（浙江專用）高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 第六章 第4課時 帶電粒子在電場中的運動(二)知能達標(biāo)訓(xùn)練

第4課時帶電粒子在電場中的運動(二)【測控導(dǎo)航】知識點題號1.示波管1、102.帶電粒子在交變電場中的運動3、63.帶電粒子在復(fù)合場中的運動2、4、5、7、8、9、11一、單項選擇題1.如圖所示的示波管,當(dāng)兩偏轉(zhuǎn)電極XX′、YY′電壓為零時,電子槍發(fā)射的電子經(jīng)加速電壓加速后會打在熒光屏上的正中間(圖示坐標(biāo)的O點,其中x軸與XX′電場的場強方向平行,x軸正方向垂直于紙面指向紙內(nèi),y軸與YY′電場的場強方向平行).若要電子打在圖示坐標(biāo)的第Ⅲ象限,則(D)A.X、Y接電源的正極,X′、Y′接電源的負(fù)極B.X、Y′接電源的正極,X′、Y接電源的負(fù)極C.X′、Y接電源的正極,X、Y′接電源的負(fù)極D.X′、Y′接電源的正極,X、Y接電源的負(fù)極解析:電子槍發(fā)射的帶負(fù)電的電子在靜電力作用下向第Ⅲ象限偏轉(zhuǎn),故Y′、X′是帶正電的極板.故選項D正確.電子槍發(fā)射的電子帶負(fù)電,若要求向下偏轉(zhuǎn),必須把下極板接電源正極;若要求向左,必須把左極板接電源正極,電子在這兩個方向的靜電力共同作用下到達預(yù)定的位置.2.(安徽合肥二模)如圖所示A、B為兩塊水平放置的金屬板,通過閉合的開關(guān)S分別與電源兩極相連,兩板中央各有一個小孔a和b,在a孔正上方某處一帶電質(zhì)點由靜止開始下落,不計空氣阻力,該質(zhì)點到達b孔時速度恰為零,然后返回.現(xiàn)要使帶電質(zhì)點能穿出b孔,可行的方法是(B)A.保持S閉合,將B板適當(dāng)上移B.保持S閉合,將B板適當(dāng)下移C.先斷開S,再將A板適當(dāng)上移D.先斷開S,再將B板適當(dāng)下移解析:設(shè)帶電質(zhì)點從A板上方h處由靜止下落,A、B板的距離為d,帶電質(zhì)點從靜止到b孔的過程中,根據(jù)動能定理有mg(h+d)-qU=0;由于S閉合時,金屬板間的電壓U不變,要想穿過b孔,則到達b孔時動能應(yīng)大于零,所以可增大d,即將B板適當(dāng)下移,選項A錯誤,B正確;若斷開S,則金屬板上的電荷量Q不變,若將A板上移,重力做功不變,而由C=εrS4πkd和U=Q3.將如圖所示的交變電壓加在平行板電容器A、B兩極板上,開始B板電勢比A板電勢高,這時有一個原來靜止的電子正處在兩板的中間,它在靜電力作用下開始運動,設(shè)A、B兩極板間的距離足夠大,下列說法中正確的是(D)A.電子一直向著A板運動B.電子一直向著B板運動C.電子先向A板運動,然后返回向B板運動,之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運動D.電子先向B板運動,然后返回向A板運動,之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運動解析:開始B板電勢高,電子在靜電力作用下向B板運動,0～T4內(nèi)做加速運動,T4～T2內(nèi)做減速運動,T2時速度為零,在T2～3帶電粒子在交變電場中運動,分析的有效方法是畫vt圖象.例如本題的vt圖象大致如圖所示,由圖中的“面積”的意義就可判斷出往復(fù)運動的特點.4.如圖,平行板電容器的兩個極板豎直放置,并接直流電源.若一帶電粒子恰好能沿圖中軌跡穿過電容器,a到c是直線,由于電極板邊緣效應(yīng),粒子從c到d是曲線,重力加速度為g,則該粒子(B)A.在ac段受重力與靜電力平衡并做勻速運動,cd段靜電力大于重力B.a到c勻加速直線運動,加速度是g/cosθC.a至d重力勢能減小,電勢能增加D.c至d粒子所受合力一直沿軌跡的切線方向解析:在ac段,粒子受豎直向下的重力和水平向右的靜電力作用,受力如圖所示,可得F=mgcosθ,由牛頓第二定律得a=Fm5.如圖所示,傾角α=37°的光滑絕緣斜面處于水平向右的勻強電場中,有一個質(zhì)量為m=3×10-3kg的帶電小球,以速度v=1m/s沿斜面勻速下滑,求在小球勻速下滑的某一時刻突然撤去斜面,此后經(jīng)t=0.2s內(nèi)小球的位移近似為多少(g=10m/s2A.0.32m B.0.25m C.解析:帶電小球能沿斜面勻速下滑,將帶電小球的重力mg和靜電力qE正交分解,如圖所示,則有mgsinα=qEcosα,撤去斜面后,帶電小球所受的合力大小F=mgcosα+qEsinα,由牛頓第二定律可得帶電小球的加速度大小a=12.5m/s2.撤去斜面后,帶電小球做類平拋運動,分位移x=vt=0.2m,y=12at2=0.25m,合位移s=x2+6.如圖(甲)所示,兩平行金屬板豎直放置,左極板接地,中間有小孔,右極板電勢隨時間變化的規(guī)律如圖(乙)所示,電子原來靜止在左極板小孔處,不計電子的重力,下列說法中正確的是(C)A.從t=0時刻釋放電子,電子時而向右運動,時而向左運動,最后打到右極板上B.從t=0時刻釋放電子,電子可能在兩板間振動C.從t=T/4時刻釋放電子,電子可能在兩板間振動,也可能打到右極板上D.從t=3T/8時刻釋放電子,電子必將打到右極板上解析:若t=0時刻釋放電子,電子將重復(fù)先加速后減速,直到打到右極板,不會在兩板間振動,所以選項A,B錯誤;若從t=T/4時刻釋放電子,電子先加速T/4,再減速T/4,有可能電子已達到右極板,若此時未達到右極板,則電子將在兩極板間振動,所以選項C正確;同理,若從t=3T/8時刻釋放電子,電子有可能達到右極板,也有可能從左極板射出,這取決于兩板間的距離,所以選項D錯誤.二、不定項選擇題7.如圖所示是某種靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后,分落在收集板中央的兩側(cè),對礦粉分離的過程,下列表述正確的有(BD)A.帶正電的礦粉落在右側(cè)B.靜電力對礦粉做正功C.帶負(fù)電的礦粉電勢能變大D.帶正電的礦粉電勢能變小解析:電容器提供的勻強電場水平向左,帶正電的礦粉受到向左的靜電力,落在左側(cè),選項A錯誤;無論帶正電的礦粉還是帶負(fù)電的礦粉,在水平方向的靜電力與水平位移方向一致,做正功,選項B正確;WAB=EpA-EpB,又WAB為正功,電勢能一定減小,選項C錯誤,選項D正確.8.如圖所示,水平放置的平行金屬板充電后板間形成勻強電場,板間距離為d,一個帶負(fù)電的液滴帶電荷量大小為q,質(zhì)量為m,從下板邊緣射入電場,沿直線從上板邊緣射出,則(ACD)A.液滴做的是勻速直線運動B.液滴做的是勻減速直線運動C.兩板的電勢差為mgdD.液滴的電勢能減少了mgd解析:首先根據(jù)運動是直線運動,確定要考慮重力,而靜電力也在豎直方向上,所以可以肯定合外力必然為零,因而確定了液滴的運動性質(zhì)和所受重力和靜電力的關(guān)系.三、非選擇題9.(廣西名校聯(lián)考)如圖所示是示波器的部分構(gòu)造示意圖,真空室中陰極K不斷發(fā)出初速度可忽略的電子,電子經(jīng)電壓U0=4.55×103V的電場加速后,由孔N沿長L=0.10m相距為d=0.020m的兩平行金屬板A、B間的中心軸線進入兩板間,電子穿過A、B板后最終可打在中心為O的熒光屏CD上,熒光屏CD距A、B板右側(cè)距離s=0.45m.若在A、B間加UAB=27.3V的電壓.已知電子電荷量e=1.6×10-19C,質(zhì)量m=9.1×10-31(1)電子通過孔N時的速度大小;(2)熒光屏CD上的發(fā)光點距中心O的距離.解析:(1)設(shè)電子通過加速電場到達N孔的速度大小為v,根據(jù)動能定理得:eU0=12mv2v=2eU0m=2(2)設(shè)電子通過偏轉(zhuǎn)電場的最大偏移為y,由類平拋運動規(guī)律得:y=12·eUABmd解得:y=1.6×10-設(shè)熒光屏CD上的發(fā)光點距中心O的距離為Y,由于所打到熒光屏上的電子相當(dāng)于從A、B板中心沿直線射出,由幾何關(guān)系得yY=解得:Y=y(2s+L)L答案:(1)4×107m/s(2)7.5×10.(浙江名校聯(lián)考)如圖所示,一對半徑均為R1的金屬板M、N圓心正對平行放置,兩板距離為d,N板中心鍍有一層半徑為R2的圓形鋅金屬薄膜,d?R2<R1,兩板之間電壓為UMN,兩板之間真空且可視為勻強電場.N板受到某種單色光照射后鋅金屬薄膜表面會發(fā)射出最大速率為v,方向各異的電子,已知電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,每秒穩(wěn)定發(fā)射n個電子.電子在板間運動過程中無碰撞且不計電子的重力和電子間相互作用,電子到達M板全部被吸收.M板右側(cè)串聯(lián)的電流表可以測量到通過M板的電流I.試求:(1)當(dāng)UMN取什么值時,I始終為零;(2)當(dāng)UMN取什么值時,I存在一個最大值,并求這個最大值.解析:(1)當(dāng)垂直N板發(fā)射速度為v的電子不能到達M板時,I=0,令此時兩板間電壓為UMN,則12mv2=UMN·得UMN=-mv(2)當(dāng)從鋅膜邊緣平行N板射出的電子做類平拋運動剛好能到達M板邊緣時,則所有電子均能到達M板,電流最大I=ne,令此時兩板間電壓為UMN′,R1-R2=vt,d=12at2,a=得UMN′=2m答案:(1)-mv2211.(重慶八中檢測)如圖所示,兩平行金屬板A、B長L=8cm,兩板間距離d=8cm,A板比B板電勢高300V,一不計重力的帶正電的粒子電荷量q=10-10C,質(zhì)量m=10-20kg,沿電場中心線RD垂直電場線飛入電場,初速度v0=2×106求:(1)粒子穿過界面MN時偏離中心線RD的距離y以及速度v大小?(2)粒子到達PS界面時