金属板的电场线由C指向D.沿着电场线电势逐渐降低 设定C板电势为0.则A点的电势为。=-- CU可知,电容器的电容大小不变,则a-V图像是一条过原点 2f.电子在A点 的直线,故C、D错误。故选A 的电势能为Ep.-2-eF,故A错误;闭合开关,一段时间后再 9.C 图甲中,开关接1,则电容器充电,在充电过程中,通过电 流表的电流逐渐减小,故A项错误;图乙中,开关从1到2,电 断开开关,则电容器的电荷量0不变,根据电容的定义式和决 容器开始放电,由充电过程可知,上极板带正电,所以放电时 通过电流表的电流方向为从右到左,故B项错误;图丙为可变 8S 电容器,它是通过改变两极板之间的正对面积来改变电容大 电子,恰能运动到A点后再返回,则有E。=E,所以若要让 小的,故C项正确;图丁中的电容器标有“400V.68uF”字样 电子能够到达D板,可将D板向左平移至A点或A点左侧某 说明该电容器两端电压的最大值为400V,而其电容总是 位置,或者闭合开关,再将D板向左平移至A点或A点左侧某 68F,故D项错误。故选C。 位置,故B正确,C、D错误,故选B 10.C 可变电容器通过改变电介质,改变电容,故A错误;电容 2.B 电子从A到B电场力做负功-Ue,由动能定理-Ue=E 器的一个极板是金属芯线,另一个极板是导电液,故是通过 -E。,解得E.=400eV-300eV-100 eV.故选B 改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的,故B错误; 3.B 设粒子的运动时间为t.粒子1在电场中做类平抛运动,则 有,-l-”,粒子2在电场中做匀加速直线运动, 可变电容器通过改变极板间的距离改变电容,故C正确;可 变电容器通过转动动片改变正对面积,改变电容,故D错误 的正对面积S减小,由于电荷量保持不变,则平行板间的场 强变大,故A正确;由静电计指针的偏转角度,对应测出平行 板间的电压,当静电计的指针偏角变小,B、A两板间的电势 差U.变小,故B错误;金属板A与验电器的金属外壳相连 场时的速度变为2r,则粒子1到达0点正上方所用时间为! 构成等势体,金属外壳接地电势为0,则金属板A的电势始终 为零,即移动金属板A.其电势不会改变,故C错误:由匀引 电场的电场强度与电势差之间关系可得V.=ExPA.结合 为y-at-11,这段时间内粒子2沿电场方向通过的位 #w--,-0.可得 ExPA.由E-40,两极板 S 间的电场强度E与两极板的间距a的变化无关,让A板远离 -266一 -4.可知两粒子不会相遇,故C.D错误。故选B。 变,加速度也不变,故时间相同,D错误。故选C 9.B 由轨迹可知,粒子么的运动轨迹为直线,没有发生偏转,可 4.C 设F撤去前、后物块的加速度大小分别为a、a,根据位移 知粒子5不受电场力,粒子不带电,做匀速直线运动,其动能 关系有4&+(at)·21-a(2)-0.解得--4,根据 保持不变。故选B。 3at.所以撤去力F时物块的 10.C 电子从电子枪中以一定速度打出,在中心线上做匀速直 运动学规律有v-2at-at= 线运动,由于速度很大,所以经过两偏转电极时时间很短,可 速度大小为v.=at= 认为极板间电压不变,即受到的电场力不变。经过YY'偏转 电极时,受到与YY垂直的电场力,此时合力与速度方向垂 直,做类平抛运动。当经过XX偏转电极,受到与XX垂直的 电场力,此时进人电场的速度方向也与电场垂直,所以也做 类平抛运动,但在示波管中运动时不是做一个类平抛运动 故A错误;电子经过YY时,电场力做正功,所以待测信号电 开始运动到又回到0点的过程中,电场力做功为零,恒力F做 压使电子的动能增大。故B错误;设电子从电子枪射出时的 功为901.根据动能定理可知物块回到出发点时的动能为 速度为..YY'XX两极板的长度分别为L4.则在两电场 901.故C正确;物块向右运动过程中,电势能增加量等于克 中运动的时间分别为4三 服电场力做的功,根据能量守恒定律可知物块向右到达最远 位置时的电势能为903.设撤去F时物块的电势能为E.,则 均为定值,与电压的变化无关。设YY'XX'两极板间的距离 顿第二定律得eE=ma,电子朝正极的偏转位移1-a^,由 5.D 带电微粒受重力和电场力均为恒力,故合外力不变,由a 以上各式可得电子在极板中的偏转位移与所加电压成正比 到5做直线运动,则电场力方向水平向右,微粒带正电,加速 假设待测信号电压随时间按正弦规律变化,可做图 度不变,故带电微粒做匀加速直线运动,故A、B错误;由于微 U. 粒从静止开始做加速运动,故合外力的方向与运动的方向相 同,故合外力对物体做正功,故C错误;由于电场力做功为" =Eax.sinθ,故电场力对微粒做正功,微粒电势能减少,D正 确。故选D 6.A 设粒子的电荷量为a.质量为n,根据动能定理可得qu 2m,解得v- 与扫描电压图像结合可得图像 荷最大,则质子的速度最大。故选A 7.D 设电子被加速后获得初速度为r,则由动能定理得q= -m},设极板长为1,则电子在电场中偏转所用时间为1= _.设电子的加速度为a,根据牛顿第二定律,有a-。 把扫描电压的周期变为原来的一半时 1{ V. q/ “% 202,故变 小、变大一定使偏转角变小。故选D 8.C 要使电子在加速电场中加速,则电子逆着电场线运动,故 结合得到图形 止板电势高,故a为阴极为阳极,A错误;电子在cd极板间 运动时,电场力向上,电子将向上极板偏转,B错误;a间电势 差越大,由动能定理可知,离开加速电场时的速度越大,电子 在偏转电场中的偏转量可能变小.故在偏转电场中电场力做 功变少,故动能改变量可能变小.C正确;ab间电势差越大,由 动能定理可知,离开加速电场时的速度越大,即进入偏转电场 的水平初速度越大,但只要能达到C板,则竖直方向的位移不 故C正确.D错误。故选C -267- ,.由于甲、乙材料未知,甲、乙导体单位体积内的自 根据动能定EaqlL-m。,可得粒子射入的最大深度 11. BD 可得:= / n0{} L= -2A错误,B正确;进入电场后的加速度a-Ea.因此 由电荷数;未知.则仅根据题中已知条件,无法判断甲、乙两 & 导体中自由电荷定向移动的速率关系,故C错误,D正确。 6.CD同一根导体上的电流相等,故A错误.C正确;由/=nS 确。故选BD 12.BD 设偏转极板的长度为L..板间距离为d.在加速电场中静 错误,D正确。 电力做的功W=q,由于加速电压相同,电荷量相等,所以静 7.B1,内发射的重离子的电荷量为a=h=1.2x10x1C= 电力做的功相等,故选项A错误;在加速电场中q= 1.2x10^C.每个重离子的电荷量为5e.则发射的重离子数 #mo在偏转电场中的偏转距离y= (),联立解得y-4,.同理可得到偏转角度的正切^{选 8. D 无法求出充满电时电池可储存的最大能量,A错误;放电 时电池可输出的最大电荷量为v=4000x10~}x3600C= u.1 14400 C.B错误;播放视频时平均电流约为1.-1743600 A 值tano-2,则y和tan0与电荷的电荷量和质量无关,又 14400 -0.2353 A.待机状态平均电流为1.-22x2443 600 A= 因为出射点的位置相同,出射速度的方向也相同,故三种原 14400 子核打在屏上同一点,故选项B、D正确;整个过程运用动能 0.0076A,电流之比为31.C错误,D正确。 9.A 设圆环运动一周的时间为T.在时间7内通过圆环上任意 质量不同,则;不同,故选项C错误。 一横截面S的总电荷量就是圆环上所带的总电荷量y.由电流 练案[11] 的定义可得圆环产生的等效电流为1=,由圆狐的几何关 1.B 电流大小与电荷定向移动的速率有关,而不是电荷运动的 速率,故A错误:电流的定义为电荷量与时间的比值,即为单位 内通过的电荷量,是由电荷量与时间共同决定的,电荷量多电 2rr 流不一定大,但如果是单位时间内通过横截面的电荷量多,则 10.A 设电子绕核运动的周期为7.对电子由库仑定律和牛顿 电流大,故B正确;电流有方向,我们规定正电荷定向移动的方 第二定律有△-(2-),整理得-2-。 向为电流的方向,但电流不是矢量,矢量的运算必须遵循平行 再由/ 四边形定则,电流有方向,但不符合矢量合成法则不是矢量,故 C错误:导体中的电流,不一定是自由电子的定向移动形成的 也可能是其他带电离子定向移动形成的,故D错误 11.(1)2.5x10-V/m (2)1.05x10m/s 解析:(1)铜标内的电场强度 正确。 二V/m-2.5x10V/m. 3.D 电荷的定向移动形成电流,当正、负电荷同时向相反方向 2 定向移动时,通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和。故 (2)通过铜棒的电流 由题意可知,电流由正、负离子定向运动形成,则在2s内通过 - 此截面的总电荷量应为v=1.6x10”x2x1.0x10{*C+ 由/=neSt 1.6x10-*x1x2.0x10*C=6.4C。根据电流的定义式得 得- D --64A-3.2A.D正确。 5.0x10* 4.A 橡胶棒沿轴线方向以速度;做匀速直线运动时,Ar内通 8.5x10 x1.6x10"x1.6x10x2.19x10-m/s~1.05x 过的距离为v·△r.A.内通过某横截面的电荷量0=quAz.根 l0-5m/s。 12.(1)6.25×10i*个 (2)7.4x10*)m/s 5.BD 电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量 (3)1.35x10ins 单位时间内通过乙导体的电荷量是甲导体的3倍,则通过乙 解析:(1)根据电流的定义式/-得g=l 导体的电流是甲的3倍,故A错误,B正确;由于/=ngS,则 -268一练案[10] 第十章第5节 带电粒子在电场中的运动 基础巩固练 1.一对平行正对的金属板C、D接入如图所示的 电路中，电源电动势为E,C板固定，D板可左 B.100 eV 右平行移动，闭合开关，一段时间后再断开开 A.400 eV C.900 eV D.500 eV 关，从C板发射一电子，恰能运动到A点后再 3.如图所示，长度均为L的两平行金属板沿水平 返回，已知A到D板的距离是板间距离的三分 之一，电子质量为m,电荷量为-e,忽略电子 方向放置，两极板的间距为d=。两极板带 的重力，则 有等量异种电荷，其中上极板带正电。带电粒 子1由左侧正中央沿平行于极板的速度，射 入电场，同时另一完全相同的粒子2，由上极 板的正中央以垂直于极板的速度2射人电 场，经过一段时间两粒子同时到达下极板正中 A.设定C板电势为0，电子在A点的电势能为 央的0点。粒子的质量为m,电荷量为+9，两 极板之间的电压恒为U,忽略粒子的重力和粒 子间的相互作用，两极板之间的电场可看作匀 B.若要让电子能够到达D板，可将D板向左 强电场。则下列说法正确的是 平移至A点或A点左侧某位置 C.若要让电子能够到达D板，可将D板向右 平移至某位置 D.若要让电子能够到达D板，可闭合开关，再 将D板向右平移至某位置 A粒子1到达0点时的速度=2，四 2.如图所示，两平行金属板竖直放置，板上A、B B.粒子2射入电场时的速度马=)列 2 m 两孔正好水平相对，板间电压为300V。一个 C.若将粒子1射入电场时的速度变为2，，两 动能为400eV的电子从A孔沿垂直板方向射 粒子将在0点上方相遇 入电场中。经过一段时间电子离开电场，则电 D.若将粒子1射入电场时的速度变为2v1,两 子离开电场时的动能大小为 粒子仍可同时到边O点 -186 4.如图所示，空间存在水平向左的匀强电场，一 能力提升练 电荷量为+q的物块放在光滑绝缘水平面上， 在恒力F作用下由静止开始从0点向右做匀7.如图所示，电子在电势差为U,的加速电场中由 加速直线运动，先经时间1力F做功90J,此 静止开始运动，然后射入电势差为，的两块平 后撤去力F,物块再经时间21返回到出发点 行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个 O,且回到出发点时的速度大小为。设物块 装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射 在0点的电势能为零，则 出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能 使电子的偏转角0变小的是 mm A撤去力F时物块的速度大小为号 B.物块向右滑动的最大距离为 A.U,变小、U变大 B.U变大、U2变大 C.U,变小、U2变小 D.U,变大、U2变小 C.物块回到出发点时的动能为90J D.撤去力F时物块的电势能为60J 8.如图为示波管的一部分，a、b为电子枪的两电 5.如图所示，一带电微粒在重力和水平匀强电场 极，c、d为两平行金属板，且c板电势比d高。 对它的电场力作用下由a到b做直线运动，ab 则 连线与竖直方向所夹的锐角为，则下列结论 正确的是 d A.a为阳极，b为阴极 B.电子在cd极板间运动时向下极板偏转 A.此微粒带负电 C.ab间电势差越大，电子在cd极板间动能的 B.微粒可能做匀速直线运动 改变量可能越小 C.合外力对微粒做的总功等于零 D.ab间电势差越大，电子在cd极板间运动的 D.微粒的电势能减少 时间一定越短 6.下列粒子从初速度为零的状态经过电压同为 9.如图所示，一束粒子（不计粒子重力）从0点 u的电场加速后，哪种粒子的速度最大( 沿水平方向以初速度。射入平行板之间的电 A.质子 B.氘核 场后分成了a、b、c,d四束，粒子束中粒子不带 C.氦原子核 D.一价钠离子 电且动能保持不变的是 () 187 11.（多选)一质量为m、电荷量为g的带正电粒 子（重力不计）以速度逆着电场线方向射 A.a B.b 入有左边界的匀强电场，场强为E(如图所 C.e D.d 示)，则 10.示波器可以用来观察电信号随时间变化的情 况，YY'偏转电极上加的是待测信号电压， XX'偏转电极接入仪器自身产生的锯齿形扫 描电压。若调节扫描电压周期与信号电压周 期相同，在荧光屏上可得到待测信号在一个 A粒子射人的最大深度为 gE 周期内随时间变化的稳定图像。下列说法正 确的是 B,粒子射人的最大深度为/ 电了怆 C.粒子在电场中运动的最长时间为m 们转地极 D.粒子在电场中运动的最长时间为2 gE 甲示波管的结构 乙荧北屏（从右向左君） 12.（多选)如图所示，气、氘、氚的原子核由初速 度为零经同一电场加速后，又经同一匀强电 27 场偏转，最后打在荧光屏上，那么 () 内扫描地压 艾光屏 A.电子在示波管内做类平抛运动 B.待测信号电压不会改变电子的动能 A.经过加速电场的过程中，静电力对氚核做 C.若荧光屏上恰好只出现一个周期内的正 的功最多 弦图像，说明待测信号随时间按正弦规律 B.经过偏转电场的过程中，静电力对三种核 变化 做的功一样多 D.若荧光屏上恰好只出现一个周期内的正弦 C.三种原子核打在屏上的速度一样大 图像，把扫描电压的周期变为原来的一半， D.三种原子核都打在屏的同一位置上 荧光屏上会出现两个周期内的正弦图像 188