带电粒子在电场中的运动巩固练习提高

1、【巩固练习】一、选择题：1、 质子和氘核垂直射入两平行金属板间的匀强电场中，它们从电场中射出时偏离的距离相等，由此可知射入电场时（）A、质子的动能是氘核动能的 2倍B、质子的动能与氘核动能相等C、质子的速度是氘核速度的 2倍D、质子的动量是氘核动量的 2倍2、 质量为m,带电量为 Q的带电微粒从 A点以竖直向上的速度 V。射入电场强度为 E的沿水平方向的匀强电场中，如图所示，当微粒运动到B点时速度方向变为水平方向，大小仍为V。，已知微粒受到的电场力和重力大小相等，以下说法中正确的是 （）2A、微粒在电场中做匀变速运动 mvo B、 A、B两点间电势差是U -2qC、由A点到B点微粒的动能没有变

2、化D、从A点到B点合力对微粒做功为零3、带电粒子从静止出发经过电场加速后，垂直进入偏转电场，当离开偏转电场时，决定带电粒子侧移距离大小的因素是（）A、带电粒子质量越大，侧移越大B、带电粒子电量越大，侧移越大C、加速电压越低，侧移越大D、偏转电压越高，侧移越大4、如图所示，带电粒子以平行极板的初速度从左侧中央飞入匀强电场，恰能从右侧擦极板边缘飞出电场（重力 不计），若带电粒子的初动能增大为原来的将板的长度变为原来的 2倍2倍，而仍能使其擦极板边缘飞出，则可采取的措施为（2将板之间距离变为原来的C、将两板之间电压变为原来的两倍D、以上措施均不对5、（2016湖北月考）如图所示，正方体真空盒置于水平

3、面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD面带负电，EFGH面带正电。从小孔 P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带负电 的小球A、B、C，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是 （）CA .三个小球在真空盒中都做类平抛运动B . C小球在空中运动时间最长C. C小球在平板上时速度最大D . C小球所带电荷量最少6、如图所示，一带电粒子以速度v0沿垂直电场的方向进入匀强电场，两极板间的电压为U，射出电场后偏转距离为y,要使y减小，可以采取的方法是（）A、只提高粒子进入电场的速率B、只增大两极板间的电压C、只增大两极板间的距离 d D、只增大两极板的长度 L

4、7、（ 2015腾冲八中期中考）如图所示，一电子沿x轴正方向射入电场，在电场中的运动轨迹为 OCD，已知O A=A B，电子过C、D两点时竖直方向的分速度为Vcy和VDy ;电子在OC段和OD段动能的变化量分别为AEki和圧k2，则（）A . Vcy : VDy = 1： 2C . VCy ： VDy = 1： 4B .'- Ek1 ：Ek2=1： 4D Ek1 ：巴2=1： 3、填空题:1、如图所示，在匀强电场中，质子和 ：粒子从正极板开始由静止出发达到负极板已知质子和：粒子电量之比为q1: q2 = 1: 2，质量之比为 m!:= 1: 4，则它们到达负极板时的速度之比v1 : v

5、2 =2、如图所示，空间某个区域内有场强大小为 E的匀强电场，电场的边界 MN和PQ是间距为d的两个平行平面， 如果匀强电场的方向第一次是垂直于MN指向PQ界面，第二次是和MN界面平行，在这两种情况下，一个带电量为q的质点以恒定的初速垂直于 MN界面进入匀强电场， 带电质点从PQ界面穿出电场时动能相等， 则带电质 点进入电场时的初动能是 .3、来自质子源的质子 （初速度为零），经一加速电压为 U =800kV的直线加速器，形成电流强度为I =1mA的 细柱形质子流已知质子电荷e = 1.60汉10C.这束质子流每秒打到靶上的质子数为 .假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质

6、子源相距I和41的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为和n2，则n1 / n2 =.三、解答题：1、（2016四川模拟）如图所示的装置，Ui是加速电压，紧靠其右侧的是两块彼此平行的水平金属板，板长为I，两板间距离为d, 个质量为m、带电量为-q的粒子，经加速电压加速后沿金属板中心线水平射入两板中，若两水平金属板间加一电压 6,当上板为正时，带电粒子恰好能沿两板中心线射出；当下板为正时，带电粒子则射 到下板上距板的左端 1/4处，求：（1）匕为多少？U2（2）为使带电粒子经 U1加速后，沿中心线射入两金属板，并能够从两板之间射出，两水平金属板所加电压U2应满足什么条件？2、如

7、图所示，真空室中电极 K发出的电子（初速不计，质量为 m，电量为e）经过电势差为U。的加速电场后， 由小孔S沿两水平金属板 A、B间的中心线射入.A、B板间距为d，板长I =2d，A板带正电，B板带负电，设 板间电场是匀强的.当A、B板间电势差大小为 Ur时，电子恰能从 A、B板间飞出，不计重力.求：（1 ）电子是从 C点附近飞出，还是从 D点附近飞出？（2）U1 = ?（3） 若A、B间电势差随时间缓慢增大（如函数图所表示）在t= 40秒时刻，进入 A、B板间的电子能从 A、B 板间右边飞出吗？3、如图所示，长度为 L,相距为d的平行板电容器，与一电源相连 一质量为m、电量为q的粒子以速度V

8、。沿平行于金属板之间的中线射入电场中，从飞入时刻计算，A、B两极板之间的电势差随时间的变化规律如图所示,为了使带电粒子射出电场时的速度刚好平行于金属板，求：（1 ）所加电压的周期 T应满足什么条件；（2）所加电压的最大值应满足什么条件 【答案与解析】一、选择题：1、B解析：带电粒子以初速度 Vo垂直于电场的方向射入匀强电场，设平行板的长度是L,板间距离是d,偏转电压是1 2 eueUL2eUL2U，贝U L = v0ty = at a =y2它们从电场中射出时偏转距离y 2md解得： 2dmvo4dEk0，由此可见，偏离的距离相等时，入射的初动能一定相等，选项B正确.2、ABCD解析：带电微粒

9、受到恒定的电场力和重力作用其合力也一定是恒力，所以微粒在复合场中做匀变速运动，选项A正确；这一过程微粒的动能没有发生变化，由动能定理知，合力对微粒做的功为零，即mgh-qU =0 （ h为A2到B的竖直高度，d为沿电场线运动的距离），所以选项 CD正确；对微粒在竖直方向有：h =直，所以2g, mgh mv：U一，选项B正确.q 2q3、CD解析：设加速电压为 u0，偏转电压U ，为平行板的长度为 L,板间距离为d,离开偏转电场时的偏转位移为 y,粒子进入偏转电场时的速度为V。，则1 21 2 eu加速过程用动能定理eU 0 = mv0，进入偏转电场后L = v°t，偏转距 离y =

10、 - at a = 2 偏转距离2md，解得eUL2eUL2UL2y 22dmvo4dEko 4dU。，由此可见降低加速电压，提高偏转电压可以使得粒子的侧移变大，选项CD正确4、C解析：设偏转电压 U，为平行板的长度为 L，板间距离为d，离开偏转电场时的偏转位移为y，粒子进入偏转电场时的速度为v0，则进入偏转电场后1 2L =v0t，偏转距离y = ? ata越 md，解得qUL22dmv：qUL24dEk0，因为带电粒子能擦极板边缘飞出，所以必有r，代人上式得qUL22dmv0qUL24dEko由此式可见，带电粒子的初动能增、2倍，或者使板间距离【解析】三个小球在水平方向受到电场力作用,水平

11、方向不是匀速直线运动,所以三个小球在真空盒中不是做类平抛运动，选项 A错误；由于三个小球在竖直方向做自由落体运动，根据，三个小球的在1 2空中运动时间相同，选项 B错误；根据动能定理得:qEx mgy 二1 2 -mv 2可得v =2(qEx mgy)m加为原来的两倍时，仍能擦边缘飞出，可以使电压增加为原来的两倍，板长变为原来的1减小为原来的. 2，所以只有选项 C正确.5、【答案】CX3>X2>X1，可知，C小球落到底板时的速率最大，故选项C正确；由于C小球在水平方向位移最大，说明C小球在水平方向加速度最大，所带电荷量最多，选项D错误。6、A C解析：带电粒子以v0_E进入电场，

12、做类似平抛运动 .偏转距离 y=at2二1Uq （丄）2故a c正确.22 dm v07、AC解析：电子在垂直电场方向上做匀速直线运动，所以到C点的时间与到D点的时间之比为tc：tXoA:XoB =1:2，在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，vy =Eqt，所以Vo V。ymEe Ee12Vcy: vDytc:td =1:2，A正确B错误；在竖直方向上的位移为y at，所以到C点与到D点的竖直mm222位移之比为y- yd丸：td =1:4，故电场力做功为 Wc :Wd =Eqyc : Eqyl: 4，所以动能变化量之比为=Eki :厶Ek1 =1: 4，故 C 错误，D 正确。二、填空

13、题：1、 X 2 :1解析：设两极电势差为1U，则由动能定理：Uqmv2 - 0 . v =22mqvv2m2qEd（2 ）当电场线方向与MN平仃时，带电粒子的速度方向与电场线垂直，粒子做类平抛运动,于疋d = v°t1 +2 qEd2 十yat2，在2 2mv2解析：（1）当电场线与MN边界垂直时，对带电粒子用动能定理得:qEd 二 Ek2 - Ek1 ；偏转场中运用动能定理 qEy二Ek2 -Ek1，与上式比较可得y =d，2 2即y =d =理.旦2mv（4Ek1整理得：Ek1二疤415_13、6.25 10 s nn2 =2:1 3解析：这束质子流每秒打到靶上的质子数为N =

14、 !1 10 M =6.25 1015个e 1.6 汉 10质子在质子源到靶子之间做初速度为零的匀加速直线运动，设其加速度为a,则在距离靶源L和4L处的速度分别是 v2 -2aL和v| -2a 4L，比较可知v2 = 2v1.在距离靶源L和4L处各取一段极短的相等长度（设为 l ）的质子流, 也I十Al则每段中的质子数分别为 小=N禾口 n2 = N，v1v2所以，n, n2 =v2:V1=2：三、解答题:1、【答案】(1巴=二；U216d2(2) 了霁心严：gd8q8q【解析】(1)设粒子被加速后的速度为V0,当两板间加上电压 U2如上板为正时,qU2 十g，得Umgddq如下板为正时,qU

15、2 mg a =d = 2gmst2 21l4_得:2 _ gi2Vo 一 8dmgl216dq则U1Ul216d2晋-mg qU2md水平方向:(2)当上板加最大电压 5'时，粒子斜向上偏转刚好穿出& = d2 -g竖直方向：29=鸚"l = v°t联立，解得u 厂 9mgd8q若上板加最小正电压时，粒子向下偏转恰穿出l 二V°t8qqU2吨一qU；a2 d = g _ T mmd水平方向:若下板加上正电压时，粒子只能向下偏转水平方向:l = v°t竖直方向:2£a1 2-d 22联立，解得U2一 7mgd8q可见下板不能加正电压所以 7mgd : U8q9mgd<8q台匕U冃匕o2解析：(1)因为电子带负电，上极板带正电，mg qU2mg d qU2a3d =g ：Jmd所以电子从(2)因为电子恰好从板间飞出，偏转距离一定等于C点飞出.dr对电子的加速过程用动能定理得eUo= 2mVo22eUo电子在板间运动的时间 是2d电子刚好离开板间时偏转距离是:d 1 eU1"厂2m4d2解得：U1Uo2(3)由偏转电压随时间的变化图像知，在t=40s时，两板之间的电压是4OV，小于F电子仍能从平行板的右侧飞出L3、T -nvo2