课时跟踪检测(十一) 带电粒子在电场中的运动 （Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版 福建专用）

课时跟踪检测(十一)　带电粒子在电场中的运动 (网阅作业,选择题请在答题区内作答) 1.如图所示,在P板附近有一电子只在静电力作用下由静止开始向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,电子加速的时间就越长,获得的速度就越大 B.两板间距离越小,电子加速度就越大,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 2.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 (　　) 3.(2025·福建高考)某种静电分析器简化图如图所示,在两条半圆形圆弧板组成的管道中加上径向电场。现将一电子a自A点垂直电场射出,恰好做圆周运动,运动轨迹为ABC,半径为r。另一电子b自A点垂直电场射出,轨迹为弧APQ,其中PBO共线,已知BP电势差为U,|CQ|=2|BP|,a电子入射动能为Ek,电子电荷量为e,则 (　　) A.B点的电场强度E= B.P点电场强度大于C点电场强度 C.b电子在P点动能小于Q点动能 D. b电子全程克服电场力做功小于2eU 4.如图所示,一重力不计的带电粒子从平行板的上极板边缘以平行极板的速度射入,经过一段时间从下极板的边缘离开,已知两极板之间的距离为d,两极板的长度为L,粒子在极板间运动的时间为t。则下列说法正确的是 (　　) A.粒子在水平方向上运动前与后的过程中,电场力做功的比值为1∶1 B.粒子在竖直方向上运动前与后所需时间的比值为1∶1 C.前与后,粒子电势能变化量的比值为1∶1 D.前与后,粒子竖直方向下落的高度比值为1∶3 5.如图甲所示,一平行板电容器两板间距为d,在一板内侧附近有一带电量为q、质量为m的正离子,为使该离子能在两板间来回振动而不撞在两板上,在两板间加上如图乙所示交变电压,此交变电压的周期T应满足 (　　) A.T<4d B.T>4d C.T<2d D.T>2d 6.(双选)如图所示,长度L=0.25 m、间距d=0.2 m的平行板电容器竖直放置,外接电源电压U=20 V。有一质量m=10-5 kg、电荷量q=+1×10-6 C的带电小球(可看成点电荷)以初速度v=2 m/s从两极板上边缘正中间处竖直向下飞入电容器,重力加速度g取10 m/s2,则带电小球在电容器中 (　　) A.做匀加速直线运动 B.加速度大小为10 m/s2 C.运动时间为0.1 s D.电场力所做的功为5.0×10-6 J 7.(双选)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 8.(16分)静电分析器是一种利用静电场使不同能量的离子束发生偏转和聚焦的分析器,其部分结构如图所示,一质量为m、电荷量为q的粒子静止于A极板处,粒子经电压为U的加速电场加速后,穿过B极板小孔沿图中虚线圆弧通过静电分析器,O点为圆弧对应的圆心,静电分析器通道内有方向指向O点的均匀辐向分布的电场,虚线圆弧所在处电场强度大小为E0,粒子重力忽略不计。 (1)比较A、B两极板电势的高低;(4分) (2)求粒子进入静电分析器时的初速度v;(5分) (3)求静电分析器中虚线圆弧的半径R。(7分) 9.(12分)如图所示,一电荷量为q、质量为m的带正电粒子从靠近加速器正极板M处由静止释放,并从负极板N射出;接着该粒子从P点进入一分布有匀强电场的圆形区域中,粒子在P点时的速度方向恰好指向该区域的圆心O,在电场作用下恰好从Q点离开,P、Q为圆形区域上两点,且OP⊥OQ。已知加速器两极板间的电势差为U0,圆形区域的半径为R,圆形区域内电场方向与OQ平行,不计粒子的重力,求: (1)该粒子从极板N射出时的速度大小;(6分) (2)圆形区域内匀强电场的电场强度大小。(6分) 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 课时跟踪检测(十一) 1.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.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。 3.选D　a电子入射动能为Ek，根据动能的表达式有Ek=m，电子恰好做圆周运动，则eE=，联立解得E=，故A错误；由题图可知，P点电场线比C点稀疏，则P点电场强度小于C点电场强度，故B错误；已知|CQ|=2|BP|，因为B、C点在同一等势线上，且沿电场方向电势降低，则Q点电势小于P点，电子在电势低处电势能大，则b电子在Q点电势能大，根据能量守恒定律可知，b电子在Q点动能较小，故C错误；由电场线分布情况可知，沿径向向外电场强度减小，则BP之间平均电场强度大小大于CQ之间的平均电场强度大小，根据U=d，则UCQ<2UBP，则b电子全程克服电场力做功W=eUCQ<2eUBP=2eU，故D正确。 4.选D　根据类平抛运动规律，可得x=v0t，易知，水平方向上，粒子运动前与后所用时间的比值为1∶1，粒子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速运动规律可知这两个运动过程的竖直分位移之比为1∶3，根据W=qEy，可知电场力做功的比值为1∶3，故A错误，D正确；同理，根据匀变速运动规律可知，竖直方向上，粒子运动前与后所需时间的比值为1∶(-1)，故B错误；根据W电=-ΔEp，结合A选项分析，可知前与后粒子电势能变化量的比值为1∶3，故C错误。 5.选A　设正离子从左极板向右运动，先做的匀加速运动，再做的匀减速运动，到达右极板时，速度恰好为零。根据图像可知，加速和减速运动的加速度相同，位移相同，是完全对称的运动，其加速度为a=，则根据匀加速运动的速度公式得v-0=at=·，又由动能定理得mv2-0=Uq，解得T=4d，为使该离子能在两板间来回振动而不撞在两板上，则T<4d ，故选A。 6.选CD　对小球受力分析可知，带电小球受到竖直向下的重力和水平向右的电场力，合力斜向右下方，与初速度方向不在一条直线上，故小球做曲线运动，故A错误；水平方向加速度ax===10 m/s2，竖直方向加速度ay=g=10 m/s2，故合加速度a==10 m/s2，故B错误；粒子飞出电容器过程有L=v0t+gt2，代入数据解得t=0.1 s，故C正确；粒子在水平方向上的位移x=axt2=0.05 m=，则电场力做的功W=q·=5.0×10-6 J，故D正确。 7.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。 8.解析:(1)根据粒子在静电分析器内的偏转方向可知，粒子受力方向与静电分析器内电场线方向相同，故粒子带正电荷，要在AB间加速，则加速电场A端电势高于B端。 (2)粒子在加速电场中加速，由动能定理qU=mv2， 解得v= 。 (3)粒子以速度v进入静电分析器，做匀速圆周运动，电场力提供向心力，则qE0=m，解得R=。 答案:(1)A端电势高于B端　(2)　(3) 9.解析:(1)粒子在加速器内电场力作用下，从极板M加速运动到极板N的过程中，由动能定理可得qU0=m-0， 解得v0= 。 (2)设圆形区域内匀强电场的电场强度大小为E，该粒子在圆形区域内做类平抛运动，粒子在沿初速度方向上做匀速直线运动，通过电场的时间t=，粒子在沿电场方向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a=，由于粒子恰好从Q点离开，故穿过电场的位移侧移量R=at2，联立解得E=。 答案:(1) 　(2) $