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    高考物理一轮复习课时作业34带电粒子在电场中的运动(含解析)

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    高考物理一轮复习课时作业34带电粒子在电场中的运动(含解析)

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    这是一份高考物理一轮复习课时作业34带电粒子在电场中的运动(含解析),共10页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
    带电粒子在电场中的运动一、选择题1.(2018·广州二模)a、b两离子从平行板电容器两板间P处垂直电场入射运动轨迹如图.若a、b的偏转时间相同,则a、b一定相同的物理量是(  )A.比荷          B.入射速度C.入射动能   D.入射动量答案 A解析 A项a、b两离子竖直方向分位移相等故:y=··t2由于y、E、t均相等故比荷相等故A项正确;B水平方向位移关系时xa>xb水平分运动时匀速直线运动时间相等故va>vb,故B项错误;Ca、b两离子初速度不同质量关系未知无法确定初动能和动量大小关系故C、D两项错误.2.(2017·江苏)如图所示三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔小孔分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P′点则由O点静止释放的电子(  )A.运动到P点返回 B.运动到P和P′点之间返回C.运动到P′点返回 D.穿过P′点答案 A解析 设A、B板间的电势差为U1B、C间电势差为U2板间距为d电场强度为E第一次由O点静止释放的电子恰好能运动到P点根据动能定理得:-qU1=qU2=qEd将C板向右移动B、C板间的电场强度:E=不变所以电子还是运动到P点速度减小到零然后返回故A项正确;B、C、D三项错误.3.(2018·濮阳一模)如图所示两个水平平行放置的带电极板之间存在匀强电场两个相同的带电粒子从两侧同一高度同时水平射入电场经过时间t在电场中某点相遇.则以下说法中正确的是(  )A.若两粒子入射速度都变为原来的两倍则两粒子从射入到相遇经过的时间为tB.若两粒子入射速度都变为原来的两倍则两粒子从射入到相遇经过的时间为tC.若匀强电场的电场强度大小变为原来的两倍则两粒子从射入到相遇经过的时间为tD.若匀强电场的电场强度大小变为原来的两倍则两粒子从射入到相遇经过的时间为t答案 A解析 两粒子从射入到相遇经过的时间只和初速度大小相关当两粒子入射速度都变为原来的两倍则两粒子从射入到相遇经过的时间为t故A项正确B、C、D三项错误.4.(2018·信阳二模)(多选)有重力可忽略不计的三个带正电的粒子A、B、C先后沿如图所示的虚线OO′方向从左侧中点水平进入平行板电容器中并最终都能击中MN板.已知三个粒子质量之比mAmBmC=1∶1∶2三个粒子带电量之比为qAqBqC=1∶2∶1关于三个粒子击中MN板的位置下列说法正确的是(  )A.若A、B、C以相同的速度进入电容器则最终A、B、C击中MN板上同一点B.若A、B、C以相同的动量进入电容器,则最终B、C击中MN板上同一点C.若A、B、C以相同的动能进入电容器则最终A、C击中MN板上同一点D.若A、B、C以相同的动能进入电容器则最终A、B击中MN板上同一点答案 BC解析 粒子在电场中做类平抛运动竖直方向:h=at2水平方向匀速直线运动:L=v0t联立得h=A根据公式可知速度相同比荷不,则h不同不可能击中同一个位置故A项错误;Bhp相同mq相同则h同mAmBmC=1∶1∶2:三个粒子带电量之比为qAqBqC=1∶2∶1知BC的mq相同故B项正确;C、D两项h动能相同如q相同则h相同故A、C击中相同位置故C项正确D项错误.5.(2018·甘肃模拟)(多选)如图所示水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场一带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出从B点进入电场到达C点时速度方向恰好水平.由此可知(  )A.从B到C小球的动能减小B.从B到C小球的电势能减小C.从A到B与从B到C小球的运动时间一定相等D.从A到B与从B到C小球的速度变化量大小一定相等答案 AD解析 A项从B到C可知竖直分速度减小根据牛顿第二定律知加速度方向向上合力向上根据动能定理知合力做负功动能减小故A项正确.B从B到C的过程中合力向上则电场力方向向上电场力做负功小球电势能增加故B项错误.C从A到B做平抛运动竖直方向上分速度由0增加到vy进入电场后由vy减小为零可知A到B和B到C小球的速度变化量大小相等由于加速度大小不一定相同则运动时间不一定相等故C项错误D项正确.6.(2018·宿州三模)如图一质量为m、电量为q的带正电粒子在竖直向下的匀强电场中运动,M、N为其运动轨迹上的两点.已知该粒子在M点的速度大小为v0方向与水平方向的夹角为60°,N点为轨迹的最高点不计重力.则M、N两点间的电势差为(  )A.   B.C.   D.答案 B解析 粒子在最高点速度等于初速度的水平分量为:vN=vM=v0cos60°v0对从M到N过程根据动能定理有:qUMNmvN2mvM2解得:UMN=-故A、C、D三项错误B项正确.7.如图所示一带电粒子(重力不计)以初动能Ek垂直电场线穿过以虚线为边界的匀强电场区域粒子离开电场时的动能为5Ek;若将粒子的初动能增加到4Ek粒子离开电场时的动能可能为(  )A.Ek   B.5EkC.7Ek   D.Ek答案 B解析 设粒子的初动能增加前在电场中的运动时间为t离开电场时竖直方向上的分速度为:vy=at则:Ekmvy2=5Ek得:mvy2=4Ek则若将粒子的初动能增加到4Ek即初速度变为原来的2倍而电场的宽度不变所以运动时间为t故离开电场时竖直方向上的分速度为:vy=a·tvy则有:4Ekm(vy)2=Ek解得:Ek=5Ek.8.如图带电粒子由静止开始经电压为U1的加速电场加速后垂直电场方向进入电压为U2的平行板电容器经偏转落在下板的中间位置.为使同样的带电粒子从同样的初始位置由静止加速、偏转后能穿出平行板电容器下列措施可行的是(  )A.保持U2和平行板间距不变减小U1B.保持U1和平行板间距不变增大U2C.保持U1、U2和下板位置不变向下平移上板D.保持U1、U2和下板位置不变向上平移上板答案 D解析 粒子在电场中加速U1qmv02在偏转电场中x=v0tyt2解得x2:开始时x=L若要使x增大为LU2和平行板间距不变减小U1则x会减小A项错误;保持U1和平行板间距不变增大U2则x减小B项错误;保持U1、U2和下板位置不变向下平移上板则d减小x减小C项错误;保持U1、U2和下板位置不变向上平移上板则x变大故D项正确故选D项.9.示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况其核心部件是示波管其原理图如下,XX为水平偏转电极,YY为竖直偏转电极.以下说法正确的是(  )AXX加图3波形电压、YY′不加信号电压屏上在两个位置出现亮点B.XX加图2波形电压、YY′加图1波形电压屏上将出现两条竖直亮线C.XX加图4波形电压、YY′加图2波形电压屏上将出现一条竖直亮线D.XX加图4波形电压、YY′加图3波形电压屏上将出现图1所示图线答案 A解析 A项XX加图3波形电压、YY′不加信号电压左右周期性的打在屏上,所以出现屏上在两个位置出现亮点,故A项正确;B项XX加图2波形电压、YY′加图1波形电压屏上将出现一条竖直亮线故B项错误;C项XX′加图4波形电压、YY′加图2波形电压屏上将出现一条水平亮线故C项错误;D项XX加图4波形电压、YY′加图3波形电压屏上将出现两条水平亮线故D项错误.10.(2018·广东模拟)如图所示矩形区域PQNM内存在平行于PQ的匀强电场一质量为m=2.0×10-11 kg、电荷量为q=1.0×10-5 C的带正电粒子(重力不计)从a点以v1=1×104 m/s的初速度垂直于PQ进入电场最终从MN边界的b点以与水平边界MN成30°角斜向右上方的方向射出射出电场时的速度v2=2×104 m/s,已知MP=20 cm、MN=80 cm取a点电势为零如果以a点为坐标原点O沿PQ方向建立x轴则粒子从a点运动到b点的过程中电场的电场强度E、电势φ、粒子的速度v、电势能Ep随x的变化图像正确的是(  )答案 D解析 A项匀强电场中场强处处相同则知E­x图像是平行于x轴的直线故A项错误.Bφ­x的斜率等于场强E粒子从a点运动到b点的过程中电势降低则知φ­x图像是向下倾斜的直线故B项错误.C根据动能定理得:qEx=mv2mv02得:v=可知v­x图像是曲线故C项错误.D取a点电势为零粒子从a点运动到b点的过程中动能的增加量为ΔEkmv22mv12解得ΔEk=3×103 J电势能减少量为ΔEp=ΔEk=3×103 J所以粒子到达b点时的电势能为-3×103 J.竖直方向有MP=v1t水平方向有x=t联立解得x=17.32 cm根据电场力做功多少电势能减少多少,可得,Ep=-qEx因此Ep­x图像是位于第四象限过原点的向下倾斜的直线故D项正确.11.(2018·唐山模拟)(多选)水平面上的三点A、O、B在一条直线上,OB=2OA,OO'是竖直的分界线其左边区域内有水平向右的匀强电场场强大小为E1其右边区域内有水平向左的匀强电场场强大小为E2现将一带电小球从A点以初速度v0竖直向上抛出小球在空中越过分界线后直向下落在B点不计阻力重力加速度大小为g则下列说法正确的是(  )A.小球落在B点时的速度大小等于v0B.左右两区域电场强度大小的比值为E1E2=1∶2C.小球经过分界线时离水平面的高度为D.小球在B点的电势能大于在A点的电势能答案 AC解析 A项小球只受重力和电场力作用故竖直方向做加速度为g的匀变速运动又有A、B两点的高度相等故竖直方向的速度大小相等;根据B点速度竖直向下可得:小球落在B点时的速度大小等于v0故A项正确;B项小球在水平方向只受电场力作用做匀变速运动;故在OO′左侧做加速度a1的匀加速运动在右侧做加速度a2的匀减速运动;设在左侧运动时间为t1在右侧运动时间为t2;则有:t1+t2a1t1=a2t2;又有OB=2OA所以a2t22=2×a1t12;所以t2=2t1E1E2=a1a2=t2t1=2∶1;故B项错误;C项小球在竖直方向做竖直上抛运动故经过分界线时离水平面的高度为h=v0t1gt12故C项正确;D项根据E1E2=2∶1OB=2OA由U=Ed可得:A、B两点电势相等故电势能相等故D项错误.12.(2018·浙江模拟)现有两极板M(+)、N(-)板长80 cm板间距20 cm在两板间加一周期性的直流电压如图所示.现有一粒子(正电=104 C/kg)0时刻从上极板左侧边缘水平射入两极板间,v=2×103 m/s,重力不计,则正确的是(  )A.粒子的运动轨迹为抛物线B.经Δt=0.8×10-4 s,粒子速度为0.8×103 m/sC.粒子能从两板间射出D.若粒子要从两板间射出两板间距至少为10 cm答案 D解析 A项因为粒子只受电场力的作用并且该电场力是周期性的变化的力不是一个恒力所以粒子的运动不是类平抛运动轨迹不为抛物线.故A项错误;B项粒子的加速度a= m/s2=107 m/s2经Δt=0.8×10-4 s粒子速度为v=代入数据解得v=4×102 m/s.故B项错误;C项若粒子能射出在水平方向做匀速直线运动则t==4×10-4 s所以竖直位移y=(at12)+(at1·t1)+(at1·t1at12)+(2at1·t1)=5at12=5×107×(10-4)2 m=0.5 m大于板间距20 cm所以粒子将打到下极板N上.故C项错误;D项要使两极板间的距离最短应该在t=1×10-4 s时刻进入电场这样在竖直方向运动的距离最小根据位移和速度公式可得:d=t2t·tt2t2解得:d=10 cm.故D项正确.二、非选择题13.(2018·山东二模)如图所示空间内有场强大小为E的匀强电场竖直平行直线为匀强电场的电场线(方向未知)现有一电荷量为q质量为m的带负电的粒子从O点以某一初速度垂直电场方向进入电场,A、B为运动轨迹上的两点,不计粒子的重力及空气的阻力.(1)若OA连线与电场线夹角为60°,OA=L求带电粒子从O点到A点的运动时间及进电场的初速度;(2)若粒子过B点时速度方向与水平方向夹角为60°求带电粒子从O点到B点过程中电场力所做的功.答案 (1)t= v0 (2)解析 (1)带电粒子在电场中做类平抛运动,根据分运动的规律有:Lsin60°=v0tLcos60°at2粒子的加速度为:a=联立解得:t=v0(2)设粒子到达B点的速度为v粒子从O点到B点过程中电场力做功为W则由合运动与分运动的关系有:v=2v0由动能定理有:Wmv2mv02联立解得:W=mv02.14.(2018·全国二模)在竖直平面内有与平面平行的匀强电场一质量为m、带电量为+q的小球从竖直平面的坐标原点O处以某一速度抛出已知小球经y轴上的某点P时速度最小小球经Q点时速度大小与O点的速度大小相同且xQ=d,yQ=d图所示.已知重力加速度为g求:(1)电场强度的最小值;(2)若电场强度为(1)中所求的值求小球从O点抛出时的初速度的大小和再次经过x轴的坐标.答案 (1) 方向沿OQ方向 (2) 3d解析 (1)由于小球在O、Q两点的速度大小相等则小球所受重力和电场力的合力F的方向应与OQ垂直合力与y轴负方向的夹角为45°当电场力与合力垂直时电场强度最小qE=mgcos45°解得E=方向沿OQ方向(2)①当E取最小值时合力F=小球运动过程中的加速度为a=g方向与y轴负方向成45°角由于小球在P点速度最小则P点在OQ的中垂线上易得P点坐标为(0d).在P点小球速度方向应沿OQ方向设P点的速度为v得:vt=OQdat2PMd解得v=在O点的速度v0应有:v0解得v0设小球运动轨迹与x轴交点为R小球从P到R做类平抛运动设PM交x轴为NRS与PS垂直SR=vt=tPSat2gt2PSPNNSdRS解得t=2RSd所以ORONNR=d+2d=3d.     

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