2026届河南省洛阳市偃师高级中学高考考前物理滚动练习9-带电粒子在电场中偏转、带电粒子在复合场和交变电场中的运动

滚动练习9——带电粒子在电场中偏转、带电粒子在复合场和交变电场中的运动 一、单选题 1．“示波器”是电工学中的重要仪器，如图所示为示波器的原理图，有一电子在电势差为的电场中加速后，垂直射入电势差为的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变小的是（　　） A．变小，不变 B．变大，变小 C．变小，变大 D．不变，变大 2．让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转，最后都从偏转电场右侧离开，图中画出了其中一种粒子的运动轨迹，下列说法正确的是（　　） A．在加速电场中运动时间最长的是一价氢离子 B．经加速电场加速后动能最小的是二价氦离子 C．在偏转电场中三种离子的加速度之比为 D．在加速和偏转过程中三种离子的轨迹都重合 3．一带正电微粒从静止开始经电压加速后，射入水平放置的平行板电容器，极板间电压为。微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为45°，微粒运动轨迹的最高点到极板左右两端的水平距离分别为和，到两极板距离均为d，如图所示。忽略边缘效应，不计重力。下列说法正确的是（　　） A． B． C．微粒穿过电容器区域的偏转角度的正切值为2 D．仅改变微粒的质量或者电荷数量，微粒在电容器中的运动轨迹不变 4．如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程（　　） A．动能增加 B．电势能减少 C．重力势能增加 D．机械能增加 5．在如图甲所示的平行板电容器A、B两极板上加上如图乙所示的电压，开始B板的电势比A板高，这时两极板中间原来静止的电子在静电力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是（不计电子重力）（        ） A．电子一直向B板运动 B．电子一直向A板运动 C．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动 D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动 6．如图中甲所示，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时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上．则t0可能属于的时间段是（      ） A. B． C． D． 二、多选题 7．在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示。小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点。小球抛出时的动能为8.0J，在M点的动能为6.0J，不计空气阻力。则（ ） A．小球水平位移x1与x2的比值1：3 B．小球水平位移x1与x2的比值1：2 C．小球落到B点时的动能EkB=26J D．小球从A点运动到B点的过程中最小动能为 8．如图所示，地面上方某区域内存在着水平向右的匀强电场，一个质量为m的带正电小球，以竖直向上的初速度v0由O点竖直射入该区域，小球刚好能经过最高点P，已知连线OP与初速度方向的夹角为53°，重力加速度为g，已知，则下列说法正确的是（　　） A．小球所受电场力的大小为 B．小球通过P点时的动能为 C．经过时间，小球距直线OP距离最远 D．经过时间，小球动能最小 9．如图甲所示，真空中水平放置两块长度为2d的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为U0的周期性变化的电压，在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自t0时刻开始连续释放初速度大小为v0，方向平行于金属板的相同带电粒子，t0时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场，已知电场变化周期，粒子质量为m，不计粒子重力及相互间的作用力，则（　　） A．在t=0时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为 B．粒子的电荷量为 C．在时刻进入的粒子刚好从两板中央离开电场 D．在时刻进入的粒子离开电场时在竖直方向的位移大小为 10．图1的平行金属板M、N间加有图2所示的交变电压，是M、N板间的中线，当电压稳定时，板间为匀强电场。时，比荷为k的带电粒子甲从O点沿方向、以的速率进入板间，时飞离电场，期间恰好不与极板相碰。若在时刻，带电粒子乙以的速率沿从O点进入板间，已知乙粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞，不计粒子受到的重力，则下列说法中正确的是（　　） A．时刻，乙粒子离开电场 B．乙粒子的比荷为 C．甲粒子离开电场时的速度大小为 D．甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B D D D A C AD BD ABD BD 1．B 【详解】在加速电场中，根据动能定理 解得 在偏转电场中，竖直方向的加速度 运动的时间 则竖直方向的速度 设偏转的角度为，则 若使偏转角变小，即使变小，则应使变大，变小。 故选B。 2．D 【详解】 B．设加速电压为，加速过程根据动能定理有 可得 知加速后动能最小的离子是一价离子，故B错误； A．设加速极板间距离为L，在加速电场中运动时间 根据荷质比可知，加速时间最长的是一价氦离子，故A错误； C．设偏转电板间距离为d，偏转过程做平抛运动，则有 知三种离子加速度之比为 故C错误； D．在加速电场中，受力方向相同，做直线运动，轨迹相同；在偏转电场中，当水平位移为时偏转轨迹为 可知偏转轨迹与q、m无关，三种离子轨迹重合，故D正确。 故选D。 3．D 【详解】B．粒子在电容器中水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做匀变速直线运动，根据电场强度和电势差的关系以及电场强度与电场力的关系可得 根据牛顿第二定律有 粒子射入电容器后的速度为v0，水平方向上分速度为 竖直方向上分速度为 粒子从射入到运动到最高点，由运动学关系速度与位移公式可得 粒子在电场加速的过程中由动能定理可得 解得 故B错误； A．粒子从射入到运动到最高点过程中，设水平方向速度为vx，竖直方向上速度为vy，且水平方向上的位移为 竖直方向上的位移为 解得 故A错误； C．粒子射入电容器到最高点过程中有 粒子穿过电容器时从最高点到穿出过程中，设水平方向速度为vx，竖直方向上速度为vy1，在水平方向上由位移公式可得 竖直方向上由速度公式可得 解得 设粒子穿过电容器时，速度方向与水平方向的夹角为，则 粒子射入电场和水平方向的夹角为 则 根据数学三角函数公式可得 故C错误； D．粒子射入最高点的过程水平方向的位移为x，竖直方向的位移为 解得 即粒子在运动到最高点的过程中水平方向和竖直方向的位移均与电荷量和质量无关，射出电场过程中同理有 ， 即轨迹不会变化，故D正确。 故选D。 4．D 【详解】A．动能的增加量为 A错误； BC．竖直方向，小球做竖直上抛运动，则 重力势能的增加量为 根据能量守恒定律，电势能的减少量等于动能和重力势能的增加量之和 BC错误； D．机械能增加量等于电势能减少量 D正确。 故选D。 5．A 【详解】依题意，0~0.025s内B板的电势比A板高，电子所受电场力水平向左，做初速度为零的匀加速直线运动。0.025~0.05s内A板的电势比B板高，电子所受电场力大小不变，方向水平向右，做匀减速直线运动，由运动的对称性可知，在0.05s时电子速度减小到零，此时电子已经向左移动了一段距离，之后极板间的电场做周期性变化，电子的运动也做周期性变化，即一直向B板移动。 故选A。 6．C 【详解】A. 若，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B板上，所以A错误． B. 若，带正电粒子先加速向A板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离小于向右运动的距离，最终打在B板上，所以B错误． C. 若，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向左运动的距离大于向右运动的距离，最终打在A板上，所以C正确． D. 若，带正电粒子先加速向B板运动、再减速运动至零；然后再反方向加速运动、减速运动至零；如此反复运动，每次向右运动的距离大于向左运动的距离，最终打在B板上，所以D错误． 7．AD 【详解】AB．将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解，水平分运动为初速度为零的匀加速直线运动，竖直分运动为匀变速直线运动。在竖直方向，由对称性原理可知，上升过程所用的时间与下降过程所用的时间相等；故在水平方向，对于初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等的时间间隔内位移之比为1：3，故A正确；B错误； C．设物体在B动能为EkB，水平分速度为vBx，竖直分速度为vBy，由竖直方向运动对称性知 对于水平分运动运用动能定理，A到M有 A到B有 又 s1：s2=1：3 解得 F（s1+s2）=24.0J 则 故C错误； D．由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为F，重力为G，则水平方向有 Fs1=6.0J 即 竖直方向有 Gh=8.0J 即 所以 由图可知 根据三角函数关系可得 则小球从A运动到B的过程中速度最小时速度一定与等效G’垂直，即图中的P点，故 故D正确。 故选AD。 【点评】本题关键将合运动分解为水平方向的匀加速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动，然后对水平分运动运用动能定律求解！ 8．BD 【详解】AB．设OP=L，从O到P水平方向做匀加速直线运动，竖直方向做竖直上抛运动，到达P点时竖直方向的速度为零，则有水平方向 竖直方向 且 解得 则小球受电场力 小球在P点动能 故A错误，B正确； C．小球速度平行于OP时与OP距离最远，此时 解得 故C选项错误； D．小球所受的合外力方向水平向右偏下37°，当小球速度与合力方向垂直时，此过程合力做负功最大，小球动能最小，此时 解得 故D选项正确。 故选BD。 9．ABD 【详解】A．粒子进入电场后，水平方向做匀速直线运动，则t=0时刻进入电场的粒子在电场中运动的时间 竖直方向上的位移恰好为d，则时间内的位移为，粒子在竖直方向先做加速运动后做减速运动，经过一个周期，粒子的竖直速度为零，故粒子离开电场时的速度大小等于水平速度v0，故A正确； B．由上述分析知 解得 故B正确； C．时刻进入的粒子，在竖直方向先向下加速运动，然后向下减速运动，再向上加速运动，向上减速运动，由对称性可知，此时竖直方向的位移为零，故粒子从P板右侧边缘离开电场，故C错误； D．粒子在静电力作用下的加速度大小 时刻进入电场的粒子，离开电场时在竖直方向的位移大小为 故D正确。 故选ABD。 10．BD 【详解】A．设板长为L，粒子甲带负电，则甲运动时间为 粒子乙因入射速度为甲的两倍，则运动时间为 因乙在时刻飞入板间，则在T时刻飞出板间，故A错误； CD．设两板间距离为d，则有 则在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据竖直方向位移和时间关系，可得 作出竖直方向上速度与时间图像，如图。 则图线与时间轴围成的面积代表竖直方向上的位移，设板间距为d，若恰好不与极板碰撞，则表示粒子在电场中竖直方向的最大位移大小刚好为，根据图像可知在时刻粒子甲会恰好不碰到极板，该时刻会达到最大位移的大小，而在时刻，粒子出电场，此时位移是最大位移的一半，为，即甲在竖直方向上的位移为；同理，对粒子乙，其轨迹为的形状，因乙粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞，根据图像可知在T时刻会恰好不与极板相撞，此时乙刚好飞出电场，即乙在竖直方向上的位移为，则偏转位移之比为，时刻，甲粒子离开电场时已具有竖直向上的分速度，故C错误，D正确； B．对乙有 对甲有 因 则有 可得 又 可得 故B正确。 故选BD。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $