【导与练】（浙江专用）高考物理大一轮总复习 第六章 第4课时 带电粒子在电场中的运动(二)知能达标训练(1).doc

第4课时带电粒子在电场中的运动(二) 【测控导航】知识点题号1.示波管1、102.带电粒子在交变电场中的运动3、63.带电粒子在复合场中的运动2、4、5、7、8、9、11一、单项选择题1.如图所示的示波管,当两偏转电极xx、yy电压为零时,电子枪发射的电子经加速电压加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标的o点,其中x轴与xx电场的场强方向平行,x轴正方向垂直于纸面指向纸内,y轴与yy电场的场强方向平行).若要电子打在图示坐标的第象限,则(d)a.x、y接电源的正极,x、y接电源的负极b.x、y接电源的正极,x、y接电源的负极c.x、y接电源的正极,x、y接电源的负极d.x、y接电源的正极,x、y接电源的负极解析:电子枪发射的带负电的电子在静电力作用下向第象限偏转,故y、x是带正电的极板.故选项d正确.电子枪发射的电子带负电,若要求向下偏转,必须把下极板接电源正极;若要求向左,必须把左极板接电源正极,电子在这两个方向的静电力共同作用下到达预定的位置.2.(2013安徽合肥二模)如图所示a、b为两块水平放置的金属板,通过闭合的开关s分别与电源两极相连,两板中央各有一个小孔a和b,在a孔正上方某处一带电质点由静止开始下落,不计空气阻力,该质点到达b孔时速度恰为零,然后返回.现要使带电质点能穿出b孔,可行的方法是(b)a.保持s闭合,将b板适当上移b.保持s闭合,将b板适当下移c.先断开s,再将a板适当上移d.先断开s,再将b板适当下移解析:设带电质点从a板上方h处由静止下落,a、b板的距离为d,带电质点从静止到b孔的过程中,根据动能定理有mg(h+d)-qu=0;由于s闭合时,金属板间的电压u不变,要想穿过b孔,则到达b孔时动能应大于零,所以可增大d,即将b板适当下移,选项a错误,b正确;若断开s,则金属板上的电荷量q不变,若将a板上移,重力做功不变,而由c=rs4kd和u=qc,知u增大,即静电力做的负功增加,所以带电质点到达b孔前速度已减为零,选项c错误;若将b板下移,重力做功增加,由c=rs4kd和u=qc,知u增大,即静电力做的负功增加,但无法判断出重力做功与静电力做功的大小关系,选项d错误.3.将如图所示的交变电压加在平行板电容器a、b两极板上,开始b板电势比a板电势高,这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间,它在静电力作用下开始运动,设a、b两极板间的距离足够大,下列说法中正确的是(d)a.电子一直向着a板运动b.电子一直向着b板运动c.电子先向a板运动,然后返回向b板运动,之后在a、b两板间做周期性往复运动d.电子先向b板运动,然后返回向a板运动,之后在a、b两板间做周期性往复运动解析:开始b板电势高,电子在静电力作用下向b板运动,0t4内做加速运动,t4t2内做减速运动,t2时速度为零,在t234t内反向加速,34tt内反向减速,故做周期性往复运动,选项d正确.带电粒子在交变电场中运动,分析的有效方法是画vt图象.例如本题的vt图象大致如图所示,由图中的“面积”的意义就可判断出往复运动的特点.4.如图,平行板电容器的两个极板竖直放置,并接直流电源.若一带电粒子恰好能沿图中轨迹穿过电容器,a到c是直线,由于电极板边缘效应,粒子从c到d是曲线,重力加速度为g,则该粒子(b)a.在ac段受重力与静电力平衡并做匀速运动,cd段静电力大于重力b.a到c匀加速直线运动,加速度是g/cos c.a至d重力势能减小,电势能增加d.c至d粒子所受合力一直沿轨迹的切线方向解析:在ac段,粒子受竖直向下的重力和水平向右的静电力作用,受力如图所示,可得f=mgcos,由牛顿第二定律得a=fm=gcos,故选项a错,b对.a至d粒子的重力、静电力都做正功,则重力势能和电势能都减小,故选项c错.粒子从c到d为曲线,粒子所受合力指向曲线的凹侧,故选项d错.5.如图所示,倾角=37的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中,有一个质量为m=310-3 kg的带电小球,以速度v=1 m/s沿斜面匀速下滑,求在小球匀速下滑的某一时刻突然撤去斜面,此后经t=0.2 s内小球的位移近似为多少(g=10 m/s2)(a)a.0.32 mb.0.25 mc.0.2 md.无法确定解析:带电小球能沿斜面匀速下滑,将带电小球的重力mg和静电力qe正交分解,如图所示,则有mgsin =qecos ,撤去斜面后,带电小球所受的合力大小f=mgcos +qesin ,由牛顿第二定律可得带电小球的加速度大小a=12.5 m/s2.撤去斜面后,带电小球做类平抛运动,分位移x=vt=0.2 m,y=12at2=0.25 m,合位移s=x2+y20.32 m,故选项a正确.6.如图(甲)所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔,右极板电势随时间变化的规律如图(乙)所示,电子原来静止在左极板小孔处,不计电子的重力,下列说法中正确的是(c)a.从t=0时刻释放电子,电子时而向右运动,时而向左运动,最后打到右极板上b.从t=0时刻释放电子,电子可能在两板间振动c.从t=t/4时刻释放电子,电子可能在两板间振动,也可能打到右极板上d.从t=3t/8时刻释放电子,电子必将打到右极板上解析:若t=0时刻释放电子,电子将重复先加速后减速,直到打到右极板,不会在两板间振动,所以选项a,b错误;若从t=t/4时刻释放电子,电子先加速t/4,再减速t/4,有可能电子已达到右极板,若此时未达到右极板,则电子将在两极板间振动,所以选项c正确;同理,若从t=3t/8时刻释放电子,电子有可能达到右极板,也有可能从左极板射出,这取决于两板间的距离,所以选项d错误.二、不定项选择题7.如图所示是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的有(bd)a.带正电的矿粉落在右侧b.静电力对矿粉做正功c.带负电的矿粉电势能变大d.带正电的矿粉电势能变小解析:电容器提供的匀强电场水平向左,带正电的矿粉受到向左的静电力,落在左侧,选项a错误;无论带正电的矿粉还是带负电的矿粉,在水平方向的静电力与水平位移方向一致,做正功,选项b正确;wab=epa-epb,又wab为正功,电势能一定减小,选项c错误,选项d正确.8.如图所示,水平放置的平行金属板充电后板间形成匀强电场,板间距离为d,一个带负电的液滴带电荷量大小为q,质量为m,从下板边缘射入电场,沿直线从上板边缘射出,则(acd)a.液滴做的是匀速直线运动b.液滴做的是匀减速直线运动c.两板的电势差为mgdqd.液滴的电势能减少了mgd解析:首先根据运动是直线运动,确定要考虑重力,而静电力也在竖直方向上,所以可以肯定合外力必然为零,因而确定了液滴的运动性质和所受重力和静电力的关系.三、非选择题9.(2013广西名校联考)如图所示是示波器的部分构造示意图,真空室中阴极k不断发出初速度可忽略的电子, 电子经电压u0=4.55103 v的电场加速后,由孔n沿长l=0.10 m相距为d=0.020 m的两平行金属板a、b间的中心轴线进入两板间,电子穿过a、b板后最终可打在中心为o的荧光屏cd上,荧光屏cd距a、b板右侧距离s=0.45 m.若在a、b间加uab=27.3 v的电压.已知电子电荷量e=1.610-19 c,质量m=9.110-31 kg.求:(1)电子通过孔n时的速度大小;(2)荧光屏cd上的发光点距中心o的距离.解析:(1)设电子通过加速电场到达n孔的速度大小为v,根据动能定理得:eu0=12mv2,解得:v=2eu0m=21.610-194 5509.110-31 m/s=4107 m/s.(2)设电子通过偏转电场的最大偏移为y,由类平抛运动规律得:y=12euabmdt2,l=vt解得:y=1.610-1927.329.110-310.0200.1041072 m=7.510-4 m设荧光屏cd上的发光点距中心o的距离为y,由于所打到荧光屏上的电子相当于从a、b板中心沿直线射出,由几何关系得yy=l2s+l2解得:y=y(2s+l)l=7.510-4(20.45+0.10)0.10 m=7.510-3 m.答案:(1)4107 m/s(2)7.510-3 m10.(2013浙江名校联考)如图所示,一对半径均为r1的金属板m、n圆心正对平行放置,两板距离为d,n板中心镀有一层半径为r2的圆形锌金属薄膜,dr2r1,两板之间电压为umn,两板之间真空且可视为匀强电场.n板受到某种单色光照射后锌金属薄膜表面会发射出最大速率为v,方向各异的电子,已知电子的电荷量为e,质量为m,每秒稳定发射n个电子.电子在板间运动过程中无碰撞且不计电子的重力和电子间相互作用,电子到达m板全部被吸收.m板右侧串联的电流表可以测量到通过m板的电流i.试求:(1)当umn取什么值时,i始终为零;(2)当umn取什么值时,i存在一个最大值,并求这个最大值.解析:(1)当垂直n板发射速度为v的电子不能到达m板时,i=0,令此时两板间电压为umn,则12mv2=umn(-e)得umn=-mv22e.(2)当从锌膜边缘平行n板射出的电子做类平抛运动刚好能到达m板边缘时,则所有电子均能到达m板,电流最大i=ne,令此时两板间电压为umn,r1-r2=vt,d=12at2,a=umnedm得umn=2md2v2e(r1-r2)2.答案:(1)-mv22e(2)2md2v2e(r1-r2)2ne11.(2012重庆八中检测)如图所示,两平行金属板a、b长l=8 cm,两板间距离d=8 cm,a板比b板电势高300 v,一不计重力的带正电的粒子电荷量q=10-10 c,质量m=10-20 kg,沿电场中心线rd垂直电场线飞入电场,初速度v0=2106 m/s,粒子飞出平行板电场后可进入界面mn、ps间的无电场区域.已知两界面mn、ps相距为12 cm,d是中心线rd与界面ps的交点.求:(1)粒子穿过界面mn时偏离中心线rd的距离y以及速度v大小?(2)粒子到达ps界面时离d点的距离