2023高中物理第十章靜電場中的能量105帶電粒子在電場中的運動測試新人教版

第十章靜電場中的能量5帶電粒子在電場中的運動【基礎鞏固】1.下列粒子從靜止狀態(tài)經過電壓為U的電場加速后,速度最大的是 ()A.質子 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、偏轉電極和熒光屏組成,如圖所示.如果在熒光屏上P點出現(xiàn)亮斑,那么示波管中的 ()A.極板X應帶正電B.極板X'應帶正電C.極板Y應帶正電D.極板Y'應帶正電答案:AC3.如圖所示,兩平行的帶電金屬板水平放置.若在兩板中間A點從靜止釋放一帶電微粒,微粒恰好保持靜止狀態(tài).現(xiàn)將兩板繞過A點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉45°,再由A點從靜止釋放一同樣的微粒,該微粒將 ()A.保持靜止狀態(tài)B.向左上方做勻加速運動C.向正下方做勻加速運動D.向左下方做勻加速運動答案:D4.如圖是噴墨打印機的簡化模型.重力可忽略的墨汁微滴,經帶電室?guī)ж撾姾?以速度v垂直于勻強電場飛入極板間,最終打在紙上,則微滴在極板間電場中 ()A.向負極板偏轉B.電勢能逐漸增大C.運動軌跡是拋物線D.運動軌跡與電荷量無關解析:由于微滴帶負電,其所受靜電力指向正極板,故微滴在電場中向正極板偏轉,選項A錯誤;微滴在電場中所受靜電力做正功,電勢能減小,選項B錯誤;由于極板間電場是勻強電場,靜電力不變,故微滴在電場中做勻變速曲線運動,并且軌跡為拋物線,選項C正確;微滴所帶電荷量影響靜電力及其加速度大小,運動軌跡與加速度大小有關,選項D錯誤.答案:C5.(2021·廣東汕頭)電場分選是在高壓電場中利用入選物料的電性差異進行分選的方法.如圖所示,從漏斗漏出的混合物料經起電區(qū)(未畫出)起電(帶正電或負電)后沿電場中線由靜止進入高壓電場,已知物料全部落入M、N槽中且打不到極板,不計空氣阻力和物料間的相互作用力,則起電后的物料經過高壓電場區(qū)域時 ()A.所用時間一定不同 B.機械能一定增大C.一定做曲線運動 D.電勢能可能增大解析:由題圖可知,物料分選器內的電場方向水平向右,帶正電的物料受水平向右的靜電力,帶負電的物料受水平向左的靜電力,在重力和靜電力的作用下,物料所受合力恒定,做勻變速直線運動,選項C錯誤;無論物料帶什么電,在豎直方向上都做自由落體運動,物料經過高壓電場區(qū)域所用時間一定相同,選項A錯誤;無論物料帶什么電,水平方向上都沿靜電力的方向偏移,位移與靜電力的方向相同,靜電力做正功,電勢能減小,機械能增大,選項D錯誤,選項B正確.答案:B6.(2021·廣東卷)如圖是某種靜電推進裝置的原理圖,發(fā)射極與吸極接在高壓電源兩端,兩極間產生強電場,虛線為等勢面.在強電場作用下,一帶電液滴從發(fā)射極加速飛向吸極,a、b是其路徑上的兩點.不計液滴重力.下列說法正確的是 ()A.a點的電勢比b點的低B.a點的電場強度比b點的小C.液滴在a點的加速度比在b點的小D.液滴在a點的電勢能比在b點的大解析:和電源正極相連的發(fā)射極為正極板,吸極為負極板,故a點電勢高,選項A錯誤;電場線和等勢線垂直,垂直等勢線作出三條電場線,可以看出a點的電場線密集,a點的電場強度大,帶電液滴僅在靜電力作用下運動,故a點的加速度大,選項B、C錯誤;帶電液滴加速運動,靜電力做正功,電勢能減小,a點的電勢能大,選項D正確.答案:D7.如圖所示,M、N為水平放置的互相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)有一質量m=7.0×10-6kg、電荷量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,油滴上拋的初速度v解析:若N板電勢高,則油滴在M、N間運動時靜電力做負功,全過程由動能定理得mg(d+h)qU=012mv02,代入數(shù)據解得v0=4m/s.若M板電勢高,則油滴在M、N間運動時靜電力做正功,由動能定理得mg(d+h)+qU=012mv答案:4m/s或2m/s【拓展提高】8.如圖所示為示波管中偏轉電極的示意圖,兩偏轉電極間距為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(設為真空)產生電場(設為勻強電場).在距A、B等距離處的O點,有一電荷量為+q、質量為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.設粒子由O到C的運動時間為t,則有l(wèi)=v0t.設A、B間的電壓為U,則偏轉電極間勻強電場的電場強度E=Ud,粒子所受靜電力F=qE=qUd,根據牛頓第二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=1答案:A9.如圖所示,質量相等的兩個帶電液滴1和2從水平方向的勻強電場中O點自由釋放后,分別抵達B、C兩點,若AB與BC間距相等,則它們的電荷量之比q1∶q2為()A.1∶2 B.2∶1C.1∶2 D.2∶1解析:豎直方向上有h=12gt2,水平方向上有l(wèi)=qE2mt2,聯(lián)立可得q=mglEh答案:B10.一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,所有離子的運動軌跡都是一樣的,這說明所有粒子 ()A.都具有相同的質量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,偏轉距離y也應相同.偏轉距離y=qE2mlv02=qEl22m答案:C11.圖甲為示波管的原理圖.如果在電極YY'之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化,在電極XX'之間所加的電壓按圖丙所示的規(guī)律變化,則在熒光屏上會看到的圖形是 ()甲乙丙ABCD解析:在示波管中,若fY=fX,呈現(xiàn)一個完整波形;若fY=2fX,則呈現(xiàn)兩個波形,即呈現(xiàn)波形的個數(shù)n=fYfX.本題中,在t=0時刻UX負值最大,所以在x方向上向負半軸偏轉的電子離原點最遠,而UY=0,在y軸沒有偏轉,選項A、C錯誤.由UY答案:B【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】12.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