人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动达标测试

这是一份人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动达标测试，共8页。
题组一 带电粒子的直线运动
1.
如图所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，电势差为U，一质量为m(不计重力)、电荷量为－q的粒子，以速度v0通过等势面M射入两等势面之间，则该粒子穿过等势面N的速度应是( )
A. eq \r(\f(2qU,m)) B．v0＋eq \r(\f(2qU,m))
C. eq \r(v\\al(2,0)＋\f(2qU,m)) D. eq \r(v\\al(2,0)－\f(2qU,m))
2.
如图所示，在点电荷＋Q的电场中，一带电粒子－q的初速度v0恰与电场线QP方向相同且重力不计，则带电粒子－q在开始运动后，将( )
A．沿电场线QP做匀加速运动
B．沿电场线QP做变减速运动
C．沿电场线QP做变加速运动
D．偏离电场线QP做曲线运动
3.
两平行金属板距离为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射入电场，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA间距为h，此电子具有的初动能是( )
A.eq \f(edh,U) B．edUh
C.eq \f(eU,dh) D.eq \f(eUh,d)
4.
一初速度为零的带电粒子从A板经电势差为U＝4.0×103 V的匀强电场加速后，到B板获得5.0×103 m/s的速度，粒子通过加速电场的时间t＝1.0×10－4 s，不计重力作用，则
(1)带电粒子的比荷为多大？
(2)粒子通过电场过程中的位移为多大？
(3)匀强电场的电场强度为多大？
题组二 带电粒子在电场中的偏转
5.
如图所示为示波管中偏转电极的示意图，相距为d、长度为l的平行板A、B间加上电压后，可在A、B之间的空间(设为真空)中产生电场(设为匀强电场)．在AB左端距A、B等距离处的O点，有一电荷量为＋q、质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(如图)，不计重力．要使此粒子恰能从C处射出电场，则A、B间的电压应为( )
A.eq \f(d2mv\\al(2,0),ql2) B.eq \f(l2mv\\al(2,0),qd2)
C.eq \f(lmv0,qd) D．qeq \f(v0,dl)m
6.
(多选)如图所示，一质量为m，带电荷量为＋q的带电粒子(不计重力)，以速度v0垂直于电场方向进入电场，关于该带电粒子的运动，下列说法正确的是( )
A．粒子在初速度方向做匀加速运动，平行于电场方向做匀加速运动，因而合运动是匀加速直线运动
B．粒子在初速度方向做匀速运动，平行于电场方向做匀加速运动，其合运动的轨迹是一条抛物线
C．分析该运动，可以用运动分解的方法，分别分析两个方向的运动规律，然后再确定合运动情况
D．分析该运动，有时也可用动能定理确定其在某位置时的速度的大小
7.
如图所示，静止的电子在加速电压U1的作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压U2的作用下偏转一段距离．现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该( )
A．使U2加倍
B．使U2变为原来的4倍
C．使U2变为原来的eq \r(2)倍
D．使U2变为原来的eq \f(1,2)
8.
如图所示，平行金属板间存在匀强电场，一个电子以初速度v1沿平行于板面方向射入电场，经过时间t1射出电场，射出时沿垂直于板面方向偏移的距离为y1.另一个电子以初速度v2(v2>v1)仍沿平行于板面方向射入电场，经过时间t2射出电场，射出时沿垂直于板面方向偏移的距离为y2.不计电子的重力．下列关系式中正确的是( )
A．t1＝t2 B．t1>t2
C．y1＝y2 D．y1v1，因此t1>t2，且有y1>y2，故A、C、D错误，B正确．
答案：B
9．解析：(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动．
在竖直方向(初速度方向)上：L＝v0t
在水平方向(电场方向)上：vx＝at
由速度关系得：vx＝v0tan 30°
由牛顿第二定律得：qE＝ma
解得E＝eq \f(\r(3)mv\\al(2,0),3qL).
(2)粒子做类平抛运动，在水平方向上：d＝eq \f(1,2)at2
解得d＝eq \f(\r(3),6)L.
答案：(1)eq \f(\r(3)mv\\al(2,0),3qL) (2)eq \f(\r(3),6)L
10．解析：墨滴带负电，故在电场力作用下会向正极板偏转，A错误；重力不计的墨滴沿垂直电场线方向进入匀强电场，在电场中做类平抛运动，轨迹为抛物线，故B正确；电场力对墨滴做正功，电势能减小，故C错误；偏移距离y＝eq \f(at2,2)＝eq \f(qU,2md)·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(L,v)))2，可知运动轨迹与带电荷量有关，故D错误．
答案：B
11．解析：若加速电压为U1，偏转电压为U2，则在加速电场中qU1＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)，在偏转电场中a＝eq \f(U2q,dm)，L＝v0t，y＝eq \f(1,2)at2，所以y＝eq \f(U2L2,4U1d)，画面高度缩小，说明粒子的最大偏转位移减小，由上式分析可得，可能是加速电压U1增大，也可能是偏转电压U2减小，选项A、D正确．
答案：AD
12．解析：选带电小球为研究对象，设它所带电荷量为q，则带电小球受重力mg和静电力qE的作用．当U1＝300 V时，小球受力平衡，有mg＝qeq \f(U1,d)；当U2＝60 V时，带电小球向下极板做匀加速直线运动，有mg－qeq \f(U2,d)＝ma，h＝eq \f(1,2)at2，联立以上三式可得t＝eq \r(\f(2U1h,U1－U2g))≈4.5×10－2 s.
答案：4.5×10－2 s
13．解析：(1)由带电粒子沿直线穿过板间可知：
mg＝Eq
所以E＝eq \f(mg,q)＝eq \f(5×10－6×10,1×10－9) N/C＝5×104 N/C
A、B间的电势差UAB＝Ed＝5×104×0.02 V＝103 V.
(2)当UAB＝2 000 V时，带电粒子所受的合力：
F合＝eq \f(UAB,d)q－mg＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2 000,0.02)×10－9－5×10－6×10)) N＝5×10－5 N，合力方向竖直向上．
粒子加速度a＝eq \f(F合,m)＝eq \f(5×10－5,5×10－6) m/s2＝10 m/s2
粒子在水平方向的位移为0.1 m，
所需时间
t＝eq \f(l,v0)＝eq \f(0.1 m,2 m/s)＝0.05 s
粒子0.05 s内在竖直方向的位移
s＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)×10×0.052 m＝0.012 5 m>eq \f(d,2)
故粒子不能从板间飞出．
答案：(1)103 V (2)不能