人教版 (新课标)9 带电粒子在电场中的运动测试题

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1．一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是( )
A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动
C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动
答案 A
2. 如图7所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板，如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的eq \f(1,2)后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)( )
A．使初速度减为原来的eq \f(1,2)
B．使M、N间电压加倍
C．使M、N间电压提高到原来的4倍
D．使初速度和M、N间电压都减为原来的eq \f(1,2)

图7
答案 BD
解析 由qE·l＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)，当v0变为eq \f(\r(2),2)v0时l变为eq \f(l,2)；因为qE＝qeq \f(U,d)，所以qE·l＝qeq \f(U,d)·l＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)，通过分析知B、D选项正确．
3．一电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，现减小两板间的电压，则电子穿越两平行板所需的时间( )
A．随电压的减小而减小
B．随电压的减小而增大
C．与电压无关
D．随两板间距离的增大而减小
答案 C
解析 因粒子在水平方向做匀速直线运动，极板长度和粒子初速度都未变化，故由t＝eq \f(l,v0)知C选项正确．
4．带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的方法有( )
A．增加带电粒子的电荷量 B．增加带电粒子的质量
C．增大加速电压 D．增大偏转电压
答案 D
解析 同一加速电场、同一偏转电场，偏转角为tan θ＝eq \f(lU′,2dU)，U′为偏转电压，D正确．
5．一束带有等量电荷量的不同离子从同一点垂直电场线进入同一匀强偏转电场，飞离电场后打在荧光屏上的同一点，则( )
A．离子进入电场的初速度相同
B．离子进入电场的初动量相同
C．离子进入电场的初动能相同
D．离子在电场中的运动时间相同
答案 C
解析 由题意知，不同粒子的偏转距离相同，y＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)eq \f(qE,m)(eq \f(l,v0))2＝eq \f(qEl2,2mv\\al(2,0))，故选项C正确．
6. 如图8所示，氕、氘、氚的原子核自初速为零经同一电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，那么( )
图8
A．经过加速电场过程，电场力对氚核做的功最多
B．经过偏转电场过程，电场力对三种核做的功一样多
C．三种原子核打在屏上时的速度一样大
D．三种原子核都打在屏上的同一位置上
答案 BD
解析 同一加速电场、同一偏转电场，三种粒子带电荷量相同，在同一加速电场中电场力对它们做的功都相同，在同一偏转电场中电场力对它们做的功也相同，A错，B对；由于质量不同，所以打在屏上的速度不同，C错；再根据偏转距离公式或偏转角公式y＝eq \f(l2U′,4dU)，tan φ＝eq \f(lU′,2dU)知，与带电粒子无关，D对．
7．如图9所示的示波管，当两偏转电极XX′、YY′电压为零时，电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标的O点，其中x轴与XX′电场的场强方向重合，x轴正方向垂直于纸面向里，y轴与YY′电场的场强方向重合，y轴正方向竖直向上)．若要电子打在图示坐标的第Ⅲ象限，则( )
图9
A．X、Y极接电源的正极，X′、Y′接电源的负极
B．X、Y′极接电源的正极，X′、Y接电源的负极
C．X′、Y极接电源的正极，X、Y′接电源的负极
D．X′、Y′极接电源的正极，X、Y接电源的负极
答案 D
解析 若要使电子打在题图所示坐标的第Ⅲ象限，电子在x轴上向负方向偏转，则应使X′接正极，X接负极；电子在y轴上也向负方向偏转，则应使Y′接正极，Y接负极，所以选项D正确．
8．一个电子以4.0×107 m/s的初速度沿电场线方向射入电场强度为2.5×104 N/C的匀强电场中，问：这个电子在电场中能前进多远？用的时间是多少？这段距离上的电势差是多少？(电子质量m＝0.91×10－30 kg)
答案 0.182 m 9.1×10－9 s 4.55×103 V
解析 电子在电场中做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得电子的加速度
a＝eE/m ①
电子在电场中前进的时间t＝v0/a ②
电子在电场中前进的距离x＝at2/2 ③
由①②③解得x＝0.182 m，t＝9.1×10－9s
这段距离上的电势差U＝Ex＝4.55×103 V.
9. 如图10所示，A为粒子源，F为荧光屏．在A和极板B间的加速电压为U1，在两水平放置的平行导体板C、D间加有偏转电压U2.现分别有质子和α粒子(氦核)由静止从A发出，经加速后以水平速度进入C、D间，最后打到F板上．不计粒子的重力，它们能打到F的同一位置上吗？
答案 能 图10
解析 设粒子的质量为m，带电荷量为q，偏转电场的极板长为L，两板间距为d.
在加速过程中由动能定理有：qU1＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)
在偏转电场中，粒子的运动时间t＝eq \f(L,v0)
加速度a＝eq \f(qE,m)＝eq \f(U2q,dm)
沿电场方向上的速度v′＝at
粒子射出电场时速度的偏转角度设为θ
tan θ＝eq \f(v′,v0)
偏移量y＝eq \f(1,2)at2
联立解得：tan θ＝eq \f(U2L,2U1d)，y＝eq \f(U2L2,4U1d)
可见y、tan θ与带电粒子的m、q无关，只由加速电场和偏转电场来决定，所以质子和α粒子能打到F上的同一位置．