高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第2章 电势能与电势差第4节 带电粒子在电场中的运动测试题

2.4带电粒子在电场中的运动同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第三册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，在某一电场中有一条直电场线，在电场线上取两点，将一个电子由点以某一初速度释放，它能沿直线运动到点，且到达点时速度恰为零，电子运动的图象如图所示．则下列判断正确的是（       ）

A．点场强一定小于点场强

B．点的电势一定低于点的电势

C．电子在点的加速度一定小于在点的加速度

D．该电场若是负点电荷产生的，则场源电荷一定在点左侧

2．如图所示，实线是一簇标有方向的电场线，虚线表示某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可以判断(       )

A．该粒子带负电

B．该粒子在a点的加速度小于在b点的加速度

C．该粒子在a点的动能大于在b点的动能

D．该粒子在a点的电势能大于在b点的电势能

3．A、B在某个点电荷电场中的一根电场线上，在线上A点处放入一个自由的负电荷，它将沿电场线由静止向B点运动，下列判断哪些是正确的（ ）

A．电场线由B指向A，电荷做加速运动，加速度越来越大

B．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，其加速度大小的变化由题设条件不能确定

C．电场线由A指向B，电荷做匀加速运动

D．电场线由B指向A，该电荷做加速运动，加速度越来越小

4．一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中，粒子运动轨迹如图中虚线abc所示．图中实线是同心圆弧，表示电场的等势面．不计重力，以下哪个说法错误 (   　)

A．粒子在a点和c点的速度一定相同

B．粒子在b点的电势能一定大于在a点的电势能

C．粒子在b点的速度一定小于在a点的速度

D．此粒子一直受到静电排斥力的作用

5．图中的实线为电场线，O为产生电场的其中一个固定的点电荷，A、B、C、D为电场中的四个位置，某带电粒子仅在电场力的作用下沿虚线轨迹运动。下列判断正确的是（       ）

A．O处点电荷一定带正电

B．B点电势一定高于C点电势

C．粒子在A点的动能大于D点的动能

D．若将该粒子在B点由静止释放，它一定沿电场线运动

6．如图（b）所示，一正点电荷仅在静电力作用下，从A点沿圆弧运动到B点，其速度大小随时间变化的图像如图（a）所示。下列关于A、B两点的电场强度E的大小和A、B两点的电势φ的高低判断，正确的是（　　）

A．EA＞EB，φA＞φB B．EA＜EB，φA＞φB

C．EA=EB，φA=φB D．EA＜EB，φA=φB

7．K、A是密封在真空玻璃管中的两平行正对圆形金属板，直径为L，板间距离为，金属板接入电路如图所示（只画出了纸面内的剖面图），M、N两端外加电压。K极板正中间有一粒子源，可向其左侧空间均匀的发射速度大小为v，质量为m，电荷量为-q（q＞0）的粒子，平行板间的电场看做匀强电场，则以下说法正确的是（　　）

A．当时，电流表示数为0

B．当时，电流表示数不为0

C．当时，电流表示数为I，则当时，电流表示数为3I

D．当时，电流表示数为I，则当（）增大时，电流表最大示数为1. 5I

8．静电透镜是利用静电场使用电子束聚或发散的一种装置。如图所示该透镜工作原理示意图，虚线表示这个静电场在xoy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于ox轴、oy轴对称，且相邻两等势线的电势差相等，图中实线为某个电子通过电场区域时的轨迹示意图，关于此电子从a点运动到b点过程中，下列说法正确的是（　　）

A．a点的电势高于b点的电势

B．电子在a点的加速度大于在b点的加速度

C．电场力一直做正功

D．电子在a点的动能大于在b点的动能

9．如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即，实线为一带负电的微粒仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、R、Q是这条轨迹上的三点，R点在等势面b上，据此可知（　　）

A．三个等势面中，c的电势最低

B．带电微粒在P点的电势能比在Q点的大

C．带电微粒在P点和在R点的速度大小可能相等

D．带电微粒在P点的加速度比在Q点的加速度小

10．竖直平面内，一带正电的小球，系于长为L的不可伸长的轻线一端，线的另一端固定为O点，它们处在匀强电场中，电场的方向水平向右，场强的大小为E．已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力mg．现先把小球拉到图中的P1处，使轻线伸直，并与场强方向平行，然后由静止释放小球．已知小球在经过最低点的瞬间，因受线的拉力作用，其速度的竖直速度突变为零，水平分量没有变化，（不计空气阻力）则小球到达与P1点等高的P2时线上张力T为多少 ( )

A．3mg B．mg C．4mg D．5mg

11．如图所示的直线为某电场中的一条电场线，其中点为的中点，已知、，将电荷量为的试探电荷由点沿电场线移动到。则下列说法正确的是（　　）

A．电荷由移动到点电势能一定增加

B．点的电场强度一定小于点的电场强度

C．电荷由到电势能的增加量可能大于由到电势能的增加量

D．如果电荷由移动到，则电势能仍增加

12．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，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程（　　）

A．电势能增加 B．动能增加

C．机械能增加 D．重力势能增加

13．如图所示为静电除尘机理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，放电极（位于中央）和集尘极分别接到高压直流电源的两极上，其间电场线如图．带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动并沉积，达到除尘目的．不考虑尘埃间的相互作用及其他作用，下列说法正确的是

A．电场线方向由放电极指向集尘极

B．图中点电场强度小于b点电场强度

C．尘埃会沿图中虚线从c到d运动

D．尘埃在运动过程中动能增大

14．静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴正向运动，x1为图像与x轴的交点，x2、x3、x4各点如图所示，则点电荷（　　）

A．在x2和x4处电势相等

B．由x1到x3电场强度减小

C．由x1运动到x4的过程中电势能一直增大

D．由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大

15．某静电场中，x轴上电场强度E随距离变化的关系如图所示，设x轴正方向为电场强度的正方向。一带电量大小为q的粒子从坐标原点O沿x轴正方向运动，结果粒子刚好能运动到处，假设粒子仅受电场力作用，、已知，则（　　）

A．粒子一定带负电

B．粒子的初动能大小为

C．粒子沿轴正方向运动过程中电势能先增大后减小

D．粒子沿x轴正方向运动过程中最大动能为q

二、填空题（共4题）

16．如图所示，质量为m、带电荷量为q的基本粒子（忽略重力），以初速度v0平行于两极板进入匀强电场，极板长为l，极板间距离为d，极板间电压为U。

（1）运动性质：

①沿初速度方向：速度为______的______运动。

②垂直v0的方向：初速度为______的匀加速直线运动。

（2）运动规律：

①偏移距离：因为t＝，a＝，偏移距离y＝at2＝

②偏转角度：因为vy＝at＝，tan θ＝＝。

17．绝缘水平面上固定一正点电荷Q，另一质量为m、电荷量为的滑块（可看作点电荷）从a点以初速度沿水平面向Q运动，到达b点时速度减为零，已知a、b间距离为s，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。此过程中产生的内能___________，完成ab位移所用时间___________（以上均选填“>”、“=”或“<”）。

18．电场中有O、A、B、C几个固定点，一电量为-q、质量为m的带电粒子仅受电场力作用，从O点由静止开始做直线运动，其v-t图像如图。粒子在t1时刻运动到A点，其速率为v1；t2时刻运动到B点，其速率为0；t3时刻运动到C点，其速率为v2。由图可推断，A、B、C三点中，__________点的电势最高；A、C两点的电势差UAC＝__________。

19．为了测定元电荷的数值，某物理兴趣小组设计了如图所示的实验装置。

实验操作步骤如下；

①按图示装置安装好器材；

②调节实验仪器，使间距为d的平行金属板处于水平位置；

③闭合电源开关，通过喷雾器把油滴（由于摩擦，油滴带负电）通过平行金属板的上极板中间的小孔喷入电场中；

④通过显微镜来观察，找到悬浮不动的油滴，根据观测数据算出油滴的质量为m；

⑤根据平行金属板上所加的已知电压U，算出油滴的电荷量。

（1）平行金属板之间的电场是_______；（填“匀强电场或非匀强电场”）

（2）平行金属板的下极板带_______；（填“正电或负电”）

（3）若已知元电荷为e，重力加速度为g，则悬浮液滴所带的电荷量等于元电荷的_______倍（用m、d、U、g、e表示）。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，一绝缘细线上端固定，下端拴一质量为m、电荷量为-q的小球。将它置于水平方向的匀强电场中，当细线离开竖直位置的偏角为α时，小球处于平衡状态。求匀强电场的大小和方向。

21．如图所示，在场强E=104N/C的水平匀强电场中，有一根长l=10cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m=2g、电荷量q=2×10－6C的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g取10m/s2.求：

（1）若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大；

（2）小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大；

（3）求小球在下落过程中的最大动能。

22．如图所示在沿水平方右的匀强电场中，竖直放置着一光滑半圆弧的绝缘细管，圆心为O，半径为R，现将质量为m，带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径一端B点由静止释放，小球沿细管滑到P点时，速度刚好为零，OP连线与竖直方向的夹角为θ，且θ=37°，不计空气阻力，重力加速度为g，求：

（1）匀强电场强度E为多少？

（2）小球滑到最低点C点时管壁对小球的支持力为多少？

23．匀强电场中有六个点A、B、C、D、E、F正好位于一正六边形的六个顶点处，如图所示。六边形边长为；所在平面与电场方向平行。点B、C、E的电势分别为、和。一带电粒子从A点以沿方向射出后到达D点。匀强电场中任意两点连线中点的电势等于这两点电势和的一半，不计粒子重力，求：

（1）带电粒子的电性；

（2）匀强电场的电场强度E；

（3）带电粒子的比荷。

参考答案：

1．B

2．C

3．B

4．A

5．C

6．C

7．C

8．C

9．B

10．A

11．C

12．D

13．D

14．C

15．B

16．     v0     匀速直线     零

17．     >     >

18．     A    

19．     匀强电场     负    

20．电场力方向向左；大小

21．（1）；；（2）0；；（3）

22．（1）；（2）

23．（1）负电；（2）；（3）