高中物理习题课三带电粒子在电场中的运动课时训练含解析教科版选修.docx

习题课三带电粒子在电场中的运动1.下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电势差U后,哪个粒子获得的速度最大(A)A.质子H B.氘核HC.粒子He D.钠离子Na+解析:所有四种带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电势差U,故根据动能定理有qU=mv2-0,得v=,比荷越大,速度越大,显然A选项中质子的比荷最大,故A正确.2.(多选)如图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的小孔中射出时的速度大小为v.下面的说法中正确的是(AC)A.如果A,K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速度仍为vB.如果A,K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速度变为C.如果A,K间距离不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为vD.如果A,K间距离不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为解析:电子在两个电极间加速电场中进行加速,由动能定理eU=mv2-0,得v=,当电压不变,A,K间距离变化时,不影响电子的速度,选项A正确,B错误;电压减半,则电子离开K时的速度为v,故选项C正确,D错误.3.如图(甲)所示,在平行板电容器A,B两极板间加上如图(乙)所示的交变电压.开始A板的电势比B板高,此时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动.设电子在运动中不与极板发生碰撞,向A板运动时为速度的正方向,则下列图象中能正确反映电子速度变化规律的是(其中C,D两项中的图线按正弦函数规律变化)(A)解析:从0时刻开始,电子向A板做匀加速直线运动,后电场力反向,电子向A板做匀减速直线运动,直到t=T时刻速度变为零.之后重复上述运动,选项A正确,B错误.电子在交变电场中所受电场力恒定,加速度大小不变,选项C,D错误.4.(2017聊城高二检测)如图所示,场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd,水平边ab长为s,竖直边ad长为h.质量均为m、带电荷量分别为+q和-q的两粒子,由a,c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中).不计重力,若两粒子轨迹恰好相切,则v0等于(B)A. B. C. D.解析:根据对称性,两粒子轨迹的切点位于矩形区域abcd的中心,则在水平方向有s=v0t,在竖直方向有h=t2,解得v0=.故选项B正确,选项A,C,D错误.5.(多选)在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,如图所示.带正电的粒子流由电场区域的一端M射入电场,沿图中所示的半圆形轨道通过电场并从另一端N射出,由此可知(不计粒子重力)(BC)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C.若入射粒子的电荷量与质量之比相等,则出射粒子的速率一定相等D.若入射粒子的电荷量与质量之比相等,则出射粒子的动能一定相等解析:由题图可知,该粒子流在电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力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,选项B,C正确.6.(2017连云港高二质检)(多选)如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b.不计空气阻力,则(AB)A.小球带正电B.电场力与重力平衡C.小球在从a点运动到b点的过程中,电势能减小D.小球在运动过程中机械能守恒解析:小球做匀速圆周运动,电场力等于重力,由绳子的拉力提供向心力,所以小球带正电,选项A,B正确;小球在从a点运动到b点的过程中,电场力做负功电势能增大,选项C错误;小球在运动过程中有电场力做功,机械能不守恒,选项D错误.7.如图所示,带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两极板间,距下极板0.8 cm,两极板间的电势差为300 V.如果两极板间电势差减小到60 V, 则带电小球运动到极板上需多长时间?解析:取带电小球为研究对象,设它带的电荷量为q,则带电小球受重力mg和电场力qE的作用.当U1=300 V时,小球受力平衡mg=q当U2=60 V时,带电小球向下极板做匀加速直线运动由F=ma知,mg-q=ma又h=at2解得t= s=210-2 s.答案:210-2 s8.(2016北京卷,23节选)如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出.已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0,偏转电场可看成匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d.(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离y;(2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法.在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因.已知U=2.0102 V,d=4.010-2 m,m=9.110-31 kg,e=1.610-19C,g=10 m/s2.解析:(1)根据功和能的关系,有eU0=m,电子射入偏转电场的初速度v0