带电粒子在电场中的运动巩固练习(提高).pdf

《带电粒子在电场中的运动巩固练习(提高).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带电粒子在电场中的运动巩固练习(提高).pdf（9页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、高中物理 高中物理【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v0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v0，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qmvU220

2、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 B v0 E v0 +A 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12

3、 C、将两板之间电压变为原来的两倍 D、以上措施均不对 5、（2016 湖北月考）如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的 ABCD 面与 EFGH 面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD 面带负电，EFGH 面带正电。从小孔 P 沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带负电的小球 A、B、C，最后分别落在 1、2、3 三点，则下列说法正确的是()高中物理 高中物理 A三个小球在真空盒中都做类平抛运动 BC 小球在空中运动时间最长 CC 小球在平板上时速度最大 DC 小球所带电荷量最少 6、如图所示，一带电粒子以速度v0沿垂直电场的方向进入匀强电场，两极板间的电压为U，射出电场后偏转距离为 y

4、，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 L 7、（2015 腾冲八中期中考）如图所示，一电子沿 x 轴正方向射入电场，在电场中的运动轨迹为 OCD，已知 O AA B，电子过 C、D 两点时竖直方向的分速度为Cyv和Dyv；电子在 OC 段和 OD 段动能的变化量分别为 Ek1和 Ek2，则()A1:2:CyDyvv B12:1:4kkEE C1:4:CyDyvv D12:1:3kkEE 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

5、量之比为qq1212：，质量之比为mm1214：，则它们到达负极板时的速度之比vv12：_.高中物理 高中物理 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UkV 800的直线加速器，形成电流强度为ImA1的细柱形质子流.已知质子电

6、荷eC1601019.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ll和4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nnnn1212和，则/_.三、解答题：1、（2016 四川模拟）如图所示的装置，U1是加速电压，紧靠其右侧的是两块彼此平行的水平金属板，板长为 l，两板间距离为 d，一个质量为 m、带电量为-q 的粒子，经加速电压加速后沿金属板中心线水平射入两板中，若两水平金属板间加一电压 U2，当上板为正时，带电粒子恰好能沿两板中心线射出；当下板为正时，带电粒子则射到下板上距板的左端 1/4 处，求：(1)12UU为多

7、少？(2)为使带电粒子经 U1加速后，沿中心线射入两金属板，并能够从两板之间射出，两水平金属板所加电压 U2应满足什么条件？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U0的加速电场后，高中物理 高中物理 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ld 2，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U1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）U1？（3）若 A、B 间电势差随时间缓慢增大（如函数图所表示）在 t

8、40 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v0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.L d 电源 v v0 O T t T2 【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

9、tvL0 偏转距离221aty mdeUa 解得：0220242kdEeULdmveULy，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高中物理 高中物理 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0 qUmgh（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：gvh220，所以qmvqmghU220，选项 B 正确.3、CD 解析：设加速电压为0U，偏转电

10、压U，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0v，则 加速过程用动能定理20021mveU，进入偏转电场后tvL0，偏转距离221aty mdeUa ，解得0202202442dUULdEeULdmveULyk，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U，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0v，则 进入偏转电场后tvL0，偏转距离221aty mdqUa ，解得0220242kdEqULdmvqULy，因为带电粒子仍

11、能擦极板边缘飞出，所以必有2dy，代人上式得02202422kdEqULdmvqULd 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2倍，或者使板间距离减小为原来的21，所以只有选项 C 正确.5、【答案】C【解析】三个小球在水平方向受到电场力作用，水平方向不是匀速直线运动，所以三个小球在真空盒中不是做类平抛运动，选项 A 错误；由于三个小球在竖直方向做自由落体运动，根据212ygt，知2ytg，三个小球的在空中运动时间相同，选项 B 错误；根据动能定理得：2201122qEx mgymvmv，可得202()qEx mgyvvm，x

12、3x2x1，可知，C 小球落到底板时的速率最大，故选项 C 正确；由于 C 小球在水平方向位移最大，说明 C 小球高中物理 高中物理 在水平方向加速度最大，所带电荷量最多，选项 D 错误。6、A C 解析：带电粒子以vE0进入电场，做类似平抛运动.偏转距离yatUqdmlv1212202()故 A C 正确.7、AC 解析：电子在垂直电场方向上做匀速直线运动，所以到 C 点的时间与到 D 点的时间之比为00:1:2oAoBcdxxttvv，在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，yEqvtm，所以:1:2cyDycdEeEevvttmm，A 正确 B 错误；在竖直方向上的位移为212yat，

13、所以到 C 点与到 D 点的竖直位移之比为22:1:4cdcdyytt，故电场力做功为:1:4cdcdWWEqyEqy，所以动能变化量之比为11:1:4KKEE，故 C 错误，D 正确。二、填空题：1、21：解析：设两极电势差为 U，则由动能定理：Uqmv1202 vUqmvvqqmm22121221 2、4qEd 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：12kkEEqEd；（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tvd0 2122221mvqEdaty，在 偏转场中运用动能定理12kkEEqEy，与上式比较可得dy，

14、即1221242kEqEdmvqEddy 整理得：41qEdEk 3、62510151.s 1221：nn 解析：这束质子流每秒打到靶上的质子数为个151931025.6106.1101eIN 高中物理 高中物理 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aLv221和Lav4222，比较可知122vv.在距离靶源 L 和 4L 处各取一段极短的相等长度（设为l）的质子流，则每段中的质子数分别为和11vlNn22vlNn，所以，121221：vvnn 三、解答题：1、【答案】(1)212216UlUd；(2)27988mg

15、dmgdUqq【解析】(1)设粒子被加速后的速度为 v0，当两板间加上电压 U2 如上板为正时，2qUmgd，得2mgdUq 如下板为正时，22qUmgdagm 201114222ldgv得：2208glvd 而21012qUmv，所以2116mglUdq 则212216UlUd(2)当上板加最大电压 U2时，粒子斜向上偏转刚好穿出 221qUmgqUdagmmd 水平方向：0lv t 竖直方向：222111222qUdatg tmd 联立，解得298mgdUq 若上板加最小正电压时，粒子向下偏转恰穿出 222qUmgqUdagmmd 高中物理 高中物理 水平方向：0lv t 竖直方向：222

16、211222qUda tgtmd 联立，解得278mgdUq 若下板加上正电压时，粒子只能向下偏转223qUmgqUdagmmd 水平方向：0lv t 竖直方向：222311222qUda tgtmd 联立，解得278mgdUq 可见下板不能加正电压 所以27988mgdmgdUqq 2、C 点 201UU 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2dy 对电子的加速过程用动能定理得meUvmveU00200221 002vdvlt是电子在板间运动的时间 电子刚好离开板间时偏转距离是：meUdmdeUdy0212421

17、2 解得：201UU （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U02,电子仍能从平行板的右侧飞出.高中物理 高中物理 3、0LT(n)nv为正整数 222002/Umd nvqL 解析：（1）粒子能飞出电场，在电场中的运动时间为tLv0 为了使粒子离开电场时0 xvvv，应有0ytv，所以 T 应满足 00LLnTT(n)vnv为正整数（2）在第一个T2内，20T2qU TqUFyd8md 在第一个 T 内，20TqU Ty28md 同理，此后每一个 T 内，竖直方向的位移增加20qU T4md 设 nT 时，粒子没有落到极板上，dqU nTmdUmdqnTmd nvqL2422020222022/则