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随堂练习题

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随堂练习题
10.5　带电粒子在电场中的运动　练习题一、选择题1.如图是示波管的示意图，从电子枪发出的电子通过两对偏转电极，如果偏转电极不加电压，则电子沿直线打在荧光屏的中心O，当在两对偏转电极上同时加上电压后，电子将偏离中心打在某个位置，现已标出偏转电极所加电压的正负极，从示波管的右侧来看，电子可能会打在荧光屏上哪一位置(　　)A.1位置 B.2位置 C.3位置 D.4位置2.下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场后，速度最大的粒子是(　　)A.质子(11H) B.氘核(12H)C.α粒子(24He) D.钠离子(Na+)3.带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(除静电力外不计其他力的作用)(　 　)A.电势能增加，动能增加B.电势能减小，动能增加C.电势能和动能都不变D.上述结论都不正确4.一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则小球(　　)A.可能做直线运动 B.一定不做曲线运动C.速率先减小后增大 D.速率先增大后减小5.如图所示，质子(11H)和α粒子(24He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为(　　)A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.1∶46.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d1.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d2.不计电子的重力，则下列关系式中正确的是(　　)A.t1d2 D.d1v1，故t1>t2，d1>d2，选项C正确.7.B解析：根据动能定理eU1=12mv2，得v=2eU1m，在偏转电场中vy=at，a=eU2md，且t=Lv，则tan θ=vyv=U2L2U1d，若一定使偏转角θ变大，即tan θ一定变大，由上式看出可以使U1变小，U2变大，故B正确，A，C，D错误.8.C解析：两个带电粒子垂直射入电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则水平方向有x=v0t，由于v0相等，所以tA∶tB=xA∶xB=2∶1，竖直方向有y=12at2=qE2m(xv0)2，则m=qEx22yv02，因为E，y，v0相等，则mA∶mB=qAxA2∶qBxB2=2∶1，故C正确.9A解析：由题意可知，电子在A，B板间做加速运动，在B，C板间做减速运动，恰好运动到P点，将C板向右平移到P′点，则B，C间距变大，根据平行板电容器电容的决定式C=εrS4πkd和定义式C=QU可知，电场强度E=Ud=QCd=4πkQεrS，分析可知，B，C极板间电场强度恒定不变，故电子仍然运动到P点返回，A选项正确.10.D解析：两带电粒子都做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，有x=vt，垂直极板方向做初速度为零的匀加速直线运动，有y=12at2，电荷在电场中所受的静电力为F=qE，根据牛顿第二定律有F=ma，整理得qm=2yv2Ex2，因为两粒子在同一电场中运动，E相同，又因为初速度相同，侧位移相同，所以比荷与水平位移的平方成反比，所以比荷之比为4∶1，D正确.11.D12.B解析：由题意可知，正电荷所受的静电力方向水平向右，则有P板电势高于Q板电势，A正确；设尘粒从A点运动到B点的时间为t，AC=BC=d，则水平方向有v2t=d，竖直方向有v02t=d得到v=v0，B错误，C正确；研究竖直方向，有-v02=-2gd，水平方向有v02=2ad，得d=v022g，且a=g，则有qEm=g，所以A，B点的电势差是U=Ed=Ev022g=mv022q，P，Q两极间电势差是A，B间电势差的二倍，即为mv02q，D正确.13.AD解析：在平行金属板之间加上如图(乙)所示的周期性变化的电压时，因为电子在平行金属板间所受的静电力F=eU0d，所以电子所受的静电力大小不变，而方向随电压呈周期性变化.由牛顿第二定律F=ma可知，电子在第一个T4内向B板做匀加速直线运动，在第二个T4内向B板做匀减速直线运动，在第三个T4内向A板做匀加速直线运动，在第四个T4内向A板做匀减速直线运动.所以 at 图像如图(丙)所示，vt图像如图(丁)所示，又因匀变速直线运动的位移x=v0t+12at2，所以xt图像应是曲线，故A，D正确.14.解析：(1)在A点，小球在水平方向只受静电力作用，根据牛顿第二定律得qE=mvA2r，所以小球在A点的速度vA=qErm.(2)在小球从A到B的过程中，根据动能定理，静电力做的正功等于小球动能的增加量，即2qEr=12mvB2-12mvA2，小球在B点时，根据牛顿第二定律，在水平方向有FB-qE=mvB2r，解以上两式得小球在B点受到环的水平作用力为FB=6qE.由牛顿第三定律知，小球在B点对环在水平方向的作用力的大小FB′=6qE.答案：(1)qErm　(2)6qE15. 解析：(1)设电子离开加速电场时的速度为v0，则由动能定理有eU=12mv02，解得v0=2eUm.(2)电子经过偏转电场时做类平抛运动，运动时间t=lv0=lm2eU.(3)设两极板上能加的最大电压为U′，要使电子能从平行板间飞出，则电子的最大偏移距离为d2，有d2=12at2，且a=eU'md，联立得U′=2Ud2l2.(4)电子从偏转电极边缘飞出时打到荧光屏上的点距离O点最远.设最远距离为y，速度偏向角为α，如图所示.tan α=d2l2=yL+l2，解得y=(2L+l)d2l.答案：(1)2eUm　(2)lm2eU　(3)2Ud2l2 (4)(2L+l)d2l