课时分层检测(12)带电粒子在电场(复合场)中的运动-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第三册同步辅导与测试(人教版)

班级 姓名 课时分层检测（十二） 带电粒 …0基础达标练0。 1.如图所示，两平行的带电金属 板水平放置.若在两板中间a a 点从静止释放一带电微粒，微 粒恰好保持静止状态.现将两板绕过α点的 轴（垂直于纸面）逆时针旋转45°，再由a点 从静止释放一同样的微粒，该微粒将( ) A.保持静止状态 B.向左上方做匀加速运动 C.向正下方做匀加速运动 D.向左下方做匀加速运动 2.如图所示，质量相等的两个 0。--- A 带电液滴1和2从水平方向 的匀强电场中的O点自由释 B 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.1:2B.2:1 C.1:2 D.√2：1 3.(多选)两个共轴的半圆柱 形电极间的缝隙中，存在 沿半径方向的电场，如图所 示.带正电的粒子流由电场 M 区域的一端M射入电场，沿图中所示的半圆 形轨道通过电场并从另一端N射出.由此可 知（不计粒子重力） A.若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的： 质量一定相等 B.若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的： 动能一定相等 C.若入射粒子的电荷量与质量之比相等，则： 出射粒子的速率一定相等 D.若入射粒子的电荷量与质量之比相等，则： 出射粒子的动能一定相等 4.(多选)在地面附近，存在着一有界电场，边 界MN将空间分成上下两个区域I、Ⅱ，在 区域Ⅱ中有竖直向上的匀强电场，在区域I 中离边界某一高度由静止释放一质量为m 的带电小球A,如图甲所示，小球运动的-t: 图像如图乙所示.不计空气阻力，则 ( 42 151 得分 子在电场（复合场）中的运动 A.小球受到的重力与静电力大小之比为3：5 B.在t=5s时，小球经过边界MN C.在小球向下运动的整个过程中，重力做的 功大于静电力做功 D.在1一4s过程中，小球的机械能先减少后 增加 如图甲，两水平金属板间距为d,板间电场强度 的变化规律如图乙所示.t=0时刻，质量为m 的带电微粒以初速度沿中线射入两板间， 0~召时间内微粒匀速运动：T时刻微粒恰好经 金属板边缘飞出.微粒运动过程中未与金属板 接触.重力加速度的大小为g.关于微粒在0~T 时间内运动的描述，正确的是 E Eo 0 T 2T T i 3 3 甲 A.末速度大小为√2v B.末速度沿水平方向 C.重力势能减少了mgd D.克服静电力做的功为mgd …0 能力提升练。… 6.(多选)如图所示，平行板电容器A、B两极板 水平放置，A在上方，B在下方，现将其和二 极管串联接在电源上，已知A和电源正极相 连，二极管具有单向导电性，一带电小球沿 A、B中心水平射人，打在B极板上的N点， 小球的重力不能忽略.现通过上下移动A板 来改变两极板A、B间距（两极板仍平行），则 下列说法正确的是 () N→B A.若小球带正电，当A、B间距减小时，小球 打在N点的左侧 B.若小球带正电，当A、B间距增大时，小球 打在N点的右侧 C.若小球带负电，当A、B间距减小时，小球 可能打在N点的右侧 D.若小球带负电，当A、B间距增大时，小球 可能打在N点的左侧 班级 姓名 7.(多选)如图所示，两金属 板（平行）分别加上如下 0 A B 列选项中的电压，能使原 来静止在金属板中央的 电子（不计重力）有可能做往返运动的U-t: 图像应是（设两板距离足够大） U U U U。 T 2T 0 A B U 0 22 C D 8.如图甲所示，在xOy坐标系中，两平行金属 板AB、OD水平放置，OD与x轴重合，板的 左端与原点O重合，板长L=2m,板间距离 d=1m,紧靠极板右侧有一荧光屏.两金属 板间电压U4o随时间的变化规律如图乙所 示，变化周期为T=2×103s,U。=1× 103V,一带正电的粒子从左上角A点，以平 行于AB边v0=1000m/s的速度射入板 间，粒子电荷量为q=1×105C,质量m= 1×10一7kg.不计粒子所受重力.求： D 123t/×10-3s) 甲 乙 (1)粒子在板间运动的时间； (2)粒子打到荧光屏上的纵坐标的范围： (3)粒子打到荧光屏上时的动能： 15 得分 …0情景创新练0 9.(多选)如图甲所示，两平行极板P、Q的极板 长度和板间距离均为1，位于极板左侧的粒 子源沿两板的中轴线向右连续发射质量为 m、电荷量为十q、速度相同、重力不计的带电 粒子.在0~30时间内两板间加上如图乙所 示的电压（不考虑极板边缘的影响）.已知一 0时刻进入两板间的带电粒子恰好在2o时刻 经极板边缘射出.不考虑粒子间相互影响，则 下列说法正确的是 ( ) 1 2t31 U 甲 乙 A.该粒子在平行板间不是一直做曲线运动 B.该粒子在平行板间偏转时的加速度a= 242 C.两平行板间所加电压大小为3m号 94,2 D.若1=号时刻进入两板间的带电粒子，也 恰好经极板边缘射出，则两板间所加电压 大小应为2m12 3qto3 10.如图所示，板间距为 4d d、板长为4d的水平 金属板A和B上下正 B 对放置，并接在电源 左C 专右 上.现有一质量为m、带电荷量为十q的质 点沿两板中心线以某一速度水平射入，当 两板间电压U=U。,且A接负极时，该质点 就沿两板中心线射出；A接正极时，该质点 就射到B板距左端为d的C处.取重力加 速度为g,不计空气阻力.求： (1)质点射入两板时的速度大小； (2)当A接负极时，为使带电质点能够从两 板间射出，两板所加恒定电压U的范围.11.B[设离子经加速电场加速后的速度大小为，根据动能定理 可得gU1=方m”离子进入偏转电场做类平抛运动，若离于能 够从A,B板间射出别离子的竖直偏移量y应满足y<号 根据类平抛运动的特点可得L=1少=宁·费，联立可得 己>2A错误：假设带电离于向下偏转，以S为坐标原点建 立直角坐标系，如图所示 粒 IS o A 源 U B U -L- y 根据类平抛运动的特点可以求出离子的竖直位移和水平位移分 1. 别为y=2·dm x=0t=√m U, 联立可求得离子的轨迹方程为y一心 由此可知，离子运动的轨迹与离子的比荷无关，只由加速电场和 偏转电场的性质决定，即各离子在电场中的运动轨迹重合，B正 确：各离子在电场中的运动轨迹重合，即在偏转电场中的竖直偏 移量相同，竖直偏移量为y,设离子射出时的速度大小为，根据 1 动能定理可得gU十g行y=立mn 解得一入√m 1U22L2 (2U1+2Ud 由此可知，离子射出电场时的速度大小与离子的比荷相关，即各 离子从A、B板间射出时的速度大小不同，速度方向相同，C错 误：设加速电场的宽度为d1,离子在加速电场中运动的时间为 用有山=·兴条得4=4后·习 2.严，设离子在偏 转电场中运动的时间为t2则，2=二山 工.m,离子从粒 2U1 g 2.m+ 子源到从A、B板间射出的时间为1o=十，=d山√位·9 上是·四由此可知，离子从粒子源到从A,B板间射出的时 间与离子比荷的倒致相关，即各离子从A、B板间射出的时间不 相同，D错误.门 12.解析(1)根搭周期和频率的关系T=宁得T=子 1 =1× 10-7s. 设谁移管B的长度为，则=吾-0.4m (2)设相邻漂移管间的电压为U,则质子由B到E的过程中根据 动能定理得3gU=名mE2-合m02,根据号=1×10C/kg, 解得U=6×101V, 答案(1)0.4m(2)6×10V 课时分层检测（十二） 1.D[两平行金属板水平放置时，带电微粒静止，则mg=gE,现将 两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转45°后，两板间电场 强度方向逆时针旋转45°，静电力方向也逆时针旋转45°，但大小 不变，此时静电力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故该 微粒将向左下方做匀加速运动，选项D正确，」 2B[竖直方向有A=之8，水平方向有1=號，联立可得 器所以有-子B正确门 3,BC[由题图可知，该粒子在电场中做匀速图周运动，静电力提供 向心力：由E=m号得，茫、E为定值，若g湘等，则宁m 一定相等：若品相等，则速率口一定相等，故B,C正确.] 2 4,AD[小球进入电场前做自由落体运动，进入电场后受到重力和 静电力作用而做减速运动，由题图乙可以看出，小球经过边界 MN的时刻是t=1s和t=4s时，故选项B错误：由v-t图像的斜 率等于加速度得小球进入电场前的加速度大小1=g=型 =2,由牛额第二 是进入电场后的加速度大小2,53 定律得g=ma1,F一mg=ma2,得静电力F=mg十ma2= 5 3mg,则重力mg与静电力F大小之比为3：5，故选项A正确： 小球向下运动的整个过程中，动能的变化量为零，根据动能定理， 整个过程中重力做的功与静电力做的功大小相等，故选项C错 误：整个过程中，由题图乙可得，小球在0~2.5s内向下运动，在 2.5一5$内向上运动，在1一4s过程中，静电力先做负功后做正 功，所以小球的机械能先减少后增加，故选项D正确.] 5B[0~于时间内：粒匀递运动，有mg=g.起：粒的运动分 2T时 解，水平方向做速度为的匀速直线运动：竖直方向，了 3 工，2T一T时 间肉，只会重力，微自由落体运动，号时刻，=天子哥 间内，a= 4一m8=g,做匀减接直线运动，T时刻，，=， 777 ,工=0，所以末速度0=，方向沿水平方向，选项A错误，B正确： a· d I 重力势能的减少量△5，=mg·?=立mgd,选项C错误：根据动能 定理得2mgd-W克也=0，得W克。=2mgd,选项D错误.] 6,AC[A极板带正电，B极板带负电，根据二极管具有单向导电 性，极板的电荷量只能增加不能减小，若小球带正电，根据E= 只c是c-品 S,得E=,当A,B间距d减小时，电容 增大，Q增大，知d减小时E增大，所以静电力变大，方向向下，小 球做类平抛运动，竖直方向加速度增大，运动时间变短，打在N点 的左侧，故A正确：若小球带正电，当d增大时，电容减小，但Q不 可能减小，所以Q不变，知E不变，所以静电力不变，小球仍然打 在N点，故B错误：若小球带负电，当A、B间距d增大时，电容减 小，但Q不可能减小，所以Q不变，知E不变，所以静电力不变，小 球做类平抛运动，竖直方向上的加速度不变，运动时间不变，小球 仍然打在N,点，故D错误：若小球带负电，当A、B间距d减小时， 电容增大，则Q增加，知E增大，所以静电力变大，方向向上，若静 电力小于重力，小球做类平抛运动，竖直方向上的加速度减小，运 动时间变长，小球将打在N点的右侧，故C正确.] 7,C[由A图像可知，电子先微匀加递运动，分T时建度藏大，从 2T到T内做匀减速运动，T时速度减为零，然后重复一直向一 个方向运动不往返，故A错误：由B图像可知，电子先做匀加速运 动，T时速度最大，从寻T到宁T内做匀减速运动，T时速 度减为家：从号T到子T反向微匀加选运动，子T时速度最大， 从子T到T内微匀减速运动，T时递度减为零，回到出发点，然后 重复做往返运动，故B正确：由C图像可知，电子先做加速度减小 的加速运动，子T时速度最大，从十T到号T内做加速度增大的 减建运动，之T时速度减为零：从宁T到子T反向微加速度减小 的加选运动，子T时建度最大，从子T到T内微加建度增大的减 速运动，T时速度减为零，回到出发点，然后重复做往返运动，故C 正确；由D图像可知，电子先做匀加速运动，？T时速度最大，从 7T到T内做匀速运动，然后重复做加速运动和匀速运动一直 向一个方向运动，故D错误.] 8.解析(1)在板间，粒子在水平方向上做沿x轴方向的匀速直线 运动，设运动时间为t, 则L=61= L=2X103s (2)1=-0时刻射入的粒子在板间偏移量最大，设为11=习() A板接正极时，设带电质点射入两极板时的速度为，向下运动 的加速度为a,经时间l射到C点，有 +(a) gJ十mg=ma ② o9一ma 由牛领第二定律得 又水平方向有d=ot ③ 解得y1=0.15m. 竖直方向有宁d=分r ④ 纵坐标y=d-y1=0.85m, 由①②③④得v0=√2gd ⑤ 1=1×1035时刻射入的粒子在板间偏移量最小， (2)要使带电质点恰好能从两板间射出，设它在竖直方向运动的 设为=之（侵）广 加速度为a1、时间为t1,应有 解得2=0.05m, ⑥ 纵坐标y'=d-2=0.95m, Ad=vo11 ⑦ 所以打到荧光屏上的纵坐标的范围在0.85m~0.95m之间. (3)分析可知粒子打到荧光屏上时的动能相同，设为Ek,由动能定： 由⑤0⑦得a1=各 ⑧ 理得：学g=瓦，之mw2 1 若a1的方向向上，设两板所加恒定电压为U1,有 U 解得Ek=5.05×102J. 9d mg-may ⑨ 答案(1)2×10-3s 若1的方向向下，设两板所加恒定电压为U2,有 (2)范围在0.85m-0.95m之间 (3)5.05×102J mgga =ma 0 9.AD[0~t0时间内粒子受到静电力作用而做类平抛运动，t0~2t0 时间内电压为零，粒子不受静电力作用，做匀速直线运动，故A正 由08⑨0解得U=合，=名U 确：在0一。时间内，粒子只受到静电力作用而做类平抛运动，则 所以，所加恒定电压范图为gU,>U>子U 有：垂直板板方向位移大小：=之a 垂直极板方向末速度大小：v,=lo 答案()2)号U,>U>U 在。一2。时问内，粒子不受力，粒子在垂直于极板方向以速度 课时分层检测（十三） 做匀速直线运动，则有：y2=0,l0=a102 :1.D[电子定向移动的速率很小，数量级为10m/s,自由电子只 因粒子从极板边缘射出，满足关系：=1十% 不过在速率很大的热运动上附加了一个速率很小的定向移动，故 D正确，A错误：电场的传导速率为光速c=3×10m/s,无规则热 联立解得：a一故B错误： 运动速率的数量级为105m/s,故B、C错误.] 极板间电场强度为：E= 2.B[标搭电流的定义式1=又，可得电流的大小为1号A 是、 2A,电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电 由牛颜第二定律得：gE=na 荷，电流方向与其定向移动的方向相反，故电流向左.选B.] 联立解得：U。=2,故C错误； 1=之。时刻进入的粒子在沿极板方向一直以速度%做匀速直 g,由电流的定义式可得1=又=q,故A正确.] 2 线运动，在板板间运功时问奶为2，即在1=多。时刻从极板边 正确， 缘射出，粒子的运动过程分为三个阶段： !5.解析通过该裁面的总电荷量为 ①在26~。时间内，粒于只受到沿极板向下的静电力而做类平 9=ne=6.25×1020×1.6×10-1"C=100C 抛运动，则有： 由电流的定义式1=9得 t 垂直权板方向位移大小n'-之（宁，）”=日1， 5=105 垂直权板方向未建度大小：心，'=。·之0 导体导电是由于自由电子做定向移动形成的，电流的方向与自由 ②在t0~210时间内，粒子不受力，粒子以速度巴，做匀速直线运 电子运动的方向相反，所以电流的方向为从b到红. 动，则有： 答案10s从b到a !6.D[假设电子定向移动的平均速率为，那么在t时间内通过导 垂直板板方向位移大小：y'=,1。=分a1。 体横裁面的自由电子数相当于在体积S中的自由电子数，而体 @在2%~号时间内，电场强度与宁6一6时间内的电场强度 5 积为uS的铜的质量为S即，物质的量为2，所以电荷量g m 等大反向，故粒子此时间内的运动与①的运动具有对称性，则有：； S0e,因电流1==S些，于是得到=m故D正确.] 77 m neSo 垂直极板方向位移大小：'='=名ao :7,AB[裁取圈环的任一裁面S,则在橡胶环运动一周的时间内通 因粒子从极板边缘射出，满足关系：乞='十'十' - !过这个发面的电荷登为Q,即1=是=号=是=9，由上式可知 2π +alo'+ 选项A、B正确.] 解得：d=3 21 :8.B[设单位体积内电子数为n,对电子加速过程应用动能定理有 eU=1 U 由牛顿第二定律得：g=ma 所以电子刚出电场时定向移动速度一√ 2eU 联立解得：U二·故D正确。] n 10.解析(1)当两板加上电压U。且A板接负极时，有 由电流的微观表达式I=nSq心得n= 59w Se N 2eU' ① 义内的电子数为N=:aS-兴√品故B正确] 243