第1章第9节带电粒子在电场中的运动练习题及答案解析.docx

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1、1关于带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动情况,下列说法正确的是()A一定是匀变速运动B不可能做匀减速运动C一定做曲线运动D可能做匀变速直线运动,不可能做匀变速曲线运动解析:选A.带电粒子在匀强电场中受恒定合外力(电场力)作用一定做匀变速运动,初速度与合外力共线时,做直线运动,不共线时做曲线运动,A对,B、C、D错2如图1911所示,在平行板电容器A、B两板上加上如图所示的交变电压,开始时B板电势比A板高,这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动,设A、B两板间的距离足够大,则下述说法中正确的是()图1911A电子先向A板运动,然后向B板运动,再返回A板做周期性来回运动B电子一直向A

2、板运动C电子一直向B板运动D电子先向B板运动,然后向A板运动,再返回B板做周期性来回运动解析:选C.开始时B板电势比A板的高,原来静止的电子在电场力作用下先向B板做加速运动,经0.2 s后再向B板做减速运动,0.4 s时速度减为零,接着再重复开始运动,就这样电子在周期性电压下,周期性地向B板“加速减速”,一直向B板做单方向的直线运动3如图1912所示,a、b、c表示点电荷的电场中三个等势面,它们的电势分别为aU,bU,cU.一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后,仅受电场力作用而运动,已知它经过等势面b时的速率为vb,则它经过等势面c时的速率为()图1912A2vbB4vbC.vb D.vb解

3、析:选D.粒子由a至b过程中,根据动能定理q(ab)mv0,由b至c过程中,根据动能定理q(bc)mvmv,解得vcvb,D对4如图1913所示是一个示波管工作的原理图,电子经过加速后以速度v0垂直进入偏转电场,离开电场时偏转量是h,两平行板间距离为d,电势差为U,板长为l,每单位电压引起的偏移量(h/U)叫示波器的灵敏度若要提高其灵敏度,可采用下列哪种办法()图1913A增大两极板间的电压B尽可能使板长l做得短些C尽可能使板间距离d减小些D使电子入射速度v0大些解析:选C.竖直方向上电子做匀加速运动,故有hat2,则,可知,只有C选项正确5.如图1914所示,A、B为两块足够大的相距为d的平

4、行金属板,接在电压为U的电源上在A板的中央P点放置一个电子发射源可以向各个方向释放电子设电子的质量为m、电荷量为e,射出的初速度为v.求电子打在B板上的区域面积?(不计电子的重力)图1914解析:打在最边缘的电子,其初速度方向平行于金属板,在电场中做类平抛运动,在垂直于电场方向做匀速运动,即rvt在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动,即dat2电子在平行电场方向上的加速度a电子打在B板上的区域面积Sr2由得S.答案:一、选择题1一带电粒子在电场中只受电场力作用时,它不可能出现的运动状态是()A匀速直线运动B匀加速直线运动C匀变速曲线运动 D匀速圆周运动答案:A2(2011年吉安高二检测)示波

5、管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图1915所示如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的()图1915A极板X应带正电 B极板X应带正电C极板Y应带正电 D极板Y应带正电解析:选AC.由题意可知,在XX方向上向X方向偏转,X带正电,A对B错;在YY方向上向Y方向偏转,Y带正电,C对D错3下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后速度最大的是()A质子H B氘核HC粒子He D钠离子Na解析:选A.Uqmv2得v ,比荷最大的获得的速度最大4一个带正电的油滴从图1916所示的匀强电场上方A点自由下落,油滴落入匀强电场后,能较准确地描述油滴运动轨迹的是图1917中的()图

6、1916图1917解析:选B.油滴从A点自由下落以一竖直速度进入电场,进入电场后受重力和电场力两恒力作用如图,根据物体做曲线运动的条件,运动轨迹将向右弯曲,故选B.5一束正离子以相同的速率从同一位置,垂直于电场方向飞入匀强电场中,所有离子的轨迹都是一样的,这说明所有离子()A都具有相同的质量 B都具有相同的电量C具有相同的荷质比 D都是同一元素的同位素解析:选C.轨迹相同的含义为:偏转位移、偏转角度相同,即这些离子通过电场时轨迹不分叉tan,所以这些离子只要有相同的荷质比,轨迹便相同,故只有C正确6.三个粒子在同一点沿同一方向垂直飞入偏转电场,出现了如图1918所示的运动轨迹,由此可判断()

7、图1918A在b飞离电场的同时,a刚好打在负极板上Bb和c同时飞离电场C进入电场时,c的速度最大,a的速度最小D动能的增加值c最小,a和b一样大答案:ACD7.如图1919所示,一个质量为m、带电荷量为q的粒子,从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入,当入射速度为v时,恰好穿过电场而不碰金属板要使粒子的入射速度变为,仍能恰好穿过电场,则必须再使()图1919A粒子的电荷量变为原来的B两板间电压减为原来的C两板间距离增为原来的4倍D两板间距离增为原来的2倍解析:选AD.粒子恰好穿过电场时,它沿平行板的方向发生位移L所用时间与垂直板方向上发生位移所用时间t相等,设两板电压为U,则有:恰好穿过电场时(

8、)2,得时间t .当入射速度变为,它沿平行板的方向发生位移L所用时间变为原来的2倍,由上式可知,粒子的电荷量变为原来的或两板间距离增为原来的2倍时,均使粒子在与垂直板方向上发生位移所用时间增为原来的2倍,从而保证粒子仍恰好穿过电场,因此选项A、D正确8.(2011年北京海淀区高二教学质量检测)图1920为示波管中电子枪的原理示意图,示波管内被抽成真空,A为发射热电子的阴极,K为接在高电势点的加速阳极,A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中正确的是()图1920A如果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为2vB如

9、果A、K间距离减半而电压仍为U不变,则电子离开K时的速度变为C如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为D如果A、K间距离保持不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为v解析:选D.由动能定理qUmv2得v ,带电粒子确定,v与成正比,与A、K间距离无关,故D正确9一个动能为Ek的带电粒子,垂直于电场线方向飞入平行板电容器,飞出电容器时动能为2Ek,如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍,那么它飞出电容器时的动能变为()A8Ek B5EkC4.25Ek D4Ek解析:选C.因为偏转距离为y,带电粒子的初速度变为原来的两倍时,偏转距离变为,所以电场力做功只有W0.25 Ek,故

10、它飞出电容器时的动能变为4.25 Ek,故正确答案为C.二、计算题10一个带正电的粒子,从A点射入水平方向的匀强电场中,粒子沿直线AB运动,如图1921所示已知AB与电场线夹角30,带电粒子的质量m1.0107 kg,电荷量q1.01010C,A、B相距L20 cm.(取g10 m/s2,结果保留两位有效数字)求:图1921 (1)粒子在电场中运动的性质,要求说明理由(2)电场强度的大小和方向(3)要使粒子从A点运动到B点,粒子射入电场时的最小速度是多少?解析:(1)粒子只在重力和电场力作用下沿直线AB运动,重力和电场力的合力必由B指向A,与粒子初速度vA方向相反,所以粒子做匀减速运动(2)由

11、图可得:tan代入数据解得:E1.7104N/C,方向水平向左(3)当粒子到B时的速度vB0时,粒子进入电场时的速度最小,由动能定理得,mgLsinqELcosmv/2代入数据,解得vA2.8 m/s.答案: 见解析11.(2011年福建省三明高二月考)如图1922所示为两组平行金属板,一组竖直放置,一组水平放置,今有一质量为m的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点,经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间,若电子从两块水平平行板的正中间射入,且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板穿出,A、B分别为两块竖直板的中点,求:图1922 (1)电子通过B点时的速度大

12、小;(2)右侧平行金属板的长度;(3)电子穿出右侧平行金属板时的动能解析:(1)由U0emvB2得:vB (2)由y可得:ld.(3)由动能定理得:U0eeEk末所以电子穿出右侧平行金属板时的动能Ek末.答案:(1) (2)d (3)12. (2011年长沙高二检测)如图1923所示,A、B为两块平行金属板,A板带正电、B板带负电两板之间存在着匀强电场,两板间距为d、电势差为U,在B板上开有两个间距为L的小孔C、D为两块同心半圆形金属板,圆心都在贴近B板的O处,C带正电、D带负电两板间的距离很近,两板末端的中心线正对着B板上的小孔,两板间的电场强度可认为大小处处相等,方向都指向O.半圆形金属板

13、两端与B板的间隙可忽略不计现从正对B板小孔紧靠A板的O处由静止释放一个质量为m、电量为q的带正电微粒(微粒的重力不计),问:图1923(1)微粒穿过B板小孔时的速度多大;(2)为了使微粒能在CD板间运动而不碰板,CD板间的电场强度大小应满足什么条件;(3)从释放微粒开始,经过多长时间微粒第一次通过半圆形金属板间的最低点P点?解析:(1)设微粒穿过B板小孔时的速度为v,根据动能定理,有qUmv2解得v (2)微粒进入半圆形金属板后,电场力提供向心力,有qEm联立,得E(3)微粒从释放开始经t1射入B板的小孔,则t12d 设微粒在半圆形金属板间运动经过t2第一次到达最低点P点,则t2 所以从释放微粒开始,经过t1t2(2d) 微粒第一次到达P点答案:(1) (2)E(3)(2d)

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