贵州省贵阳市花溪清华中学高二物理上学期周末小测试题（实验班含解析）.doc

贵州省贵阳市花溪清华中学2016-2017学年高二上学期实验班周末小测（带点粒子在电场中的运动）物理试题1. 如图，在匀强电场e中，一带电粒子-q的初速度恰与电场线方向相同，则带电粒子-q在开始运动后，将a. 沿电场线方向做匀加速直线运动b. 沿电场线方向做变加速直线运动c. 沿电场线方向做匀减速直线运动d. 偏离电场线方向做曲线运动【答案】c【解析】试题分析：负电荷受到的电场力与电场方向相反，所以粒子受到水平向左的电场力，大小恒定，与运动方向相反，所以沿电场线方向做匀减速直线运动，abd错误c正确；考点：考查了带电粒子在电场中的运动【名师点睛】电荷在电场中受到的电场力的方向与电场线的方向相反，结合速度的方向，判断出粒子运动的性质、2. 两平行金属板相距为d，电势差为u，一电子质量为m，电荷量为e，从o点沿垂直于极板的方向射出，最远到达a点，然后返回，如图，oa=h，此电子具有的初动能是a. edhu b. edhu c. eudh d. euhd【答案】d【解析】试题分析：设出电子的初动能ek0，末动能为零，极板间的电场e=ud，根据动能定理：eeh=0ek0，解得：ek0=euhd，d正确；考点：考查了带电粒子在电场中的运动【名师点睛】应用动能定理应注意的几个问题（1）明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。（2）要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况（待求的功除外）。（3）有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待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11h b. 氘核12h c. 粒子24he d. 钠离子na+【答案】a考点：考查了带电粒子在电场中的加速【名师点睛】本题是电场加速运动问题，运用动能定理求出加速得到的速度是常用的思路，对于匀强电场，也可以由牛顿运动定律和运动学规律结合求解4. 如图，两极板与电源相连，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电磁入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的a. 2倍 b. 4倍 c. d. 【答案】c.考点：考查了带电粒子在电场中的偏转【名师点睛】根据题目所给的信息，找到粒子在竖直方向位移表达式，讨论速度的变化对竖直方向的位移的影响即可解决本题5. 如图，电子在电势差为u1的电场中加速后，垂直进入电势差为u2的偏转电场，在满足电子能射出的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是a. u1变大，u2变大 b. u1变小，u2变大c. u1变大，u2变小 d. u1变小，u2变小【答案】b【解析】根据动能定理：eu1=mv2在偏转电场中vy=ata=qu2md且t=lv而vy=at则tan=vyv=u2l2u1d若使偏转角变大即使tan变大，由上式看出可以增大u2，减小u1故b正确，acd错误；故选b点睛：本题是带电粒子先加速后偏转问题，电场中加速根据动能定理求解获得的速度、偏转电场中类平抛运动的研究方法是运动的分解和合成，常规问题6. 如图，有一带电粒子贴着a板沿水平方向输入匀强电场，当偏转电压为u1时，带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出：当偏转电压为u2时，带电粒子沿轨迹落到b板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为a. u1:u2=1:8 b. u1:u2=1:4c. u1:u2=1:2 d. u1:u2=1:1【答案】a【解析】带点粒子在电场中做类似平抛运动，将合运动沿着平行平板和垂直平板方向正交分解，有x=v0ty=at2aqumd解得u2yv02mdqx2yx2 故u1u2y1x12:y2x2218，故选a7. 一个电子（质量为9.11031kg，电荷量为1.61019c）以v0=4107m/s的初速度沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场，已知匀强电场的电场强度大小e=2105n/c，不计重力，求：（1）电子在电场中运动的加速度大小；（2）电子进入电场的最大距离；（3）电子进入电场最大距离的一半时的动能。【答案】（1）3.51016m/s2（2）2.28102m（3）3.6321016j【解析】试题分析：（1）电子沿着匀强电场的电场线方向飞入，仅受电场力作用，做匀减速运动，由牛顿第二定律，得：qe=ma，得：a=qem=1.6101921059.11031m/s2=3.51016m/s2（2）电子做匀减速直线运动由运动学公式得：v02=2ax，得：x=v022a=(4107)223.51016=2.28102m（3）根据动能定理可得qex2=ek12mv02，解得ek=3.6321016j考点：考查了带电粒子在电场中的偏转【名师点睛】带电粒子在电场中偏转问题，首先要正确的对带电粒子在这两种情况下进行正确的受力分析，确定粒子的运动类型解决带电粒子垂直射入电场的类型的题，应用平抛运动的规律进行求解此类型的题要注意是否要考虑带电粒子的重力，原则是：除有说明或暗示外，对基本粒子（例如电子，质子、粒子、离子等），一般不考虑重力；对带点微粒，（如液滴、油滴、小球、尘埃等），一般要考虑重力8. 如图，带电粒子进入匀强电场中做类平抛运动，u，d，l，m，q，v0已知，请完成下列填空。（1）穿越时间；（2）末速度；（3）侧向位移_，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则y与_成正比，若以相同的动能射入，则y与_成正比，若经相同的电压u0加速后射入，则y=ul24du0，与m、q无关，随加速电压的增大而_，随偏转电压的增大而_。（4）偏转角正切；【答案】 (1). （1）t=lv0 (2). （2）v=q2u2l2m2d2v02+v02 (3). （3）qul22mdv02；yqm；yq (4). 减小；增大 (5). （4）tan=qulmdv0q2u2l2m2d2v02+v02【解析】试题分析：（1）粒子在水平方向上做匀速直线运动，所以穿出时的水平位移为l，所以为t=lv0（2）在电场方向做匀加速直线运动，所以穿出电场时的位移为y=12at2，其中a=qumd，t=lv0则y=12qumd(lv0)2=qul22mdv02，根据动能定理eqy=12mv212mv02，解得v=q2u2l2m2d2v02+v02（3）侧向位移y=12qumd(lv0)2=qul22mdv02，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则yqm；若以相同的动能射入，yq；根据y=ul24du0可知随加速电压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大（4）因为vy=at=qumdlv0=qulmdv0，所以tan=qulmdv0q2u2l2m2d2v02+v02考点：考查了带电粒子在电场中的偏转【名师点睛】带电粒子在电场中偏转问题，首先要正确的对带电粒子在这两种情况下进行正确的受力分析，确定粒子的运动类型解决带电粒子垂直射入电场的类型的题，应用平抛运动的规律进行求解此类型的题要注意是否要考虑带电粒子的重力，原则是：除有说明或暗示外，对基本粒子（例如电子，质子、粒子、离子等），一般不考虑重力；对带点微粒，（如液滴、油滴、小球、尘埃等），一般要考虑重力9. 如图，a为粒子源，在a和极板b间的加速电压为u1，在两水平放置的平行带电板c、d间的电压为u2，现设有质量为m，电荷量为q的质子初速度为零，从a被加速电压u1加速后水平进入竖直方向的匀强电场，平行带电板的长度为l，两极板的距离为d，不计带电粒子的重力，求（1）带电粒子在射出b板时的速度；（2）带电粒子在cd极板间运动的时间；（3）带电粒子飞出cd电场时在竖直方向上发生的位移y。【答案】（1）v=2qu1m（2）lm2qu1（3）u2l24du1【解析】试题分析：（1）由动能定理得：w=qu1=则（2）离子在偏转电场中运动的时间tl =（3）设粒子在离开偏转电场时纵向偏移量为y综合解得考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题关键明确粒子的运动性质，对应直线加速过程，根据动能定理列式；对于类似平抛运动过程，根据类似平抛运动的分运动公式列式求解；不难10. 如图所示，有一电子（电荷量为e）经电压u0加速后，进入两块间距为d，电压为u的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：（1）金属板ab的长度；（2）电场穿出电场时的动能。【答案】（1）l=d2u0u（2）e(u0+u2)【解析】试题分析：（1）电子在加速电场中有eu1mv02在偏转电场中有t=lv0，d2=12eu2mdt2上述三式联立得ab板长l=d2u1u2（2）对电子全过程应用动能定理eu1eu2ek所以eke（u1u2）考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】电子先在加速电场中做匀加速直线运动，后在偏转电场中做类平抛运动，根据电子的运动的规律逐个分析即可。11. 一束初速度不计的电子流在经u=5000v的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距离d=1.0cm，板长l=5.0cm，那么：（1）要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大的电压？（2）若在偏转电场右侧距极板l=2.5cm处放置一半径r=0.5cm的光屏（中线过光屏中心且与光屏垂直），要使电子能从平行板间飞出，且打到光屏上，则两个极板上最多能加多大的电压？【答案】（1）400v（2）200v【解析】试题分析：（1）在加速电压一定时，偏转电压u越大，电子在极板间的偏转距离就越大当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压加速过程，由动能定理得：eu=12mv02进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上作匀速运动l=v0t在垂直于板面的方向上作匀加速直线运动，加速度：a=fm=eudm，偏转距离y=12at2能飞出的条件为y12d解式得：u2ud2l2=25000(1.0102)2(5.0102)2=4.0102v即要使电子能飞出，所加电压最大为400v（2）设此时电场内的偏移量为y，则由几何关系得l2l2+l=yr又因a=fm=eudm，y=12at2，解得u=200v即加在两极板上的电压最大不得超过200v考点：考查了带电粒子在电场中的偏转【名师点睛】带电粒子在电场中偏转问题，首先要正确的对带电粒子在这两种情况下进行正确的受力分析，确定粒子的运动类型解决带电粒子垂直射入电场的类型的题，应用平抛运动的规律进行求解此类型的题要注意是否要考虑带电粒子的重力，原则是：除有说明或暗示外，对基本粒子（例如电子，质子、粒子、离子等），一般不考虑重力；对带点微粒，（如液滴、油滴、小球、尘埃等），一般要考虑重力12. 如图所示，一束带电粒子（不计重力）垂直电场方向进入偏转电场，试讨论在与以下情况中，粒子应具有什么条件，才能得到相同的偏转距离y和偏转角，已知粒子的电荷量为q，质量为m，极板长度为，间距d，电势差为u，d，u为定值，q、m为不定值，（1）以相同的初速度v0进入偏转电场；（2）以相同的初动能ek0进入偏转电场；（3）先由同一电场直线加速后再进入偏转电场。【答案】（1）比荷qm相等；（2）电荷量q相等；（3）粒子的轨迹一定相同.【解析】试题分析：粒子做类似平抛运动，有：a=qem=qumd，l=v0t，y=12at2，vx=v0，vy=at，tan=vyv0，联立解得：y=qul22dmv02qmv02tan=quldmv02qmv02（1）以相同的初速度v0进入偏转电场，根据，需要比荷qm相等；（2）以相同的初动能ek0进入偏转电场，根据，需要电荷量q相等；（3）先由同一电场直线加入后再进入偏转电场，根据动能定理，有：qu0=12mv020则式变为y=ul24du0；式变为tan=uldu0；故粒子的轨迹一定相同；考点：考查了带电粒子在电场中的偏转【名师点睛】带电粒子在电场中偏转问题，首先要正确的对带电粒子在这两种情况下进行正确的受力分析，确定粒子的运动类型解决带电粒子垂直射入电场的类型的题，应用平抛运动的规律进行求解此类型的题要注意是否要考虑带电粒子的重力，原则是：除有说明或暗示外，对基本粒子（例如电子，质子、粒子、离子等），一般不考虑重力；对带点微粒，（如液滴、油滴、小球、尘埃等），一般要考虑重力13. 如图，虚线左侧有一场强为e1=e的匀强电场，在两条平行的虚线mn和pq之间存在着宽为l、电场强度为e2=2e的匀强电场，在虚线pq右侧相距也为l处由一电场e2平行的屏，现将一电子（电荷量为e，质量为m）无初速度放入电场e1中的a点，最后打在右侧的屏上，ao连线与屏垂直，垂足为o，求：（1）电子从释放到打到屏上所用的时间；（2）电子刚射出电场e2时的速度方向与ao连线夹角的正切值tan；（3）电子打到屏上的点p到o点的距离x。【答案】（1）t=3mlee（2）tan=2（3）x=3l【解析】试题分析：（1）电子在电场e1中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a1，时间为t1，由牛顿第二定律和运动学公式得：a1=e1em=eem，l2=12a1t12电子进入电场e2时的