带电粒子运动复习 练习

一 单项选择题 1 真空中水平放置的两平行金属板相距为 d 两板间电压是可以调节的 一个质量为 m 带电量为 q 的粒子 从负极板中央的小孔处以速度 v0垂直极板射入电场 当板间电 压为 U 时 粒子经 d 4 的距离就要返回 若要使粒子经 d 2 才返回 可采用的方法是 A v0增大 1 倍 B 使板间电压 U 减半 C v0和 U 同时减半 D 初速度增为 2v0 同时使板间距离增加 d 2 2 如图所示 带电荷量之比为 qA qB 1 3 的带电粒子 A B 先后以相同的速度从同一点水平射入平行板电容器中 不计重力 带 电粒子偏转后打在同一极板上 水平飞行距离之比为 xA xB 2 1 则带电粒子的质量之比 mA mB以及在电场中飞行的时间之比 tA tB分 别为 A 1 1 2 3 B 2 1 3 2 C 1 1 3 4 D 4 3 2 1 3 2011 年梅州模拟 如图所示 P 和 Q 为两平行金属板 板间电压 为 U 在 P 板附近有一电子由静止开始向 Q 板运动 关于电子到达 Q 板 时的速率 下列说法正确的是 A 两板间距离越大 加速时间越长 获得的速率就越大 B 两板间距离越小 加速度越大 获得的速率就越大 C 与两板间距离无关 仅与加速电压 U 有关 D 以上说法都不正确 4 2011 年安徽芜湖检测 如图所示的交变电压加在平行板电容器 A B 的两极板上 开始时 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 它在电场力作用下开始运动 设 A B 两 极板间的距离足够大 下列说法正确的是 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 5 平行板间有如图所示周期变化的电压 重力不计的带电 粒子静止在平行板中央 从 t 0 时刻开始将其释放 运动过程无 碰板情况 下图中 能正确定性描述粒子运动的速度图象的是 6 如图 1 6 16 所示 电子在电势差为 U1的加速电场中 由静止开始运动 然后射入电势差为 U2的平行板间的电场中 入射方向跟极板平行 整个装置处在真空中 重力可以忽略 在 满足电子能射出平行板区的条件下 下述四种情况中 一定能使 电子的侧移量最大的是 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 二 双项选择题 7 2011 年烟台高二检测 图所示是一个示波器工作原理图 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 可采用的办法是 A 增大两极板间的电压 B 尽可能使板长 l 做得长些 C 尽可能使板间距离 d 减小些 D 使电子入射速度 v0大些 8 如图 1 6 18 所示 有三个质量相等 分别带正电 负电和 不带电的粒子从两水平放置的金属板左侧中央以相同的水平初速度 v0先后射入电场中 最后分别打在正极板的 C B A 处 则 A 三种粒子在电场中的运动时间相同 B 三种粒子在电场中的加速度为 aA aB aC C 三种粒子到达正极板时动能 EkC EkB EkA D 落在 C 处的粒子带正电 落在 B 处的粒子不带电 落在 A 处的粒子带负电 9 如图所示 示波管是示波器的核心 部件 它由电子枪 偏转电极和荧光屏组 成 如果在荧光屏上 P 点出现亮斑 那么 示波管中的 A 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 10 如图所示 氕 氘 氚的原子核自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 那么 A 经过加速电场过程 电场力对氚核做的功最多 B 经过偏转电场过程 电场力对三种原子核做的功一样多 C 三种原子核打在屏上时的速度一样大 D 三种原子核都打在屏上的同一位置上 三 非选择题 11 如图所示 电容器极板是竖直放置的 两板间距为 d 板间电 压为 U 一个带负电的小球 质量为 m 带电荷量为 q 在平行板电容 器的右侧板边被竖直上抛 最后落在电容器左边缘同一高度处 求小 球能达到的最大高度 h 及抛出时的初速度 v0 12 如图 1 6 22 所示 在一块足够大的铅板 A 的右侧固定着一小 块放射源 P P 向各个方向放射出电子 速率为 107 m s 在 A 板右方距 A 为 2 cm 处放置一个与 A 平行的金属板 B 在 B A 之间加上直流电 压 板间的匀强电场场强 E 3 64 104 N C 方向水平向左 已知电子质 量 m 9 1 10 31 kg 电荷量 e 1 6 10 19 C 求电子打在 B 板上的范 围 1 解析 选 B 由题意有 0 mv qEs E 时 s 将 A B C D 四种情况的数 1 22 0 U d d 4 据代入可知 B 项正确 2 解析 选 D 带电粒子的飞行时间 t 故有 tA tB 2 1 带电粒子竖直方向上的 x v0 位移 y t2 即 m 故 mA mB 4 3 D 项正确 qE 2m qEt2 2y 3 解析 选 C 由 mv2 eU 可知 电子到达 Q 板时的速率仅与加速电压 U 有关 与两 1 2 板间距离无关 4 解析 选 D 根据交变电压的变化规律 不难确定电子所受电场 力的变化规律 从而作出电子的加速度 a 和速度 v 随时间变化的图线 如图所示 从图中 可知 电子在第一个 内做匀加速运动 第二个 内做匀减速运动 在这半个周期内 因开 T 4 T 4 始时 B 板电势比 A 板电势高 所以电子先向 B 板运动 加速度大小为 在第三个 内做 eU md T 4 匀加速运动 第四个 内做匀减速运动 但在这半个周期内运动方向与前半个周期相反 T 4 即电子向 A 板运动 加速度大小为 因此电子做周期性往复运动 综合分析可知正确选 eU md 项应为 D 5 解析 选 A 0 时间内粒子做初速度为零的匀加速直线运动 T 时间内做加速度 T 2 T 2 恒定的匀减速直线运动 由对称性可知 在 T 时速度减为零 此后周期性重复 故 A 对 6 解析 选 B 设粒子质量为 m 电荷量为 q 粒子射出加速电场时速度大小为 v0 在加 速电场中 根据动能定理可得 qU1 mv 0 v0 1 22 0 2qU1 m 粒子在偏转电场中做匀变速曲线运动 在水平方向做匀速运动 竖直方向做初速度为 零的匀加速运动 设偏转电场极板长为 L 两极板间距为 d 偏转电压为 U2 运动时间为 t L L v0 m 2qU1 粒子在垂直电场方向侧移距离为 y at2 1 2 qL2U2 2mdv2 0 L2U2 4dU1 根据以上推导式可知 减小加速电压和增大偏转电压可增加粒子的侧移值 7 解析 选 BC 偏移量 h at2 故灵敏度 可见 B C 项正确 1 2 qUl2 2mdv2 0 h U ql2 2mdv2 0 8 解析 选 BD 粒子在水平方向上做匀速直线运动 因初速度相同 故水平位移 s 大的 时间长 因 sA sB sC 故 tA tBaB aC 故选项 B 正 at2 2 确 粒子到达正极板的动能为 Ek m v v 而 v 2ay 所以有 EkA EkB EkC 选项 1 22 0 2 2 C 错误 由 aA aB aC可以判断 A 带负电 B 不带电 C 带正电 选项 D 正确 9 解析 选 AC 由图可以判断电子要向 X 方向和 Y 方向偏转 所以极板 X Y 应带正电 极板 X Y 应带负电 选项 A C 正确 B D 错误 10 解析 选 BD 同一加速电场 同一偏转电场 三种粒子带电荷量相同 在同一加速 电场中电场力对它们做的功都相同 在同一偏转电场中电场力对它们做的功也相同 A 错 B 对 由于质量不同 所以打在屏上的速度不同 C 错 再根据偏转距离公式或偏转角公 式 y tan 知偏转与带电粒子无关 D 对 l2U2 4dU1 lU2 2dU1 11 解析 小球在复合场中的受力如图所示 可将其运动分解为水平方向的匀加速直线运动和竖 直方向的竖直上抛运动 由竖直上抛运动的规律可得小球上升的最大高度为 h 小球 v2 0 2g 从抛出至回到左侧板边缘同一高度处所用的时间为 t 2v0 g 根据小球在水平方向做匀加速直线运动 d t2 1 2 qU md 由以上各式可解得 v0 gd h m 2qU mgd2 4qU 答案 gd mgd2 4qU m 2qU 12 解析 电子离开放射源后做匀变速运动 初速度垂直板的电子直接沿电场线运动到 B 板的 O 点 其他电子打在以 O 点为中心的周围某一位置 设初速度与板平行的电子打在 B 板上的 N 点 且距 O 点最远 电子竖直方