高二物理-随堂练习_带电粒子在电场中的运动(提高).doc

【巩固练习】一、选择题：1、 质子和氘核垂直射入两平行金属板间的匀强电场中，它们从电场中射出时偏离的距离相等，由此可知射入电场时（ ）A、 质子的动能是氘核动能的2倍 B、 质子的动能与氘核动能相等C、质子的速度是氘核速度的2倍 D、质子的动量是氘核动量的2倍2、质量为m，带电量为Q的带电微粒从A点以竖直向上的速度射入电场强度为E的沿水平方向的匀强电场中，如图所示，当微粒运动到B点时速度方向变为水平方向，大小仍为，已知微粒受到的电场力和重力大小相等，以下说法中正确的是( )A、 微粒在电场中做匀变速运动 B、 A、B两点间电势差是C、 由A点到B点微粒的动能没有变化 D、 从A点到B点合力对微粒做功为零3、带电粒子从静止出发经过电场加速后，垂直进入偏转电场，当离开偏转电场时，决定带电粒子侧移距离大小的因素是（ ）A、 带电粒子质量越大，侧移越大 B、 带电粒子电量越大，侧移越大C、 加速电压越低，侧移越大 D、 偏转电压越高，侧移越大4、如图所示，带电粒子以平行极板的初速度从左侧中央飞入匀强电场，恰能从右侧擦极板边缘飞出电场（重力不计），若带电粒子的初动能增大为原来的2倍，而仍能使其擦极板边缘飞出，则可采取的措施为（ ）A、 将板的长度变为原来的2倍 B、 将板之间距离变为原来的C、 将两板之间电压变为原来的两倍 D、 以上措施均不对5、 如图所示，G为灵敏电流计，在平行板电容器中有一带电油滴恰好处于静止状态.现保持电容器两极正对面积不变，改变两板间距离，发现电流计中有自a向b的电流通过，油滴将（ ）A、 向下做加速运动 B、 向上做加速运动 C、 可以向上或向下运动 D、 仍处于静止状态 6、如图所示，一带电粒子以速度沿垂直电场的方向进入匀强电场，两极板间的电压为，射出电场后偏转距离为y，要使y减小，可以采取的方法是（ ）A、 只提高粒子进入电场的速率 B、 只增大两极板间的电压C、 只增大两极板间的距离d D、 只增大两极板的长度L7、 如图所示，A、B两个虚线同心圆是点电荷电场中的两个等势面，a、b分别是两圆上的两点，实线是负点电荷的运动轨迹，则（ ）A、 在0点的场电荷是正电荷 B、 a、b点的电势C、 a、b点的场强 D、 q在a点的电势能大于在b点的电势能二、填空题：1、 如图所示，在匀强电场中，质子和粒子从正极板开始由静止出发达到负极板.已知质子和粒子电量之比为，质量之比为，则它们到达负极板时的速度之比_.2、如图所示，空间某个区域内有场强大小为E的匀强电场，电场的边界MN和PQ是间距为d的两个平行平面，如果匀强电场的方向第一次是垂直于MN指向PQ界面，第二次是和MN界面平行，在这两种情况下，一个带电量为q的质点以恒定的初速垂直于MN界面进入匀强电场，带电质点从PQ界面穿出电场时动能相等，则带电质点进入电场时的初动能是_.3、 来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为的直线加速器，形成电流强度为的细柱形质子流.已知质子电荷.这束质子流每秒打到靶上的质子数为_.假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为_.三、解答题：1、如图所示，直流电源两极间电压U=18V，电容器A和B的电容分别为和，开始时开关S断开，A和B都不带电.（1）把S拨到位置1，A的带电量等于多少？（2）然后把S 从位置1变换到位置2，则B的带电量等于多少?（3）再把S拨到位置1，然后又把S换接到位置2，则B的带电量将变为多少？2、 如图所示，真空室中电极K发出的电子（初速不计，质量为m，电量为e）经过电势差为的加速电场后，由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线射入.A、B板间距为d，板长，A板带正电，B板带负电，设板间电场是匀强的.当A、B板间电势差大小为时，电子恰能从A、B板间飞出，不计重力.求：（1）电子是从C点附近飞出，还是从D点附近飞出？（2）？（3）若A、B间电势差随时间缓慢增大（如函数图所表示）在t40秒时刻，进入A、B板间的电子能从A、B板间右边飞出吗？3、如图所示，长度为L，相距为d的平行板电容器，与一电源相连.一质量为m、电量为q的粒子以速度沿平行于金属板之间的中线射入电场中，从飞入时刻计算，A、B两极板之间的电势差随时间的变化规律如图所示，为了使带电粒子射出电场时的速度刚好平行于金属板，求：（1）所加电压的周期T应满足什么条件；（2）所加电压的最大值应满足什么条件.【答案与解析】一、选择题：1、B解析：带电粒子以初速度v0垂直于电场的方向射入匀强电场，设平行板的长度是L，板间距离是d，偏转电压是U，则 偏转距离 解得：，由此可见，它们从电场中射出时偏离的距离相等时，入射的初动能一定相等，选项B正确.2、ABCD解析：带电微粒受到恒定的电场力和重力作用其合力也一定是恒力，所以微粒在复合场中做匀变速运动，选项A正确；这一过程微粒的动能没有发生变化，由动能定理知，合力对微粒做的功为零，即（h为A到B的竖直高度，d为沿电场线运动的距离），所以选项CD正确；对微粒在竖直方向有：，所以，选项B正确.3、CD解析：设加速电压为，偏转电压，为平行板的长度为L，板间距离为d，离开偏转电场时的偏转位移为y，粒子进入偏转电场时的速度为，则加速过程用动能定理，进入偏转电场后，偏转距离 ，解得，由此可见降低加速电压，提高偏转电压可以使得粒子的侧移变大，选项CD正确.4、C解析：设偏转电压，为平行板的长度为L，板间距离为d，离开偏转电场时的偏转位移为y，粒子进入偏转电场时的速度为，则进入偏转电场后，偏转距离 ，解得，因为带电粒子仍能擦极板边缘飞出，所以必有，代人上式得 由此式可见，带电粒子的初动能增加为原来的两倍时，仍能擦边缘飞出，可以使电压增加为原来的两倍，板长变为原来的倍，或者使板间距离减小为原来的，所以只有选项C正确.5、B解析：因为电流计中有自a向b的电流通过，所以电容器处于充电状态，电荷量增加，又因为两板间的电压不变，所以平行板电容器的电容一定变大，两板之间的距离 变小，由知道，板间的场强必定变大，带电粒子受到的向上的电场力变大，向上做加速运动，选项B正确.6、A C解析：带电粒子以进入电场，做类似平抛运动.偏转距离故A C正确.7、B D解析：由于负点电荷运动轨迹是朝左偏转，背离场电荷，故q应受到电场力方向是朝外的，是斥力，故场电荷也应是负电荷，a离场电荷近，场强，q在电势高的地方电势能小，所以选项BD正确.二、填空题：1、解析：设两极电势差为U，则由动能定理： 2、解析：（1）当电场线与MN边界垂直时，对带电粒子用动能定理得：；（2）当电场线方向与MN平行时，带电粒子的速度方向与电场线垂直，粒子做类平抛运动，于是 ，在偏转场中运用动能定理，与上式比较可得，即整理得：3、 解析：这束质子流每秒打到靶上的质子数为质子在质子源到靶子之间做初速度为零的匀加速直线运动，设其加速度为a，则在距离靶源L和4L处的速度分别是和，比较可知.在距离靶源L和4L处各取一段极短的相等长度（设为）的质子流，则每段中的质子数分别为，所以，三、解答题：1、 解析：（1）S拨到位置1时，电源对电容器A充电. （2）当S由位置1拨到位置2时，电容器A对电容器B充电，直到两电容器两极板间电势差相等为止. 由（1）、（2）得 （3）将S拨到1，电容器A再次重新充电至，再拨到2，同理应有： 解得.2、C点 能解析：（1）因为电子带负电，上极板带正电，所以电子从C点飞出. （2）因为电子恰好从板间飞出，偏转距离一定等于 对电子的加速过程用动能定理得 电子刚好离开板间时偏转距离是：解得：（3）由偏转电压随时间的变化图像知，在t=40s时，两板之间的电压是40V，小于,电子仍能从平行板的右侧飞出.3、 解析：（1）粒子能飞出电场，在电场中的运动时间为 为了使粒子离开电场时，应有， 所以T应满足（2）在第一个内，在第一个T内，同理，此后每一个T内，竖直方向的位移增加设nT时，粒子没有落到极板上，