人教版高二物理選修3-1期末專項(xiàng)練習(xí)卷：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．如圖所示，真空中只有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和豎直向下的重力場(chǎng)，在豎直平面內(nèi)有一初速度為v0的帶電微粒，恰能沿圖示虛線由A向B做直線運(yùn)動(dòng)，那么()A．微粒帶正、負(fù)電荷都有可能B．微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．微粒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)2.如圖所示，電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B板時(shí)的速度為v，保持兩板間的電壓不變，則()A．當(dāng)增大兩板間的距離時(shí)，速度v增大B．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v減小C．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v不變D．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)3.如圖，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng).在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q(q＞0)的粒子；在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m、電荷量為－q的粒子．在電場(chǎng)力的作用下，兩粒子同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)．已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距eq\f(2,5)l的平面．若兩粒子間相互作用力可忽略，不計(jì)重力，則M∶m為()A．3∶2B．2∶1C．5∶2 D．3∶14.如圖，帶電粒子由靜止開始，經(jīng)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后，垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入電壓為U2的平行板電容器，經(jīng)偏轉(zhuǎn)落在下板的中間位置．為使同樣的帶電粒子，從同樣的初始位置由靜止加速、偏轉(zhuǎn)后能穿出平行板電容器，下列措施可行的是(粒子重力不計(jì))()A．保持U2和平行板間距不變，減小U1B．保持U1和平行板間距不變，增大U2C．保持U1、U2和下板位置不變，向下平移上板D．保持U1、U2和下板位置不變，向上平移上板5.如圖所示，場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長(zhǎng)為s，豎直邊ad長(zhǎng)為h.質(zhì)量均為m、帶電荷量分別為＋q和－q的兩粒子，由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場(chǎng)中)．不計(jì)重力，若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于()A.eq\f(s,2)eq\r(\f(2qE,mh)) B.eq\f(s,2)eq\r(\f(qE,mh))C.eq\f(s,4)eq\r(\f(2qE,mh)) D.eq\f(s,4)eq\r(\f(qE,mh))6.如圖所示，質(zhì)量相等的兩個(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中O點(diǎn)自由釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn)，若AB＝BC，則它們帶電荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2B．2∶1C．1∶eq\r(2) D.eq\r(2)∶17.在如圖甲所示的平行板電容器A、B兩板上加上如圖乙所示的交變電壓，開始時(shí)B板的電勢(shì)比A板的高，這時(shí)在兩板中間的電子由靜止在靜電力作用下開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)電子在運(yùn)動(dòng)中不與極板發(fā)生碰撞，則下列說法正確的是(不計(jì)電子重力)()甲乙A．電子先向A板運(yùn)動(dòng)，然后向B板運(yùn)動(dòng)，再返回A板做周期性運(yùn)動(dòng)B．電子一直向A板運(yùn)動(dòng)C．電子一直向B板運(yùn)動(dòng)D．電子先向B板運(yùn)動(dòng)，然后向A板運(yùn)動(dòng)，再返回B板做周期性運(yùn)動(dòng)9.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將質(zhì)子和α粒子由靜止釋放，若不計(jì)重力，當(dāng)它們獲得相同動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子經(jīng)歷的時(shí)間t1和α粒子經(jīng)歷的時(shí)間t2之比為()A．1∶1B．1∶2C．2∶1 D．4∶110.如圖所示，從熾熱的金屬絲逸出的電子(速度可視為零)，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后從兩極板中間垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。電子的重力不計(jì)。在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()A．僅將偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極性對(duì)調(diào)B．僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的距離C．僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的電壓D．僅減小偏轉(zhuǎn)電極間的電壓11.如圖所示，長(zhǎng)L＝0.20m、不可伸長(zhǎng)的絕緣絲線的一端拴一質(zhì)量為m＝1.0×10－4kg、帶電荷量為q＝＋1.0×10－6C的小球，另一端連在一水平軸O上，現(xiàn)將小球拉到與軸O在同一水平面上的A點(diǎn)(絲線拉直)，然后無初速度地將小球釋放，絲線拉著小球可在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝2.0×103N/C.取g＝10m/s2.求：(1)小球通過最高點(diǎn)B時(shí)速度的大??；(2)小球通過最高點(diǎn)B時(shí)，絲線對(duì)小球拉力的大?。鸢附馕?．如圖所示，真空中只有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和豎直向下的重力場(chǎng)，在豎直平面內(nèi)有一初速度為v0的帶電微粒，恰能沿圖示虛線由A向B做直線運(yùn)動(dòng)，那么()A．微粒帶正、負(fù)電荷都有可能B．微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．微粒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】微粒做直線運(yùn)動(dòng)的條件是速度方向和合力的方向在同一條直線上，只有微粒受到水平向左的靜電力才能使合力的方向與速度方向在同一條直線上，由此可知微粒所受的靜電力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，則微粒必帶負(fù)電，且運(yùn)動(dòng)過程中微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確。2.如圖所示，電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B板時(shí)的速度為v，保持兩板間的電壓不變，則()A．當(dāng)增大兩板間的距離時(shí)，速度v增大B．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v減小C．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v不變D．當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)【答案】C【解析】由動(dòng)能定理得eU＝eq\f(1,2)mv2，當(dāng)改變兩板間的距離時(shí)，U不變，v就不變，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；電子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，v＝eq\f(v,2)＝eq\f(d,t)，得t＝eq\f(2d,v)，當(dāng)d減小時(shí)，v不變，電子在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變短，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3.如圖，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng).在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q(q＞0)的粒子；在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m、電荷量為－q的粒子．在電場(chǎng)力的作用下，兩粒子同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)．已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距eq\f(2,5)l的平面．若兩粒子間相互作用力可忽略，不計(jì)重力，則M∶m為()A．3∶2B．2∶1C．5∶2 D．3∶1【答案】A【解析】因兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距eq\f(2,5)l的平面，電荷量為q的粒子通過的位移為eq\f(2,5)l，電荷量為－q的粒子通過的位移為eq\f(3,5)l，由牛頓第二定律知它們的加速度分別為a1＝eq\f(qE,M)，a2＝eq\f(qE,m)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有eq\f(2,5)l＝eq\f(1,2)a1t2＝eq\f(qE,2M)t2①eq\f(3,5)l＝eq\f(1,2)a2t2＝eq\f(qE,2m)t2②eq\f(②,①)得eq\f(M,m)＝eq\f(3,2).B、C、D錯(cuò)，A對(duì)．4.如圖，帶電粒子由靜止開始，經(jīng)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后，垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入電壓為U2的平行板電容器，經(jīng)偏轉(zhuǎn)落在下板的中間位置．為使同樣的帶電粒子，從同樣的初始位置由靜止加速、偏轉(zhuǎn)后能穿出平行板電容器，下列措施可行的是(粒子重力不計(jì))()A．保持U2和平行板間距不變，減小U1B．保持U1和平行板間距不變，增大U2C．保持U1、U2和下板位置不變，向下平移上板D．保持U1、U2和下板位置不變，向上平移上板【答案】D【解析】粒子在電場(chǎng)中加速U1q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(02,)，在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，水平方向上x＝v0t，豎直方向上y＝eq\f(1,2)·eq\f(U2q,dm)t2，解得x2＝eq\f(4dU1y,U2)；開始時(shí)x＝eq\f(1,2)L，保持U2和平行板間距不變，減小U1，則x會(huì)減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；保持U1和平行板間距不變，增大U2，則x減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；保持U1、U2和下板位置不變，向下平移上板，則d減小，x減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；保持U1、U2和下板位置不變，向上平移上板，d變大，則x變大，故選項(xiàng)D正確．5.如圖所示，場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長(zhǎng)為s，豎直邊ad長(zhǎng)為h.質(zhì)量均為m、帶電荷量分別為＋q和－q的兩粒子，由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場(chǎng)中)．不計(jì)重力，若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于()A.eq\f(s,2)eq\r(\f(2qE,mh)) B.eq\f(s,2)eq\r(\f(qE,mh))C.eq\f(s,4)eq\r(\f(2qE,mh)) D.eq\f(s,4)eq\r(\f(qE,mh))【答案】B【解析】根據(jù)對(duì)稱性，兩粒子軌跡的切點(diǎn)位于矩形區(qū)域abcd的中心，則在水平方向有eq\f(1,2)s＝v0t，在豎直方向有eq\f(1,2)h＝eq\f(1,2)·eq\f(qE,m)·t2，解得v0＝eq\f(s,2)eq\r(\f(qE,mh)).故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．6.如圖所示，質(zhì)量相等的兩個(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中O點(diǎn)自由釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn)，若AB＝BC，則它們帶電荷量之比q1∶q2等于()A．1∶2B．2∶1C．1∶eq\r(2) D.eq\r(2)∶1【答案】B【解析】豎直方向有h＝eq\f(1,2)gt2，水平方向有l(wèi)＝eq\f(qE,2m)t2，聯(lián)立可得q＝eq\f(mgl,Eh)，所以有eq\f(q1,q2)＝eq\f(2,1)，B對(duì)。7.在如圖甲所示的平行板電容器A、B兩板上加上如圖乙所示的交變電壓，開始時(shí)B板的電勢(shì)比A板的高，這時(shí)在兩板中間的電子由靜止在靜電力作用下開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)電子在運(yùn)動(dòng)中不與極板發(fā)生碰撞，則下列說法正確的是(不計(jì)電子重力)()甲乙A．電子先向A板運(yùn)動(dòng)，然后向B板運(yùn)動(dòng)，再返回A板做周期性運(yùn)動(dòng)B．電子一直向A板運(yùn)動(dòng)C．電子一直向B板運(yùn)動(dòng)D．電子先向B板運(yùn)動(dòng)，然后向A板運(yùn)動(dòng)，再返回B板做周期性運(yùn)動(dòng)【答案】C【解析】由運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律畫出如圖所示的v-t圖象，可知電子一直向B板運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確。9.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將質(zhì)子和α粒子由靜止釋放，若不計(jì)重力，當(dāng)它們獲得相同動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子經(jīng)歷的時(shí)間t1和α粒子經(jīng)歷的時(shí)間t2之比為()A．1∶1B．1∶2C．2∶1 D．4∶1【答案】A【解析】由動(dòng)能定理可知qEl＝Ek，又l＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qE,2m)t2，解得t＝eq\r(\f(2mEk,q2E2))，可見，兩種粒子時(shí)間之比為1∶1，故A選項(xiàng)正確。10.如圖所示，從熾熱的金屬絲逸出的電子(速度可視為零)，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后從兩極板中間垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。電子的重力不計(jì)。在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()A．僅將偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極性對(duì)調(diào)B．僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的距離C．僅增大偏轉(zhuǎn)電極間的電壓D．僅減小偏轉(zhuǎn)電極間的電壓【答案】C【解析】設(shè)加速電場(chǎng)的電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電壓為U，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，間距為d，電子加速過程中，由U0q＝eq\f(mveq\o\al(2,0),2)，得v0＝eq\r(\f(2U0q,m))，電子進(jìn)入極板后做類平拋運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t＝eq\f(L,v0)，加速度a＝eq\f(qU,dm)，豎直分速度vy＝at，tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(UL,2U0d)，故可知C正確。11.如圖所示，長(zhǎng)L＝0.20m、不可伸長(zhǎng)的絕緣絲線的一端拴一質(zhì)量為m＝1.0×10－4kg、帶電荷量為q＝＋1.0×10－6C的小球，另一端連在一水平軸O上，現(xiàn)將小球拉到與軸O在同一水平面上的A點(diǎn)(絲線拉直)，然后無初速度地將小球釋放，絲線拉著小球可在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝2.0×103N/C.取g＝10m/s2.求：(1)小球通過最高點(diǎn)B時(shí)速度的大?。?2)小球通過最高點(diǎn)B時(shí)，絲線對(duì)小球拉力的大?。敬鸢浮?1)2m/s(2)3.0×10－3N【解析】(1)小球由A運(yùn)動(dòng)到B，其初速度為零，電場(chǎng)力對(duì)小球做正功，重力對(duì)小球做負(fù)功，絲線拉力不做功，則由動(dòng)能定理有：qEL－mgL＝eq\f(mv\o\al(B2),2)vB＝eq\r(\f(2qE－mgL,m))＝2m/s.(2)設(shè)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，受重力mg、電場(chǎng)力qE和拉力FTB作用，mg＝1.0×10－4×10N＝1.0×10－3NqE＝1.0×10－6×2.0×103N＝2.0×10－3N因?yàn)閝E>mg，而qE方向豎直向上，mg方向豎直向下，小球做圓周運(yùn)動(dòng)，其到達(dá)B點(diǎn)時(shí)向心力的方向一定指向圓心，由此可以判斷出小球一定受絲線的拉力FT