2024年新教材高中物理第十章靜電場(chǎng)中的能量5帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)含解析新人教版必修3

PAGE4-帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【基礎(chǔ)鞏固】1.下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)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(diǎn)出現(xiàn)亮斑,那么示波管中的 ()A.極板X(qián)應(yīng)帶正電 B.極板X(qián)'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(diǎn)水平射入豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,則正確的說(shuō)法是 ()A.小球帶負(fù)電B.小球在B點(diǎn)的加速度大于在A點(diǎn)的加速度C.小球的電勢(shì)能減小D.小球從A到B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)答案:C4.如圖所示,兩個(gè)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(fù)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(shí)從靜止起先運(yùn)動(dòng).已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過(guò)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(jì)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(chǎng),當(dāng)M、N間電勢(shì)差為U時(shí),粒子恰好能到達(dá)N板.要使這個(gè)帶電粒子到達(dá)M、N板間距的12后返回,下列措施中能滿(mǎn)意要求的是(不計(jì)帶電粒子的重力)A.使初速度減小為原來(lái)的1B.使M、N間電勢(shì)差增加1倍C.使M、N間電勢(shì)差增大到原來(lái)的4倍D.使初速度和M、N間電勢(shì)差都減小為原來(lái)的1解析:由動(dòng)能定理得qEd=qU=12mv02.選項(xiàng)A中,當(dāng)v0'=12v0時(shí),qEd'=12m12v02,解得d'=14d,不滿(mǎn)意題目要求;選項(xiàng)B中,當(dāng)U'=2U時(shí),12mv02,解得d'=12d,滿(mǎn)意題目要求;選項(xiàng)C中,當(dāng)U'=4U時(shí),qE'd'=q4Udd'=12mv02,解得d'=14d,不滿(mǎn)意題目要求;選項(xiàng)D中,當(dāng)v0'=12v0,U'=U2時(shí),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(fù)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(jìn)入電場(chǎng).欲使油滴到達(dá)上板Q點(diǎn)時(shí)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(zhǎng)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(chǎng)(設(shè)為勻強(qiáng)電場(chǎng)).在距A、B等距離處的O點(diǎn),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(jì)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(lèi)平拋運(yùn)動(dòng).設(shè)粒子由O到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)方向的加速度a=Fm=qUmd.粒子沿電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移為12d,由勻加速直線運(yùn)動(dòng)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(duì)放置,分別帶等量異號(hào)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(yùn)動(dòng),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(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),電勢(shì)能肯定增加C.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),動(dòng)能肯定增加D.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),機(jī)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(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,全部離子的運(yùn)動(dòng)軌跡都是一樣的,這說(shuō)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(yùn)動(dòng)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(zhǎng)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(qiáng)電場(chǎng).一個(gè)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(chǎng)線的方向進(jìn)入該電場(chǎng),而后剛好從下板邊緣射出,射出時(shí)其末速度恰與下板的夾角θ=30°,不計(jì)粒子重力,求:(1)粒子的末速度大小;(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小;(3)兩板間的距離.解析:(1)粒子在平行金屬板間做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),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