2024年新教材高中物理第十章靜電場中的能量5帶電粒子在電場中的運動練習含解析新人教版必修3

PAGE4-帶電粒子在電場中的運動【基礎(chǔ)鞏固】1.下列粒子從靜止狀態(tài)經(jīng)過電壓為U的電場加速后,速度最大的是 ()A.質(zhì)子 B.氘核C.α粒子 D.鈉離子答案:A2.(多選)示波管是示波器的核心部件,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成,如圖所示.假如在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑,那么示波管中的 ()A.極板X應(yīng)帶正電 B.極板X'應(yīng)帶正電C.極板Y應(yīng)帶正電 D.極板Y'應(yīng)帶正電答案:AC3.質(zhì)量為m的帶電小球在A點水平射入豎直向上的勻強電場中,運動軌跡如圖所示,則正確的說法是 ()A.小球帶負電B.小球在B點的加速度大于在A點的加速度C.小球的電勢能減小D.小球從A到B做勻速圓周運動答案:C4.如圖所示,兩個分別帶有等量異種電荷的平行金屬板相距l(xiāng),在正極板旁邊有一質(zhì)量為m0、電荷量為q(q>0)的粒子;在負極板旁邊有另一質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子.在靜電力的作用下,兩粒子同時從靜止起先運動.已知兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與正極板相距25l的平面.若兩粒子間相互作用力可忽視,不計重力,則m0∶m為A.3∶2 B.2∶1C.5∶2 D.3∶1答案:A5.(多選)如圖所示,M、N是真空中的兩塊平行金屬板,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子以初速度v0由小孔射入板間電場,當M、N間電勢差為U時,粒子恰好能到達N板.要使這個帶電粒子到達M、N板間距的12后返回,下列措施中能滿意要求的是(不計帶電粒子的重力)A.使初速度減小為原來的1B.使M、N間電勢差增加1倍C.使M、N間電勢差增大到原來的4倍D.使初速度和M、N間電勢差都減小為原來的1解析:由動能定理得qEd=qU=12mv02.選項A中,當v0'=12v0時,qEd'=12m12v02,解得d'=14d,不滿意題目要求;選項B中,當U'=2U時,12mv02,解得d'=12d,滿意題目要求;選項C中,當U'=4U時,qE'd'=q4Udd'=12mv02,解得d'=14d,不滿意題目要求;選項D中,當v0'=12v0,U'=U2時,qE'd'=qU2d答案:BD6.如圖所示,M、N為水平放置的相互平行的兩塊大金屬板,間距d=35cm,兩板間電壓為U=3.5×104V.現(xiàn)有一質(zhì)量m=7.0×10-6kg、電荷量q=6.0×10-10C的帶負電的油滴,由下板N正下方距N為h=15cm的O處豎直上拋,經(jīng)N板中間的P孔進入電場.欲使油滴到達上板Q點時速度恰為0,g取10m/s2答案:4m/s或2m/s【拓展提高】7.下圖為示波管中偏轉(zhuǎn)電極的示意圖,兩偏轉(zhuǎn)電極間距為d,長度為l的平行板A、B加上電壓后,可在A、B之間的空間中(設(shè)為真空)產(chǎn)生電場(設(shè)為勻強電場).在距A、B等距離處的O點,有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子以初速度v0沿水平方向(與A、B板平行)射入,不計重力.要使此粒子能從C處射出,則A、B間的電壓應(yīng)為()A.mv02d2ql解析:帶電粒子只受靜電力作用,在平行板間做類平拋運動.設(shè)粒子由O到C的運動時間為t,則有l(wèi)=v0t.設(shè)A、B間的電壓為U,則偏轉(zhuǎn)電極間勻強電場的電場強度E=Ud,粒子所受靜電力F=qE=qUd,依據(jù)牛頓其次定律得粒子沿電場方向的加速度a=Fm=qUmd.粒子沿電場方向做勻加速直線運動,位移為12d,由勻加速直線運動的規(guī)律得d2=12答案:A8.如圖所示,平行金屬板A、B水平正對放置,分別帶等量異號電荷.一帶電微粒水平射入板間,在重力和靜電力共同作用下運動,軌跡如圖中虛線所示,那么 ()A.若微粒帶正電荷,則A板肯定帶正電荷B.微粒從M點運動到N點,電勢能肯定增加C.微粒從M點運動到N點,動能肯定增加D.微粒從M點運動到N點,機械能肯定增加答案:C9.一束正離子以相同的速率從同一位置,沿垂直于電場方向飛入勻強電場中,全部離子的運動軌跡都是一樣的,這說明全部粒子 ()A.都具有相同的質(zhì)量B.都具有相同的電荷量C.具有相同的比荷D.都是同一元素的同位素解析:若運動軌跡相同,則水平位移相同,偏轉(zhuǎn)距離y也應(yīng)相同.偏轉(zhuǎn)距離y=qE2mlv02=qEl22m答案:C【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】10.如圖所示,長為l的平行金屬板水平放置,兩極板帶等量的異種電荷,板間形成勻強電場.一個電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子以初速度v0緊貼上板垂直于電場線的方向進入該電場,而后剛好從下板邊緣射出,射出時其末速度恰與下板的夾角θ=30°,不計粒子重力,求:(1)粒子的末速度大小;(2)勻強電場的電場強度大小;(3)兩板間的距離.解析:(1)粒子在平行金屬板間做類平拋運動,把射出極板的速度分解,如圖所示,則粒子的末速度v=v0cos30°=2(2)豎直