10.5 带电粒子在电场中的运动 课时同步练习-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

高一物理必修三10.5《带电粒子在电场中的运动》课时同步练习 一、选择题： 1．如图，平行竖直放置的两块金属板，板上分别有A、B两孔正好水平相对，板间电压为500V，左板电势高于右板电势．一个动能为400eV的电子从A孔沿垂直板方向射入电场中．经过一段时间电子离开电场，则电子离开电场时的动能大小为（ ） A．400eV B．900eV C．500eV D．100eV 2．如图所示为示波管的示意图，当两偏转电极上的电压为零时，电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在苂光屏上的正中间（图示坐标系的点，其中轴与电场的场强方向重合。轴正方向垂直于纸面向里，轴与电场的场强方向重合，轴正方向竖直向上。）下列说法正确的是（    ） A．若要电子打在图示坐标系的第Ⅱ象限，则接电源正极，接电源负极 B．若只在两极加上偏转电压，则在苂光屏上能看到沿轴的亮线 C．若只在两极加上偏转电压，增大两极电压，则电子位置会沿轴方向移动 D．示波管工作时，可任意调节两极电压，荧光屏上都会出现稳定波形 3．如图所示是示波器内显像管主聚焦电场中的电场线分布图，中间一根电场线是直线，电子从O点由静止开始只在电场力作用下运动到A点。取O点为坐标原点，沿直线向右为x轴正方向，在此过程中，关于电子运动速度v随时间t的变化图线，下列正确的是（　　） A． B． C． D． 4．如图甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0 时刻由静止释放该粒子，关于该粒子的运动正确的是（　 　） A．一开始向左运动，最后打到A板上 B．一开始向右运动，最后打到A板上 C．一开始向左运动，最后打到B板上 D．一开始向右运动，最后打到B板上 5．如图所示，倾角为θ的绝缘斜面固定在水平地面上，该区域存在竖直向上、大小为E的匀强电场。一可视为质点，电荷量为-q，质量为m的滑块从离地高h的位置，以速度v0匀速下滑至斜面底端。以下说法正确的是（　　） A．滑块下滑过程中机械能增加 B．滑块的电势能增加了qEh C．斜面与滑块接触面之间的动摩擦因数 D．若撤去电场，滑块将向下做减速直线运动 6．如图所示，在地面上方的水平匀强电场中，一个质量为m、电荷量为的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为g，电场强度。下列说法正确的是（　　） A．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动的最小速度为 B．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到C点时的动能最大 C．若将小球在A点由静止开始释放，它将在ACBD圆弧上往复运动 D．若将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，它将能够到达B点 7．如图所示，水平面上方有水平向左的匀强电场，电场强度，一个质量为、电量为的带正电微粒从距离水平面处水平抛出，抛出速度，不计空气阻力，重力加速度。微粒运动过程中下列说法正确的是（　　） A．微粒做非匀变速运动 B．微粒抛出到落地的时间是 C．微粒运动过程到动能最小时所用的时间是 D．微粒运动过程中动能最小时距离地面的高度为 8．如图所示，一质量为、带正电的液滴，在水平向右的匀强电场中运动，运动轨迹在竖直平面内，A、B为其运动轨迹上的两点，已知该液滴在A点的速度大小为，方向与竖直方向的夹角为；它运动到B点时速度大小仍为，方向与竖直方向的夹角为，则液滴从A运动到B的过程（　　） A．合力做功为 B．重力势能增加 C．电势能减少 D．机械能减少 9．如图所示，一对平行金属板水平正对固定，板长为l，板间距为d。当两板间加有恒定电压U时，两板间充满竖直向下的匀强电场，忽略两极板以外的电场。一质量为m、电荷量为的带电粒子从上极板左侧边缘以速度水平向右射入板间电场，能从两板间右侧飞出，且未与两极板碰撞。不计粒子重力，则的大小至少为（　　） A． B． C． D． 10．如图甲所示，两平行金属板A、B的板长和板间距均为d，两板之间的电压随时间周期性变化规律如图乙所示。一不计重力的带电粒子束先后以速度从O点沿板间中线射入极板之间，若时刻进入电场的带电粒子在时刻刚好沿A板右边缘射出电场，则（　　）  A．时刻进入电场的粒子离开电场时速度大小为 B．时刻进入电场的粒子离开电场时速度大小为 C．时刻进入电场的粒子在两板间运动过程中的最大速度为 D．时刻进入电场的粒子在两板间运动过程中离A板的最小距离为0 11．在平面直角坐标系第I象限和第II象限内存在大小相等、方向如图所示的匀强电场。在第I象限内某些位置无初速度地释放同种正电离子，所有离子都从轴上的（-L，0）处离开电场，电场强度大小为，离子带电量为。不计重力，不计粒子间的相互作用。下列说法正确的是（    ） A．离子在第I象限可能做曲线运动 B．离子在第II象限运动的时间都相等 C．离子在第一象限内释放的位置坐标（x，y）满足 D．到达（-L，0）处的离子最小动能为 12．如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直.在时刻，一不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场粒子射入电场时的速度为，时刻粒子刚好沿MN板右边缘射出电场。则（　　） A．该粒子射出电场时的速度方向一定是沿垂直电场方向的 B．时刻，该粒子的速度大小为 C．若该粒子在时刻以速度进入电场，则粒子会打在板上 D．若该粒子的入射速度变为，则该粒子仍在时刻射出电场 二、解答题 13．如图，在水平向右、电场强度大小为的匀强电场中，用长为的绝缘轻绳悬挂质量为的带电小球（可视为质点），静止时绳与竖直方向夹角为，小球位置设为点。重力加速度为，不计空气阻力。 (1)判断小球带电性质并求电荷量。 (2)将绳拉直至水平，由静止释放小球，求小球运动到点时的动能。 14．如图所示，与光滑绝缘地面垂直的分界面将空间分成左右两个区域，右侧足够大区域有水平向左的有界匀强电场，电场强度大小。一电荷量、质量带正电的物块以初速度从边界点进入电场，物块可视为质点，不计一切阻力。求： (1)物块从边界点向右运动的最大位移； (2)物块从点开始运动到再次回到点的时间。 15．绝缘的粗糙水平面上方有水平向左的匀强电场，质量、电荷量的物体，向右通过O点时速度大小为6m/s，经过一段时间，再次返回到O点，在这段时间内运动的图像如图所示，重力加速度，物体运动过程中电荷量不变，求： (1)物体向右和向左运动时的加速度大小； (2)物体与地面间的动摩擦因数和电场强度大小。 16．如图所示，竖直平面直角坐标系xOy，第Ⅲ象限内固定有半径为R的四分之一光滑绝缘圆弧轨道BC，轨道的圆心在坐标原点O，B端在x轴上，C端在y轴上，同时存在大小为、方向水平向右的匀强电场。第Ⅳ象限与之间有大小为、方向竖直向下的匀强电场。现将一质量为m、电荷量为q的带负电小球从B点正上方高2R处的A点由静止释放，并从B点进入圆弧轨道，重力加速度为g。 (1)求小球经过C点时的速度大小vC； (2)小球在第Ⅲ象限运动到D点（未标出）速度最大，求v0的大小； (3)求小球运动到y轴右侧后与x轴的交点坐标。 17．如图所示，是光滑绝缘的半圆形轨道，固定于竖直平面内，直径竖直，轨道半径为，下端与水平光滑绝缘轨道在点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为、带正电、可视为质点的小球由水平轨道上的点以某一初速度水平向左运动，经过半圆形轨道点后飞出，刚好垂直落在水平轨道上。已知之间的距离，滑块受到的静电力大小为，重力加速度为。求： (1)小球到达点时的速度大小； (2)小球从点出发的初速度大小； (3)小球对半圆轨道的最大压力大小。 试卷第6页，共7页 1 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 一、选择题： 1、A 2、 C 3、C 4、B 5、C 6、 D 7、D 8、C 9、 C 10、B 11、C 12、A 二、解答题： 13．(1)带正电， (2) 【详解】（1）由于小球向右偏转，电场的方向向右，故小球带正电。对小球受力分析，根据平衡条件则有 解得 （2）重力做功 电场力做功 根据动能定理 解得小球运动到点时的动能 14．(1)m (2) 【详解】（1）对物块根据动能定理，有 代入数据解得 （2）物块在电场中运动时，根据牛顿第二定律，有 物块从边界M点向右运动到最大位移所用的时间为 物块从M点开始运动到再次回到M点的时间 15．(1)， (2)， 【详解】（1）设物体向右运动时加速度大小为，向左运动时加速度大小为，物体向右运动过程中有 物体向左运动过程中有 解得， （2）物体向右运动过程中，根据牛顿第二定律有 向左运动过程中，根据牛顿第二定律有 代入数据解得， 16．(1) (2) (3)和 【详解】（1）带负电小球从A点由静止释放到C点过程，根据动能定理可得 解得 （2）在电场中，带负电小球受到的重力和电场力的合力大小为 解得 设重力和电场力的合力与竖直方向的夹角为θ，则有 解得 则当小球在第Ⅲ象限圆弧轨道BC上运动到D点与圆心连线沿重力和电场力的合力方向时，小球的速度最大，从A点由静止释放到D点过程，根据动能定理可得 解得 （3）在第四象限电场中，小球受到的电场力竖直向上、大小为 小球从C点以的速度进入第四象限内的电场中做类平抛运动，加速度大小为 解得，方向竖直向上，设小球在电场中经过x轴，则有， 解得， 可知小球刚好从电场的右边界经过x轴，此时小球竖直向上的分速度为 小球进入第一象限后做斜抛运动，之后再次经过x轴，根据斜抛运动规律有， 解得 则小球运动到y轴右侧后与x轴的交点坐标为和 17．(1) (2) (3) 【详解】（1）小球从点后飞出，刚好垂直落在水平轨道上，竖直方向有 水平方向有， 解得 （2）小球从到过程中，根据动能定理可得 解得 （3）当小球运动到等效最低点时，小球对半圆轨道的压力最大，设电场力与重力的合力与竖直方向夹角为，则有 解得 小球从点到该位置的过程，根据动能定理可得 在该位置根据牛顿第二定律可得 解得 根据牛顿第三定律，小球对轨道的压力大小为 $$