2022高中物理 第一章 靜電場 9 帶電粒子在電場中的運動練習(xí) 新人教版選修3-1知識點一帶電粒子的加速1.如圖L1-9-1所示,一個平行板電容器充電后與電源斷開,從負(fù)極板處釋放一個電子(不計重力),設(shè)其到達(dá)正極板時的速度為v1,加速度為a1.若將兩極板間的距離增大為原來的2倍,再從負(fù)極板處釋放一個電子,設(shè)其到達(dá)正極板時的速度為v2,加速度為a2,則()A.a1a2=11,v1v2=12B.a1a2=21,v1v2=12C.a1a2=21,v1v2=1D.a1a2=11,v1v2=1圖L1-9-12.(多選)2018·湖北松滋期末一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(重力不計)以速度v0逆著電場線方向射入有左邊界的勻強電場,場強為E(如圖L1-9-2所示),則()A.粒子射入的最大深度為B.粒子射入的最大深度為C.粒子在電場中運動的最長時間為圖L1-9-2D.粒子在電場中運動的最長時間為知識點二帶電粒子的偏轉(zhuǎn)3.如圖L1-9-3所示,a、b兩個帶正電的粒子以相同的速度先后垂直于電場線從同一點進(jìn)入平行板間的勻強電場,a粒子打在B板的a'點,b粒子打在B板的b'點,若不計重力,則()A.a的電荷量一定大于b的電荷量B.b的質(zhì)量一定大于a的質(zhì)量C.a的比荷一定大于b的比荷D.b的比荷一定大于a的比荷圖L1-9-34.如圖L1-9-4所示,有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入水平放置的兩平行板間的勻強電場,當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U1時,帶電粒子沿軌跡從兩板正中間飛出;當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U2時,帶電粒子沿軌跡落到B板中間.設(shè)粒子兩次射入電場的水平速度相同,則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為()A.U1U2=18B.U1U2=14C.U1U2=12圖L1-9-4D.U1U2=115.(多選)一臺正常工作的示波管,突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫面的高度縮小,則產(chǎn)生故障的原因可能是()A.加速電壓偏大B.加速電壓偏小C.偏轉(zhuǎn)電壓偏大D.偏轉(zhuǎn)電壓偏小6.如圖L1-9-5所示,三個電荷量相同、質(zhì)量相等、重力不計的粒子A、B、C從平行板間電場中的同一點P射入,在電場中的運動軌跡如圖中PA、PB、PC所示,則下列說法中正確的是()A.三個粒子的加速度關(guān)系為aA>aB>aCB.三個粒子的加速度關(guān)系為aA<aB<aCC.三個粒子的入射速度關(guān)系為vA>vB>vCD.三個粒子的入射速度關(guān)系為vA<vB<vC圖L1-9-5知識點三帶電粒子在組合場中的運動7.如圖L1-9-6所示,電子在電勢差為U1的電場中由靜止加速后,垂直射入電勢差為U2的偏轉(zhuǎn)電場.在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場的條件下,下列四種情況中,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()圖L1-9-6A.U1變大,U2變大B.U1變小,U2變大C.U1變大,U2變小D.U1變小,U2變小8.一束電子流經(jīng)U=5000V的加速電壓加速后,在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強電場,如圖L1-9-7所示.若兩板間距離d=1.0cm,板長l=5.0cm,那么,要使電子能從平行板間飛出,兩個極板上所加電壓的最大值為()A.400VB.300VC.100VD.480V圖L1-9-79.(多選)如圖L1-9-8所示,在豎直向下的勻強電場中,用絕緣細(xì)線拴住的帶電小球在豎直平面內(nèi)繞O做圓周運動,以下四種說法中正確的是()A.帶電小球可能做勻速圓周運動B.帶電小球可能做變速圓周運動C.帶電小球通過最高點時,細(xì)線拉力一定最小D.帶電小球通過最低點時,細(xì)線拉力有可能最小圖L1-9-810.關(guān)于帶電粒子(不計重力)在勻強電場中的運動情況,下列說法正確的是()A.一定是勻變速運動B.不可能做勻減速運動C.一定做曲線運動D.可能做勻變速直線運動,不可能做勻變速曲線運動11.(多選)如圖L1-9-9所示,質(zhì)量相同的三個分別帶正電、負(fù)電和不帶電的顆粒從水平放置的平行帶電金屬板左側(cè)以相同的初速度v0沿垂直于電場線的方向射入勻強電場,分別落在帶正電荷的下極板上的a、b、c三點.下列判斷正確的是()A.a點的顆粒帶正電,c點的帶負(fù)電,b點的不帶電B.三個顆粒在電場中的加速度的關(guān)系是aa>ab>acC.三個顆粒在電場中運動的時間的關(guān)系是ta>tb>tcD.靜電力對落在c點的顆粒做負(fù)功圖L1-9-912.2017·馬鞍山二中期中某示波管在偏轉(zhuǎn)電極XX'、YY'上不加偏轉(zhuǎn)電壓時光斑位于屏幕中心.現(xiàn)給偏轉(zhuǎn)電極XX'、YY'加上如圖L1-9-10甲、乙所示的偏轉(zhuǎn)電壓,則在光屏上可能的圖形為圖L1-9-11中的(圓為熒光屏,虛線為光屏坐標(biāo))()圖L1-9-10圖L1-9-1113.2017·馬鞍山二中期中將一帶電粒子以初速度v0沿水平方向從A點射入方向豎直向上的勻強電場中,粒子從B點飛出電場時速度方向與電場方向的夾角為150°,電場的水平寬度為L,如圖L1-9-12所示.不計粒子的重力.設(shè)粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q.(1)該勻強電場的電場強度為多大?(2)A、B兩點的電勢差UAB為多大?圖L1-9-1214.如圖L1-9-13所示,A為粒子源,A和極板B間的加速電壓為U1,兩水平放置的平行帶電板C、D間的電壓為U2,質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子初速度為零,從A被加速電壓U1加速后水平進(jìn)入豎直方向的勻強電場并能穿過電場區(qū)域,平行帶電板的長度為L,兩板間的距離為d,不計帶電粒子的重力,求:(1)帶電粒子運動到B板時的速度;(2)帶電粒子在C、D極板間運動的時間;(3)帶電粒子飛出C、D極板間的電場時在豎直方向上發(fā)生的位移y.圖L1-9-131.D解析電容器充電后與電源斷開,再增大兩極板間的距離時,場強不變,電子在電場中受到的靜電力不變,故a1a2=11.由動能定理Ue=mv2得v=,因兩極板間的距離增大為原來的2倍,由U=Ed知,電勢差U增大為原來的2倍,故v1v2=1.2.BD解析粒子射入到最右端,由動能定理得Eqxmax=m,最大深度xmax=;由v0=at,a=,可得t=,則粒子在電場中運動的最長時間為,選項B、D正確.3.C解析粒子在電場中做類平拋運動,有h=,得x=v0,由v0<v0,得>.4.A解析設(shè)粒子水平運動的位移為l,豎直方向的位移為y,兩極板間距為d,由y=at2=·得,U=,所以U,A正確.5.AD解析畫面高度縮小,說明電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時偏轉(zhuǎn)角減小,由qU0=m,tan=,得tan=,則引起變小的原因可能是加速電壓U0偏大或偏轉(zhuǎn)電壓U1偏小,A、D正確.6.D解析三個帶電粒子的電荷量相同,所受靜電力相同,加速度相同,選項A、B錯誤;三個帶電粒子沿電場方向的位移關(guān)系為yA=yB>yC,則時間關(guān)系為tA=tB>tC,三個帶電粒子在平行極板方向的位移關(guān)系為xA<xB=xC,由此可得,三個帶電粒子入射速度關(guān)系為vA<vB<vC,故選項D正確.7.B解析由帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)運動規(guī)律可知tan=,選項B正確.8.A解析在加速電壓一定時,偏轉(zhuǎn)電壓U'越大,電子在極板間的偏轉(zhuǎn)距離就越大,當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出時,兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓即為所求的最大電壓.加速過程中,由動能定理有eU=m,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,電子在平行于板面的方向上做勻速直線運動,有l(wèi)=v0t,在垂直于板面的方向做勻加速直線運動,加速度a=,偏轉(zhuǎn)距離y=at2,若電子能從兩極板間飛出,則y,聯(lián)立解得U'=400V,即要使電子能飛出,所加電壓的最大值為400V,故選項A正確.9.ABD解析若小球所受靜電力與重力平衡,小球做勻速圓周運動,A正確;若小球所受靜電力和重力不平衡,小球做變速圓周運動,B正確;若小球所受靜電力與重力的合力向上,則小球運動到最低點時,細(xì)線拉力最小,運動到最高點時,細(xì)線拉力最大,C錯誤,D正確.10.A解析帶電粒子在勻強電場中受到的靜電力恒定不變,可能做勻變速直線運動,也可能做勻變速曲線運動,A正確.11.BD解析三個顆粒在電場中做平拋運動或類平拋運動,水平方向,有x=v0t,豎直方向,有y=at2,由xa<xb<xc可知ta<tb<tc,又ya=yb=yc,知aa>ab>ac,由此可判斷出落在a點的顆粒帶負(fù)電,落在b點的不帶電,落在c點的帶正電,靜電力對落在c點的顆粒做負(fù)功,B、D正確,A、C錯誤.12.D解析因某方向的偏轉(zhuǎn)位移與電壓成正比,則可能的為圖D.13.(1)(2)-解析(1)設(shè)粒子在電場中運動的時間為t,則水平方向上有L=v0t豎直方向上有vy=v0tan60°=t解得E=.(2)由粒子偏轉(zhuǎn)方向可知,粒子帶負(fù)電,由動能定理得-qUAB=mv2-m又知v=2v0解得UAB=-.14.(1)(2)L(3)解析(1)設(shè)帶電粒子運動到B板的速度為v,根據(jù)動能定理得U1q=mv2解得v=.(2)粒子進(jìn)入C、D間的電場后,在水平方向做勻速直線運動,有L=vt,故t=L.(3)粒子在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動,有Eq=ma,E=,所以a=粒子進(jìn)入C、D間的電場后,在豎直方向發(fā)生的位移y=at2=.