《2019_2020学年高中物理第一章静电场习题课带电粒子在电场中的运动练习新人教版选修3_.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019_2020学年高中物理第一章静电场习题课带电粒子在电场中的运动练习新人教版选修3_.doc（6页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、习题课:带电粒子在电场中的运动知识点一带电粒子在电场中的加速和偏转1.(多选)如图LX2-1所示,一个质量为m、电荷量为q的粒子从两带电平行板的正中间沿与场强垂直的方向射入,不计粒子所受的重力.当粒子的入射速度为v时,它恰能穿过这一电场区域而不碰到金属板上.现要使质量为m、入射速度为的粒子也能恰好穿过这一电场区域而不碰到金属板,若只能改变一个物理量,下列做法可行的是()图LX2-1A.使粒子所带的电荷量减小为原来的B.使两极板间的电势差减小为原来的一半C.使两板间的距离增加为原来的2倍D.使两极板的长度减小为原来的一半2.如图LX2-2所示,两极板与电源相连接,电子从负极板边缘沿垂直于电场方向
2、射入匀强电场,且恰好从正极板的边缘飞出,现在使电子的入射速度变为原来的两倍,使电子仍从原位置射入,若电子仍从正极板的边缘飞出,则两极板的间距应变为原来的()A.2倍B.4倍C.D.图LX2-23.氕、氘、氚原子核的初速度为零,经同一电场加速后,又经同一匀强电场偏转,最后打在荧光屏上,如图LX2-3所示.下列说法正确的是()A.经过加速电场的过程中,静电力对氚核做的功最多B.经过偏转电场的过程中,静电力对氚核做的功最多C.三种原子核打在屏上的速度一样大D.三种原子核都打在屏的同一位置上图LX2-3知识点二带电粒子在周期性变化的电场中的运动4.(多选)如图LX2-4甲所示,在A、B两极板间加上如图
3、乙所示的交变电压.A板的电势为0,一质量为m、电荷量为q的电子在t=时刻进入两极板,仅在静电力作用下,由静止开始运动,恰好能到达B板,则()图LX2-4A.A、B两板间的距离为B.电子在两板间的最大速度为C.电子在两板间做匀加速直线运动D.若电子在t=时刻进入两极板,它将时而向B板运动,时而向A板运动,最终打在B板上5.(多选)如图LX2-5甲所示,电子静止在两平行金属板A、B间的a点,从t=0时刻开始A、B板间电势差按如图乙所示规律变化,则下列说法中正确的是()图LX2-5A.电子可能在极板间做往复运动B.若t1时刻电子还未从小孔P飞出,则t1时刻电子具有最大动能C.电子能从小孔P飞出,且飞
4、出时的动能不大于eU0D.电子不可能在t2t3时间内从小孔P飞出知识点三电场与重力场的综合6.如图LX2-6所示,在方向水平向右的匀强电场中,细线一端固定,另一端拴一带正电小球,使球在竖直面内绕固定端O做圆周运动.不计空气阻力,静电力和重力的大小刚好相等,细线长为r.当小球运动到图中位置A时,细线在水平位置,拉力FT=3mg.重力加速度大小为g,则小球速度的最小值为()A.B.2C.D.图LX2-67.(多选)如图LX2-7所示,M、N是竖直放置的两平行金属板,分别带等量异种电荷,两板间产生一个水平向右的匀强电场,场强为E,一质量为m、电荷量为+q的微粒以初速度v0沿竖直向上方向从与两板等距的
5、A点射入匀强电场中,在静电力的作用下垂直打到N板上的C点,已知AB=BC.不计空气阻力,则可知()A.微粒在电场中做曲线运动B.微粒打到C点时的速率与射入电场时的速率相等C.M、N板间的电势差为D.M、N板间的电势差为图LX2-78.(多选)如图LX2-8所示,一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场,电场方向水平向左,不计空气阻力,则小球()A.做直线运动B.做曲线运动C.速率先减小后增大D.速率先增大后减小图LX2-89.如图LX2-9所示,平行金属板A、B水平正对放置,分别带等量异号的电荷.一带电微粒沿水平方向射入板间,在重力和静电力共同作用下运动,其运动轨迹如图中虚线所示,那么(
6、)A.若微粒带正电荷,则A板一定带正电荷B.微粒从M点运动到N点,其电势能一定增加C.微粒从M点运动到N点,其动能一定增加D.微粒从M点运动到N点,其机械能一定增加图LX2-910. 如图LX2-10所示的装置是在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,一带负电的小球从高为h的A处由静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内做圆周运动.已知小球所受静电力是其重力的,圆环半径为R,斜面倾角为=53,轨道水平段BC长度sBC=2R.若使小球在圆环内恰好能做完整的圆周运动,则高度h为()图LX2-1011. A.2RB.4RC.10RD.17R11.如图LX2-11所示,静止的电子在
7、加速电压U1的作用下从O经加速从P板的小孔射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压U2的作用下偏转一段距离.现使U1加倍,要想使电子射出电场的位置不发生变化,应该()A.使U2变为原来的2倍B.使U2变为原来的4倍C.使U2变为原来的倍D.使U2变为原来的图LX2-1112.(多选)两个共轴的半圆柱形电极间的缝隙中存在一沿半径方向的电场,如图LX2-12所示.带正电的粒子流由电场区域边缘的M点射入电场,沿图中所示的半圆形轨道通过电场并从另一边缘的N点射出,由此可知()A.若入射粒子的电荷量相等,则出射粒子的质量一定相等B.若入射粒子的电荷量相等,则出射粒子的动能一定相等图LX2-12C.
8、若入射粒子的比荷相等,则出射粒子的速率一定相等D.若入射粒子的比荷相等,则出射粒子的动能一定相等13.如图LX2-13所示,半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与环面平行.一电荷量为+q、质量为m的小球穿在环上,可沿环做无摩擦的圆周运动,若小球经过A点时,速度vA的方向恰与电场方向垂直,且圆环与小球间沿水平方向无力的作用,求:(1)速度vA的大小;(2)小球运动到与A点对称的B点时对环在水平方向的作用力的大小.图LX2-1314.2017广东高州中学期中如图LX2-14所示,在真空中,沿水平方向和竖直方向建立直角坐标系xOy,在x轴上方有一沿x轴正方向的匀强电场E(电场
9、强度E的大小未知).有一质量为m、带电荷量为+q的小球从坐标原点O由静止开始自由下落,当小球运动到P(0,-h)点时,在x轴下方突然加一竖直向上的匀强电场,其电场强度与x轴上方的电场强度大小相等.若小球从P返回到O点与从O点下落到P点所用的时间相等,重力加速度为g,试求:(1)小球返回O点时的速度大小;(2)匀强电场的电场强度E的大小;(3)小球运动到最高点时的位置坐标.图LX2-141.ACD解析设金属板长为L,两极板间的距离为d,两极板间的电势差为U,依题意有=,即mv2d2=qUL2,要使粒子恰好穿过电场区域,必须满足上式,因此可使q或U减小为原来的,选项A正确,选项B错误;也可使d增大
10、为原来的2倍,选项C正确;还可使L减小到原来的,选项D正确.2.C解析电子在两极板间做类平抛运动,若电子仍从正极板的边缘飞出,则水平方向有l=v0t,所以t=,竖直方向有d=at2=t2=,故d2=,即d,C正确.3.D解析三种原子核带电荷量相同,故在同一加速电场中,静电力对它们做的功都相同,A错误;由于质量不同,所以三种原子核打在屏上的速度不同,C错误;根据偏转距离公式y=或偏转角公式tan=,可知偏转距离或偏转角与带电粒子无关,在同一偏转电场中,静电力对它们做的功也相同,故B错误,D正确.4.AB解析电子在静电力作用下,加速度大小不变,方向变化,选项C错误;电子在t=时刻进入两极板,先加速
11、后减速,在t=时刻到达B板,设A、B两板的间距为d,则=,解得d=,选项A正确;在t=时速度最大,则vm=,选项B正确;若电子在t=时刻进入两极板,在内电子做匀加速运动,位移x=d,说明电子会一直向B板运动并打在B板上,不会向A板运动,选项D错误.5.BC解析若电子在电场中运动的时间大于电势差变化的一个周期,则电子在0t1时间内向B板加速,在t1t2时间内电子减速,在t2时刻速度恰好为零,之后电子会重复上述运动,所以电子一直向B板运动,直到从小孔P穿出,A错误;若t1时刻电子还未从小孔P飞出,则t1时刻电子具有最大动能,B正确;电子穿出小孔P的时刻不确定,但穿出时的动能不大于eU0,C正确,D
12、错误.6.C解析小球在A点,FT+Eq=m,Eq=mg,则速度vA=2,由A到小球做圆周运动的等效最高点,由动能定理得Eqr(1-cos45)-mgrsin45=m-m,解得vmin=,选项C正确.7.AB解析由题意可知,微粒受水平向右的静电力qE和竖直向下的重力mg作用,合力与v0不共线,所以微粒做曲线运动,A正确;因AB=BC,即t=t,故vC=v0,B正确;由q=m,得U=,C错误;由mg=qE,得q=,代入U=,得U=,D错误.8.BC解析对小球受力分析,小球受重力、静电力作用,合外力的方向与初速度的方向不在同一条直线上,故小球做曲线运动,选项A错误,选项B正确;在运动的过程中,合外力
13、方向与速度方向间的夹角先为钝角后为锐角,故合外力对小球先做负功后做正功,所以速率先减小后增大,选项C正确,D错误.9.C解析由于不知道重力和静电力大小关系,所以不能确定静电力方向,不能确定微粒电性,也不能确定静电力对微粒做功的正负,选项A、B、D错误;根据微粒偏转方向可知微粒所受合外力一定竖直向下,则合外力对微粒做正功,由动能定理知微粒的动能一定增加,选项C正确.10.C解析小球所受的重力和静电力均为恒力,故两力可等效为一个力F=mg,方向与竖直方向的夹角为37偏左下.若使小球在圆环内恰好能做完整的圆周运动,即通过等效最高点D时小球与圆环间的弹力恰好为0,由圆周运动知识可得mg=m;由A到D的
14、过程由动能定理得mg(h-R-Rcos37)-mg(htan37+2R+Rsin37)=m,解得h=10R,故选项C正确,选项A、B、D错误.11.A解析电子加速过程,有qU1=m,电子偏转过程,有y=,联立解得y=,选项A正确.12.BC解析由图可知,粒子在电场中做匀速圆周运动,静电力提供向心力,qE=m,得R=,R、E为定值,若q相等,则mv2一定相等;若相等,则速率v一定相等,但动能不一定相等,故B、C正确.13.(1)(2)6qE解析(1)在A点,小球在水平方向只受静电力作用,根据牛顿第二定律得qE=m所以小球在A点的速度vA=.(2)在小球从A到B的过程中,根据动能定理,静电力做的正
15、功等于小球动能的增加量,即2qEr=m-m小球在B点时,根据牛顿第二定律,在水平方向有FB-qE=m解以上两式得小球在B点受到环的水平作用力FB=6qE由牛顿第三定律知,球对环在水平方向的作用力大小FB=6qE.14.(1)2(2)(3)(4h,16h)解析(1)设小球从O点运动到P点所用时间为t,在P点的速度为v1,返回O点时的速度为v2,则h=gt2解得t=v1=gt=由运动学公式得h=t解得v2=2.(2)由牛顿第二定律得F-mg=ma其中a=3g则E=.(3)在竖直方向,有y0=4h设小球进入x轴上方运动到最高点所用时间为t2,则t2=2由牛顿第二定律得ax=4g则x0=ax=16h所以小球运动到最高点时的位置坐标为(4h,16h).