高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动课后测评

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动课后测评，共29页。试卷主要包含了5mg，2×10－5J的功，可得，5cm；30cm等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年度人教版（2019）必修第三册
10.5带电粒子在电场中的运动同步训练2（含解析）


1．电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示。两极之间的距离为d，在两极之间加上高压U，有一电子在K极由静止被加速，不考虑电子重力，电子电荷量为e，质量为m，则（　　）


A．由K到A电子的加速度大小为
B．A应接高压电源的负极
C．电子到达A极板时的动能大于
D．由K沿直线到A电势逐渐升高
2．如图所示，xOy坐标系内存在平行于坐标平面的匀强电场。一个质量为m，电荷量为的带电粒子，以的速度沿AB方向入射，粒子恰好以最小的速度垂直于y轴击中C点。已知A、B、C三个点的坐标分别为、、。若不计重力与空气阻力，则下列说法中正确的是（　　）

A．带电粒子由A到C过程中最小速度一定为
B．带电粒子由A到C过程中电势能先减小后增大
C．匀强电场的场强大小为
D．若匀强电场的大小和方向可调节，粒子恰好能沿AB直线方向到达B点，则此状态下电场强度大小为
3．如图所示，在竖直放置的平行金属板A、B之间加有恒定电压U，A、B两板的中央留有小孔O1、O2，在B板的右侧有平行于极板的匀强电场E，电场范围足够大，感光板MN垂直于电场方向固定放置。第一次从小孔O1处由静止释放一个质子，第二次从小孔Ol处由静止释放一个α粒子，关于这两个粒子的运动，下列判断正确的是（　　）

A．质子和α粒子在O2处的速度大小之比为
B．质子和α粒子在整个过程中运动的时间相等
C．质子和α粒子打到感光板上时的动能之比为
D．质子和α粒子打到感光板上的位置不同
4．如图所示，一光滑绝缘半圆轨道固定在竖直平面内，与光滑绝缘水平面相切于点，半圆轨道的半径为，整个空间存在水平向右的匀强电场，场强大小为，一带正电小球质量为、电荷量为，从点以一定的初速度向点运动，经过点后恰能运动到轨道的最高点，小球从轨道最高点飞出后落到水平面上的点（图中未标出）。已知重力加速度为，，。（　　）

A．小球在点速度最小
B．小球在点的速度大小为
C．点即为小球运动的初始位置
D．点与点的水平距离为
5．如图所示，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平，两微粒、所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别以大小相等的初速度从电容器的上、下极板附近的左右两端同时水平射入两极板间（入射点到极板的距离相等），在随后的某时刻，、经过电容器两极板间上半区域的同一水平面，、间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是（　　）

A．的质量小于的质量
B．在时刻，的动能小于的动能
C．在时刻，的速度小于的速度
D．在时刻，、的电势能相等
6．如图所示，长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于沿斜面向下的匀强电场（图中未画出）中，一带电荷量为q、质量为m的小球，以初速度v0由斜面底端的A点开始沿斜面向上做匀速直线运动，最终通过斜面顶端C点。重力加速度为g。则（ ）

A．小球带正电
B．小球在C点的电势能大于在A点的电势能
C．A、C两点的电势差为
D．电场强度大小为
7．如图所示，两带正电粒子从同一位置以平行于极板的初速度v0进入两平行板间的匀强电场，其中打到A位置粒子的水平位移是打到B位置粒子的水平位移的。不计粒子重力，忽略粒子间的相互作用。若打到A位置的粒子比荷为k，则打到B位置的粒子比荷为（　　）

A．k B．k C．k D．k

8．如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M。一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，则下列结论正确的是（已知重力加速度为g）（　　）


A．两极板间电压为
B．板间电场强度大小为
C．整个过程中质点的重力势能增加
D．若仅增大两极板间距，则该质点仍然垂直打在M上
9．匀强电场中有一个带电粒子，如果仅在电场力作用下该粒子可能的运动性质有（　　）
A．匀变速直线运动 B．匀变速曲线运动
C．变加速直线运动 D．变加速曲线运动
10．如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子（重力不计）从平行金属板左端以初速度v0水平射入，从右端离开。已知上极板带正电，下极板带负电，两极板的长度为L，间距为d。带电粒子离开电场时的偏移量为y，则（　　）


A．带电粒子进入电场位置和离开电场位置的电势差为
B．带电粒子从进入电场到离开电场，电场力做的功为
C．带电粒子离开电场时竖直方向的分速度为
D．带电粒子离开电场时速度方向与水平方向的夹角的正切值为
11．在x轴上存在一水平方向的电场，有一质量为，电荷量为的带正电的小球只在电场力的作用下，以初速度，从处开始沿光滑绝缘水平面向x轴负方向运动。电势随位置x的变化关系如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．小球运动范围
B．小球运动范围
C．当小球运动到电势为的位置时，小球的动能为
D．小球的动能最大值为
12．带电粒子A、B分别处于如图1、2所示的电场中，其中图1中的电场为匀强电场。现使两粒子分别以一定的初速度同时向右运动，并在同一时刻向右运动至最远，且运动的位移大小相等。若两粒子运动中的瞬时速度分别用以vA、vB表示，不计粒子重力，则下列说法正确的是（　　）

A．两粒子一定带异种电荷
B．电场力对两粒子做功一定相同
C．先vAvB，最后vA=vB=0
D．先vA>vB后vA0），质量为m的小球从两板中央以水平速度v0射入板间，小球离开电场后恰能垂直打在距离金属板右端2L的屏M上，已知重力加速度g。求：
(1)板间电场强度E的大小和方向。
(2)板间电势差U要满足什么条件？

22．如图所示，电子的初速度忽略不计，经电压为U0的电场加速后飞入平行板间，平行板板长和板间距离均为L=10cm，平行板右端到荧光屏的距离也是L=10cm。平行板的下极板接地，在两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图像如图所示，电子恰好从两板左侧中点飞入。（每个电子穿过平行板的时间远小于交变电压的周期）求：
(1)在t=0.06s时刻，电子打在荧光屏上距O点多远处？
(2)荧光屏上有电子打到的区间多长？


参考答案
1．D
【详解】
A．若是匀强电场，电场力为合外力，由牛顿第二定律可得

可得，由于AK之间不是匀强电场，故不能用来表示加速度，A错误；
BD．由于电子由K极向A极加速，所受电场力向上，场强向下，故A应接高压电源的正极，场强由A指向K，故由K沿直线到A电势逐渐升高，B错误，D正确；
C．由动能定理可得，电子到达A极板时的动能等于电场力所做的功，即，C错误。
故选D。
2．D
【详解】
A．根据题意可知

由于粒子恰好以最小的速度垂直于y轴击中C点，则C点的速度最小且沿水平方向，故带电粒子受到的电场力方向一定沿-y方向，将初速度沿竖直方向和水平方向分解，水平方向粒子做匀速直线运动，其速度为

竖直方向速度减为零时速度最小等于水平分速度，所以带电粒子由A到C过程中最小速度一定为，A错误；
B．带电粒子由A到C过程中电场力一定做负功，电势能增大，B错误；
C．根据几何关系可知OC=L，从A到C根据动能定理可得

解得匀强电场的大小为

C错误；
D．若匀强电场的大小和方向可调节，粒子恰好能沿AB方向到达B点，则电场线方向沿BA方向，根据动能定理可得

解得此状态下电场强度大小为

D正确。
故选D。
3．C
【详解】
A．从开始运动到板，质子的速度为，粒子速度为，根据动能定理

化简得出

由于质子：；粒子：，则

故A错误；
B．设粒子在加速电场中加速时间为，加速位移为s，在偏转电场中时间为，与的竖直高度为d，有


由于质子和粒子的加速位移和偏转位移相同，但

所以

则质子和α粒子在整个过程中运动的时间不相等，故B错误；
C．从开始运动到打到板上根据动能定理有

则

故C正确；
D．带电粒子进入偏转电场后，水平位移为

可知水平位移与比荷无关，则质子和α粒子打到感光板上的位置相同。故D错误。
故选C。
4．D
【详解】
AB.小球在半圆轨道上运动时，当小球所受重力，电场力的合力方向与速度方向垂直时，
如图中点，小球速度最小，小球所受电场力为

则小球在点所受合力大小为

设小球在点的速度为，由于小球恰好能运动到轨道的最高点，则在点时此合力恰好能提供小球做圆周运动所需的向心力，由牛顿第二定律得

解得

设点小球所受合力与竖直方向的夹角为，如图

由图可知

则，小球从点到点由动能定理得

解得

故AB错误；
CD．当小球离开点后，在竖直方向上做自由落体运动，水平方向上在电场力的作用下做匀加速直线运动，设小球从点到点的运动时间为，水平方向的加速度为，点到点的水平距离为，则在水平方向有
，
竖直方向有

联立解得

由于小球在点的初速度未知，故点到点的距离不固定。
故C错误；D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．a竖直方向的位移

b竖直方向的位移

已知，故A错误；
B．由动能定理，有

已知，故无法判断t时刻的动能大小，故B错误；
C．由动能定理，有


已知，故 ，故C正确；
D．电势能

在同一个位置，电势相等且大于零，a带正电，b带负电，故a的电势能更大，故D错误。
故选Ｃ。
6．C
【详解】
AD．由题知小球以初速度v0由斜面底端的A点开始沿斜面向上做匀速直线运动，则对小球做受力分析可知小球受到的电场力应向上，且有
mgsinθ = Eq
则小球带负电，且
E =
AD错误；
B．由于电场力做正功电势能减小，则小球在C点的电势能小于在A点的电势能，B错误；
C．根据动能定理有
- mgLsinθ + WAC = 0，WAC = qUAC
根据计算有
UAC =
C正确。
故选C。
7．C
【详解】
设粒子的电荷量为q，质量为m，粒子在匀强电场中运动的加速度为

运动时间为

偏转位移为

整理得

因此，得

联立解得

故选C。
8．BCD
【详解】
AB．据题分析可知，小球在平行金属板间轨迹应向上偏转，做类平抛运动，飞出电场后，小球的轨迹向下偏转，才能最后垂直打在M屏上，前后过程质点的运动轨迹有对称性，如图


可见两次偏转的加速度大小相等，根据牛顿第二定律得

得

由

可知，板间电压

故B正确，A错误；
C．小球在电场中向上偏转的距离

而
，
解得

故小球打在屏上的位置与P点的距离为

重力势能的增加量

故C正确；
D．仅增大两板间的距离，因两板上电量不变，根据

可知，板间场强不变，小球在电场中受力情况不变，则运动情况不变，故仍垂直打在屏上，故D正确。
故选BCD。
9．AB
【详解】
匀强电场中有一个带电粒子，如果仅在电场力作用下，因为电场力是恒力，所以加速度也是恒定的，如果该粒子沿电场线运动则做匀变速直线运动，如果不沿电场线运动则做匀变速曲线运动，故AB正确，CD错误。
故选AB。
10．AC
【详解】
A．带电粒子在电场中做类平抛运动，根据

解得极板间电势差

带电粒子进入电场位置和离开电场位置的电势差为

故A正确；
B．带电粒子从进入电场到离开电场，电场力做的功为

故B错误；
C．带电粒子离开电场时竖直方向的分速度为

故C正确；
D．带电粒子离开电场时速度方向与水平方向的夹角的正切值为

故D错误。
故选AC。
11．BC
【详解】
AB．带电小球只在电场力的作用下运动，只发生着动能和电势能之间的转化，动能和电势能之和为定值，小球在处的动能为

电势能为

总能量为

结合图像可得，小球在和处的电势能都为，小球在和处的动能都为0，速度都为0，小球的运动范围为

故A错误，B正确；
C．当小球运动到电势为的位置时，电势能为，小球的动能为，故C正确；
D．小球在处电势能有最小值，动能最大值为，故D错误。
故选BC。
12．AD
【详解】
A．由运动情况和题图分析可知，A粒子带正电，B粒子带负电，故A正确；
B．由于两粒子的初动能未知，故不能确定电场力对两粒子做功是否相同，故B错误；
CD．A在匀强电场中受到的电场力不变，加速度不变，做匀减速直线运动，B向右运动过程中，电场强度变大，电场力变大，加速度变大，B做加速度增大的减速直线运动。作出两粒子运动的v-t图像如图所示

A为倾斜直线，由于B粒子的加速度不断增大，曲线切线斜率的绝对值也不断增大，即曲线的切线应不断变陡，那么只有向右边凸出的下降的曲线才能满足条件，又A与B的运动时间相等，所以曲线的终点也应在t0时刻，而A与B的运动位移大小相等，所以曲线与坐标轴围成的面积应相同，由图像分析可知，先vA>vB后vA