粤教版 (2019)必修 第三册第二节 带电粒子在电场中的运动练习

2.2带电粒子在电场中的运动基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第三册

一、选择题（共14题）

1．如图所示是点电荷电场中的一条电场线，下列说法正确的是（     ）

A．A点场强一定大于B点场强

B．在B点静止释放一个电子，若仅受电场力作用，电子一定向A点运动

C．该点电荷一定带正电

D．正电荷运动过程中通过A点时，其运动方向一定沿AB方向

2．现有束带同种等量电荷的不同离子组成的离子流，从同一点以垂直电场方向进入同一偏转电场，当飞出电场后在荧光屏上形成一个亮点，则（       ）

A．离子进入电场的初速度一定相同

B．离子进入电场的初动量一定相同

C．离子进入电场的初动能一定相同

D．无法判断

3．如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l.在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q＞0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m、电荷量为－q的粒子．在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面．若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M∶m为(　　)

A．3∶2

B．2∶1

C．5∶2

D．3∶1

4．如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是 （ ）

A．电势 ，场强EA>EB

B．电势，场强EA>EB

C．将电荷量为q的正电荷从A点移到B点，电场力做正功，电势能减少

D．将电荷量为q的负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能EpA>EpB

5．转动动能是物体动能的一种形式，它特指物体围绕某一点或某一轴转动所具有的动能．如图所示的是实验室中一种展示和测量转动动能的装置，一个由四根边长为l的绝缘轻质刚性杆组成正方形水平放置，在其四个端点a、b、c、d分别固定质量均为m，电量均为q的点电荷，其中a点带负电，其余b、c、d三点带正电，正方形可绕中心竖直轴O在水平面内自由转动．现将正方形装置放入一个水平电场中，初始位置aO连线与电场方向垂直，在电场力作用下，该装置从静止开始发生旋转，测量其转动角速度便可知转动动能。下列分析正确的是（分析时可不考虑竖直转动轴O处的摩擦力）(       )

A．在电场力作用下装置从静止开始将向顺时针方向转动

B．在电场力作用下装置从静止开始会沿逆时针方向连续转圈

C．在电场力作用下装置从静止开始转动的最大转动动能

D．在电场力作用下装置从静止开始转动的最大角速度

6．如图所示，（核内有一个质子，没有中子），（核内有一个质子，一个中子），（核内有一个质子，两个中子）和（核内有两个质子，两个中子）四种原子核的混合粒子沿平行板电容器两板中线射入板间的匀强电场中，射出后都打在与垂直的固定荧光屏上，使荧光屏上出现亮点。下列说法正确的是（　　）

A．若它们射入电场时的速度相等，在荧光屏上将出现4个亮点

B．若它们射入电场时的动能相等，在荧光屏上将出现4个亮点

C．若它们射入电场时的质量与速度之积相等，在荧光屏上将出现3个亮点

D．若它们都是从静止开始由同一加速电场加速后再射入此偏转电场的，则在荧光屏上将出现1个亮点

7．如图所示，虚线MN为两个固定等量异种点电荷连线的中垂线。一带负电的粒子以某一速度从A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用。则该带电粒子在电场中（　　）

A．做直线运动，电势能先变小后变大 B．做直线运动，电势能先变大后变小

C．做曲线运动，电势能先变小后变大 D．做曲线运动，电势能先变大后变小

8．如图所示，光滑绝缘的水平面上固定一半径为R的圆弧屏AB，其圆心为O，整个装置放在沿半径BO方向的水平匀强电场中。现将一电荷量为q的带电小球从C点（在直线OA上）以初动能Ek0沿OA方向射出，最终垂直打到屏上的P点。已知∠POB=30°，取A点为电势零点。下列说法正确的是（　　）

A．小球带正电

B．P点的电势为

C．电场的电场强度大小为

D．O、C两点间的距离为

9．有一个点电荷只受电场力的作用，分别从两电场中的a点由静止释放，在它沿直线运动到b点的过程中，动能Ek随位移s变化的关系图象如图所示中的①、②图线．则下列说法正确的是（　　）

A．正电荷在甲图电场中运动，对应的图线是①

B．负电荷在乙图电场中运动，对应的图线是②

C．负电荷在丙图电场中运动，对应的图线是①

D．正电荷在丁图电场中运动，对应的图线是②

10．如图所示，处于真空中的匀强电场与水平方向成15°角，AB直线与匀强电场E互相垂直，在A点以大小为v0的初速度水平抛出一质量为m，带电量为+q的小球，经时间t，小球下落一段距离过C点（图中未画出）时速度仍为v0，在小球由A点运动到C点的过程中，下列说法中正确的是（  ）

A．电场力对小球做功为零

B．小球的电势能增加

C．C可能位于AB直线的左侧

D．小球的机械能减少量为

11．如图所示，实线为不知方向的三条电场线，虚线1和2为等势线，从电场中M点以相切于等势线1的相同速度飞出a，b两个带电粒子，粒子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则在开始运动的一小段时间内（粒子在图示区域内）（　　）

A．a的加速度将减小，b的加速度将增大

B．a的速度将减小，b的速度将增大

C．a一定带正电，b一定带负电

D．a的电势能减小，b的电势能增大

12．如图所示，竖直平面内光滑圆弧轨道半径为R，等边三角形ABC的边长为L，顶点C恰好位于圆周最低点，CD是AB边的中垂线，在A、B两顶点上放置一对等量异种电荷，现把质量为m带电荷量为＋Q的小球由圆弧的最高点M处静止释放，到最低点C时速度为v0，不计＋Q对原电场的影响，取无穷远处为零电势，静电力常量为k，则（　　）

A．小球在圆弧轨道上运动过程机械能守恒

B．C、D两点电势相等

C．M点电势为

D．小球对轨道最低点C处的压力大小为

13．如图所示，质子(H)、氘核(H)和粒子(He)都沿平行板电容器两板中线OO＇方向垂直于电场线射入板间的匀强电场，射出后都打在同一个与OO＇垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点．下列说法中正确的是

A．若它们射入电场时的速度相等，在荧光屏上将出现3个亮点

B．若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的，在荧光屏上将只出现1个亮点

C．若它们射入电场时的动能相等，在荧光屏上将只出现1个亮点

D．若它们射入电场时的质量与速度乘积相等，在荧光屏上将只出现2个亮点

14．某电场中的电场线分布如图所示，一带电粒子（不计重力）沿图中虚线所示路径运动，先后通过点和点，下列说法正确的是（　　）

A．、点的电场强度 B．粒子在、点的加速度

C．粒子在、点的速度 D．粒子带负电

二、填空题（共4题）

15．带电粒子在电场中的加速

（1）基本粒子的受力特点∶对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力（重力）的作用，但万有引力（重力）一般______________静电力，可以__________。

（2）带电粒子加速问题的处理方法∶

①利用动能定理分析∶初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，qU=mv2，则。

②在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析。

16．为使点电荷q在匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对该电荷施加一个恒力F，如图所示，若AB=0.4m，α=37°，q=－3×10-7C，F=1.5×10-4N，A点的电势φA=100V（不计电荷的重力），则电荷q由A到B电势能的变化量为___________J；B点的电势φB=___________V。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

17．如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m，电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)。则小球到达小孔处的速度为_______，极板间电场强度大小为______，电容器所带电荷量为_______

18．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏等组成，如图甲所示。示波器的和两对电极均不加电压时，亮斑出现在荧光屏中心O点。回答下列问题：

(1)如果在电极之间不加电压，但在之间加上如图乙所示的电压，使X的电势比高（即X正负），则电子打在荧光屏上的位置位于______上（填OX、OY、或OX'）；    

(2)如果在电极和分别加上如图乙、丙所示的电压，则荧光屏上出现的图形为（图中左侧为X'，下侧为Y'）(      )

A．       B．       C．       D．

(3)如果在电极和分别加上如图丁、戊所示的电压，则荧光屏上出现的图形为（图中左侧为X'，下侧为Y'）(      )

A．       B．             C．       D．

三、综合题（共4题）

19．如图所示，AB、CD为两平行金属板，A、B两板间电势差为U，C、D始终和电源相接，测得其间的场强为E．一质量为m、电荷量为+q的带电粒子（重力不计）由静止开始经AB加速后穿过CD发生偏转，最后打在荧光屏上．已知C、D极板长均为x，荧光屏距C、D右端的距离为L，问：

（1）粒子进入偏转电场时的速度v0为多大？

（2）粒子打在荧光屏上距O点下方P多远处？

20．一带电粒子以一定的初速度由P点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直。粒子从Q点射出电场时，其速度方向与电场线成30°角。已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，不计重力作用。求此匀强电场的场强大小。

21．如图所示，为使带负电的点电荷q在一匀强电场中沿直线匀速地由A运动到B，必须对该电荷施加一个恒力F。已知，，，，A点的电势。（不计负电荷所受的重力）

(1)在图中用实线画出电场线，用虚线画出通过A、B两点的等势线，并标明它们的电势；

(2)求q在由A到B的过程中电势能的变化量。

22．示波管的内部结构如图所示．如果在偏转电极XX/、YY/之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心．如果在偏转电极XX/之间和YY/之间分别加上如图所示的电压，请画出荧光屏上出现的完整扫描波形图．

参考答案：

1．B

2．C

3．A

4．C

5．D

6．D

7．C

8．C

9．A

10．B

11．A

12．C

13．B

14．A

15．     远远小于     忽略不计

16．     4.8×10-5 J     -60 V

17．              

18．     OX     B     A

19．（1）v0=（2Uq/m）1/2  （2）y=Ex（x/2+L）/2U

20．

21．(1) ；(2) 增加了

22．