2021-2022学年高二物理人教版必修第三册培优同步课时训练10.5带电粒子在电场中的运动跟踪训练【含答案】

1、20212022学年人教版必修第三册10.5带电粒子在电场中的运动跟踪训练一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）1如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，实线为一带正电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、M为这轨迹上的两个点，由此可知（）A三个等势面中，a电势最高B粒子在P点比在M点时加速度大C粒子在M点比在P点时动能小D粒子在P点比在M点时的电势能大2如图所示，粒子（）和质子（）以相同的初动能垂直射入偏转电场（粒子不计重力），则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为（）A1：1B1：2C2：1D1：43真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A、B之间有加

2、速电场，平行金属板C、D之间有偏转电场。今有质子、粒子He，均由A板从静止开始，被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后从偏转电场C、D间穿出。重力忽略不计。则下列判断中正确的是（）A两种粒子在C、D板间运动的时间相同B两种粒子的运动轨迹相同C质子、粒子He在偏转电场中的加速度之比为1：2D偏转电场的电场力对质子、粒子He做功之比为1：44如图所示，水平放置的平行板电容器充电后与电源断开，带电微粒沿着上极板水平射入电场，恰好从下极板右边缘飞出电场，带电微粒电势能变化量为E1。若保持上极板不动，将下极板下移少许，该带电微粒仍以相同的速度从原处射入电场，带电微粒在电场中电势能变化量为E2。

3、下列分析正确的是（不计重力作用）（）A电容变小，两极板间电压变大，两极板间场强变小B电量不变，两极板间电压不变，即E1=E2C电容变小，电场强度不变，电压增大，即E1E2D电量不变，两极板间的电场强度不变，粒子的运动情况不变，即E1=E25如图所示，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的两块平行金属板间的电场中，在能从平行金属板间射出的前提条件下，能使电子的偏转角的正切值增大到原来2倍的是（）A U1不变，U2变为原来的2倍B U1不变，U2变为原来的C U2不变，U1变为原来的2倍D U1、U2都变为原来的2倍6如图甲所示为一平行板电容器，A极板上有一小孔C，在

4、小孔处由静止释放一个带负电的粒子，已知该带电粒子只受电场力的作用，在电容器两极板间加如图乙所示的电压，电压的变化周期为T，若粒子从t=时刻释放，则下列说法正确的是（）A粒子可能运动到B极板上B粒子一定一直向B极板运动C粒子的速度时间图像不可能为图丙D粒子的速度时间图像可能为图丁7如图所示在xoy坐标平面内存在一匀强电场，坐标原点O及点a（0，6）、点b（10，0）三点的电势分别为=10V、=16V、=0V。现有一个质子从坐标原点以10eV的初动能沿与x轴正方向成45角方向射入坐标平面，则下列判断正确的是（）A该质子将始终在第一象限内运动B该质子将穿过y轴正半轴在第二象限内运动C该质子将经过点（

5、40，0）进入第四象限内运动D该质子经过坐标轴时其速度方向与坐标轴的夹角成60角8如图甲所示为某电场中的一条电场线，一电子只在电场力的作用下从A点到B点运动的速度-时间图像如图乙所示，则下列分析正确的是（）A该电场可能是正点电荷产生的B从A点运动到B点的过程中该粒子的电势能变小CA点的电势一定高于B点的电势DA点的电场强度比B点的大9空间有一沿x轴分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示，设电场强度沿x轴正方向时为正，x1和x2为x轴上的两点。一正电荷（重力不计）沿x轴正方向由x1运动到x2过程中，下列说法正确的是（）A该电荷所受的静电力先减小后增大B电场强度先向x轴负方向后向x轴正方向

6、C该电荷的动能逐渐增大D静电力先做正功后做负功10如图所示，是截面为正方形的区域边界，其中，水平，、竖直，在该区域内有竖直向下的匀强电场。有一质量为m、带电量为q的微粒，自边的中点O以一定的水平速度平行于边垂直电场进入该区域，微粒恰好从C点离开。现在保持电场方向不变，将电场强度增大为原来的二倍，且微粒进入时的速度大小也增大为原来的二倍，微粒恰好从B点离开。有关微粒和电场说法正确的是（）A微粒带正电B电场强度大小为C电场强度大小为D若只将电场强度增大到原来的4倍，微粒将从中点射出11如图所示，一平行板电容器水平放置，板间距离为d=0.16m，上、下极板开有一小孔，四个质量均为m=13g、带电荷量

7、均为q=6.410-6C的带电小球，其间用长为的绝缘轻轩相连，处于竖直状态，今使下端小球恰好位于小孔中，且由静止释放，让四球竖直下落。当下端第二个小球到达下极板时，速度恰好为零（g=10m/s2），以下说法正确的是（）A当最上端的小球进入平行板电容器前，小球一直做加速度减小的加速运动B最下端的小球在两平行板之间的运动过程，系统的电势能先增加后减小C两极板间的电压为500VD从释放到速度减为零的过程中，小球最大速度约为0.82m/s12如图一定质量的带电小球从轻质弹簧上方点由静止下落，空间还存在竖直向下的匀强电场，在小球从到的过程中，重力做功，小球克服弹簧弹力做功，电场力做功，忽略空气阻力，则：

8、（）A该过程中小球和弹簧组成的系统机械能守恒，动能增加了B该过程小球和弹簧组成的系统机械能增加0.5J，动能增加了C该过程中小球电势能增加0.5J，重力势能减少0.8JD该过程中弹簧弹性势能减少0.9J，小球电势能减少0.5J二、多项选择题（下列选项中有多个选项满足题意）13如图所示，A、B为一匀强电场中同一电场线上的两点，现在A、B所在直线上某一点固定一电荷Q，然后在A点由静止释放一点电荷q，结果点电荷q运动到B时的速度为零，若点电荷q只受电场力作用，则下列结论正确的是（）A电荷Q与点电荷q一定是同种电荷B电荷Q一定在A点的左侧C点电荷q的电势能一定是先减小后增大DA点电势可能大于B点电势1

9、4如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有一带电小球以一定初速度沿图中虚直线由O运动至P，下列说法正确的是（）A小球做匀速直线运动B小球的电势能增加C电场力方向水平向左D合外力做的功等于物体机械能的增量15平行板电容器充电后形成一个匀强电场，两个质量相等、带电荷量不同的粒子a、b以相同的初速度垂直电场射入，最后分别落在负极板的中央和边缘，轨迹如图中虚线所示，不计重力作用，下列说法正确的是（）A粒子a、b在电场中运动的时间相等B粒子a的加速度较大C粒子a到达负极板时的动能较大D粒子a、b的电势能的增量相等16如图所示为真空中的实验装置，平行金属板A、之间的加速电压为，、之间的偏转电压为，为

10、荧光屏。现有质子、氘核和粒子三种粒子分别在A板附近由静止开始加速，最后均打在荧光屏上。已知质子、氘核和粒子的质量之比为，电荷量之比为，则质子、氘核和粒子三种粒子（）A从开始到荧光屏所经历时间之比为B从开始到荧光屏所经历时间之比为C打在荧光屏时的动能之比为D打在荧光屏时的动能之比为17如图所示，一质量为m、带电荷量为的粒子（不计重力）从原点O由静止开始运动，空间所加的电场沿x轴正方向，电场强度E与其位移x的关系图线如图所示。若选定原点的电势为零，图中为已知量，则下列说法正确的是（）A处的电势B处的电势C该粒子的最大速度为D该粒子在到的过程中做减速运动18如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列

11、金属圆管（漂移管）组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。设质量为m、电量为q的质子（重力不计）从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压U视为不变。设质子进入漂移管A时速度为，进入漂移管D时速度为，电源频率为f，漂移管间缝隙很小，则（）A为使质子在漂移管间被加速，质子在每个管内运动时间应为B质子进入漂移管D时的速度C从漂移管A算起，第N个漂移管的长度应为D从漂移管A算起，质子通过第N个漂移管的能量应为19如图所示，三块平行放置的带电金属薄板、中央各有一小孔，小孔分别位于、点。由点静止释放的一价氢离子恰好能运动到点，下列说法正确的

12、是：（）A一定有B若从点静止释放二价氨离子，其将以一定速度越过点C若将板向右平移到点，则由点静止释放的氢离子将运动到点返回D若将板向右平移到点，则由点静止释放的氢离子仍运动到点返回20如图所示，一半径为R的均匀带正电圆环水平放置，环心为O点，质量为m的带正电小球从O点正上方h高度处的A点由静止释放，并穿过带电环，A点与A点关于O点对称。取O点为坐标原点且为零重力势能点，向下为正方向，无限远电势为零。则关于小球从A到A过程中，加速度a、重力势能EpG、机械能E、电势能EpE随位置变化的图像可能正确的是（）ABCD三、综合计算题（要求写出必要的计算过程）21示波器是用来观察电信号随时间变化情况的一

13、种电子仪器，它的核心部件是示波管，工作原理如图所示。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。初速度为0的电子在电子枪中经电压为U0的加速电场加速后形成电子束进入偏转电极，如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压，则电子从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑。已知电子的电量为e，质量为m。（1）求电子打在荧光屏上的速率；（2）如果YY偏转电极上加上恒定电压，XX偏转电极上不加电压，在荧光屏上得到亮斑，亮斑在Y轴偏转距离DY正比于输入电压UY，即DY=KYUY，比例系数KY称为电压偏转因数，求KY（已知YY偏转电极的长度为L1，板间距为d，极板右端到荧光屏的距离为L2）。2

14、2如图所示为一多级加速器模型，一质量为m1.0103kg、电荷量为q8.0105C的带正电小球（可视为质点）通过1、2级无初速度地进入第3级加速电场，之后沿位于轴心的光滑浅槽，经过多级加速后从A点水平抛出，恰好能从MN板的中心小孔B垂直金属板进入两板间，A点在MN板左端M点正上方，倾斜平行金属板MN、PQ的长度均为L1.0m，金属板与水平方向的夹角为37，sin370.6，cos370.8，重力加速度g10m/s2。（1）求A点到M点的高度以及多级加速电场的总电压U；（2）若该平行金属板间有图示方向的匀强电场，且电场强度大小E100V/m，要使带电小球不打在PQ板上，则两板间的距离d至少要多长

15、？23如图所示，虚线MN、PQ之间存在水平向右的匀强电场，两虚线间距离为d。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子，从a点由静止释放，经电压为U的电场加速后，由b点垂直进入水平匀强电场中，从MN上的某点c（图中未画出）离开，其速度与电场方向成45角。不计粒子的重力，求：（1）粒子刚进入水平匀强电场时的速率v0；（2）水平匀强电场的场强大小E；（3）bc两点间的电势差Ubc。24如图所示，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，平行带电板的极板的长度为L，

16、两板间的距离为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）带电粒子飞出C、D电场时在竖直方向上发生的位移y；（3）飞出偏转电场时的动能。答案1CCD粒子在电场中，所受电场力与等势面垂直且指向轨迹凹侧，故受力如图所示，设粒子从M运动到P，F与v夹角小于90，电场力做正功，故动能增大，电势能减小，C正确，D错误；A由于粒子带正电，故场强方向与电场力F方向相同，沿场强方向，电势降低，故三个等势面中，a电势最低，A错误；B等差等势面越密的地方场强越大，加速度越大，故粒子在P点比在M点时加速度小，B错误。故选C。2C质子和粒子垂直射入偏转电场都做类平抛运动，根据牛顿第二定律得到粒

17、子加速度的表达式为粒子射出电场时的侧位移y的表达式为又联立上三式得由题，两个粒子的初动能相同，E、L相同，则y与q成正比，粒子（）和质子（）电荷量之比为2：1，侧位移y之比为2：1。故选C。3B粒子在A、B板间做匀加速直线运动，在C、D板间做类平抛运动，设加速电场电压为，偏转电场电压为，极板长度为L，宽度为d，则有可得飞出加速电场时，粒子速度为粒子进入偏转电场并能飞出电场，则有水平方向竖直方向有A粒子在C、D板间运动的时间为由于质子、粒子He的不等，所以两种粒子在C、D板间运动的时间不相同，故A错误；B两种粒子在加速电场中均做匀加速直线运动，在偏转电场中有与粒子电荷量，质量均无关，所以两粒子的

18、运动轨迹相同，故B正确；C粒子在偏转电场中的加速度为所以，质子、粒子He在偏转电场中的加速度之比为故C错误；D粒子在偏转电场中，电场力做功为由于质子、粒子He在偏转电场中竖直方向位移y相等，则做功之比为故D错误。故选B。4D由可知，将电容器下板向下移动一段距离时，d增大，电容减小；电容器充电后与电源断开则电容器所带的电量Q不变，由可知当d增大时，场强E不变；极板间电压减小，不变，则增大；粒子在电场中做类平抛运动，由于场强E不变，飞出极板时，则水平方向有竖直方向有又因为联立可得故粒子运动轨迹不变，下板下移，故粒子将从极板间飞出，由于电势差不变，电场力做功不变，故电势能变化不变，即故ABC错误，D

19、正确。故选D。5A在加速场中，有在偏转场中，有则电子的偏转角的正切值为故选A。6AAB t=时刻释放，带电粒子做往复运动，经时间T粒子回到出发点，之后重复上述过程，不一定打到B极板上，故A正确，B错误；CD两极板间电压大小恒定，则电场强度大小恒定，根据牛顿第二定律得加速度大小恒定，粒子做匀加速或匀减速运动，则粒子的速度时间图像可能为图丙，故CD错误。故选A。7CAB0=10V、a=16V、b=0V，可知，在y方向上方向沿y轴负方向在x轴上方向沿x轴正方向，所以电场方向与初速度方向垂直，与x轴夹角为45向右下，所以粒子类平抛运动，从第一象限进入第四象限，故AB错误；C如图所示，沿电场方向在初速度

20、方向粒子初动能为10eV，代入相关数据，根据合成可求得故C正确；D根据速度反向延长线过位移中点，如上图所示，可知D点反向延长过OE中点，所以该质子经过坐标轴时其速度方向与坐标轴的夹角显然小于45，故D错误。故选C。8C由图乙可知，电子A点到B点的过程中，速度减小，动能减小，电子的加速度恒定，故可知电场为匀强电场，该电场不可能是正点电荷产生的，且电场力做负功，故电势能增加，则电子在B点的电势能大于在A点的电势能，由于电子带负电可得A点的电势高于B点电势。故选 C。9BA由图可知从x1到x2电场强度先减小后增大再减小，因此该电荷所受的静电力先减小后增大再减小，选项A错误；B由图可知电场强度先向x轴

21、负方向后向x轴正方向，选项B正确；CD开始时电场强度沿x轴负方向，正电荷受力沿x轴负方向，后来电场强度沿x轴正方向，正电荷受力沿x轴正方向，因此电荷沿x轴正方向由x1运动到x2过程中，静电力先做负功后做正功，电荷的动能先减小后逐渐增大，选项CD错误。故选B。10CA电场强度增大后，带电粒子向上偏转，显然粒子带负电荷，A错误；BC设正方形的边长为L，由已知可得，改变前改变后联立可得B错误，C正确；D若只将电场强度增大到原来的4倍，则解得因此从中点的左方射出，D错误。故选C。11DB电场力一直做负功，故系统的电势能一直增加，故B错误；C根据动能定理可得得故C错误；D当两个小球在电场中时，电场力当三

22、个小球在电场中时，电场力故当第三个小球进入电场时小球的速度最大，根据动能定理可得解得故D正确；A由上面分析可知，当第三个小球进入电场时小球的速度最大。故A错误。故选D。12BA该过程中小球和弹簧组成的系统，由于电场力做正功，则机械能不守恒，选项A错误；B该过程小球和弹簧组成的系统机械能增加量等于电场力做功，大小为0.5J，动能增加量等于合外力的功，大小为0.8J-0.9J+0.5J=，选项B正确；CD该过程中因电场力做功为0.5J，则小球电势能减小0.5J，重力做功0.8J，则重力势能减少0.8J，克服弹簧弹力做功0.9J，则弹簧弹性势能增加0.9J，选项CD错误；故选B。13ACA由题意可知

23、，库仑力与电场力方向相反。如果电荷Q与点电荷q是异种电荷，则当电荷Q在A点左侧时，电荷q从A点释放时，向右运动，说明电场力大于库仑力，以后库仑力减小，合力增大，则点电荷q不会停在B点；当电荷Q在B点右侧时，电荷q从A点释放时，向右运动，说明电场力小于库仑力，以后库仑力增大，合力增大，则点电荷q不会停在B点。所以假设不成立。即电荷Q与点电荷q一定是同种电荷。A正确；B当电荷Q在B点右侧时，电荷q从A点释放时，向右运动，说明电场力大于库仑力，以后库仑力增大，当库仑力大于电场力时，则点电荷q做减速运动，有可能会停在B点。B错误；C点电荷q先加速后减速，因为只有电场力做功，所以动能与电势能之和不变，则

24、电势能会先减小后增大。C正确；D点电荷q在AB两点速度相同，则动能相同，即电势能也相同，所以AB两点电势相同。D错误。故选AC。14BCABC由题，带电微粒做直线运动，所受的合力必须与OP在同一直线上，由于重力方向竖直向下，所以电场力方向必然水平向左，所以合力方向与速度方向相反，粒子做匀减速直线运动；电场力做负功，则电势能增加；A错误BC正确；D根据动能定理，合外力做的功等于物体动能的增加量；而除重力外其余力做的功等于物体机械能的增量，故克服电场力做的功等于机械能的减小量，D错误。故选BC。15BCA粒子在水平方向做匀速运动，初速度相同，而水平位移因此A错误；B在竖直方向上，做匀加速运动，根据

25、竖直位移相同，而粒子a运动的时间短，因此加速度较大，B正确；C在竖直方向上，根据可知落到负极板上时，a粒子的竖直分速度较大，而水平分速度相等，因此粒子a到达负极板时的动能较大，C正确；D由于两个粒子的初动能相同，因此粒子a的动能增量较大，电场力做功较多，电势能减少量较大，D错误。故选BC。16BCAB设加速电场AB间距离为d，偏转极板长度为l，偏转极板间的距离为h，屏到偏转电场右边缘距离为s，粒子在加速过程中，根据可得在加速电场中运动的时间进入偏转电场，以及离开偏转电场后到打到屏上，水平方向速度保持不变，因此打到屏的时间从开始到荧光屏所经历时间可知运动时间与成反比，由于因此A错误，B正确；CD

26、粒子进入偏转电场之后，做类平抛运动其中可得可知所有粒子在偏转电场中，偏转距离相等，根据动能定理可知打在荧光屏时的动能仅仅与粒子的带电量成正比，因此D错误，C正确。故选BC。17BCA沿电场线方向电势降低，所以在处的电势为选项A错误；B由于E-x图象与坐标轴围成的面积表示电势差，所以处的电势为选项B正确；C根据分析可知该粒子沿x轴正方向做加速运动，在处速度最大，根据动能定理可得解得带电粒子的最大速度为选项C正确；D带电粒子在在到的过程中做加速度减小的加速运动，选项D错误。故选BC。18ACA电源频率为f，因此周期为质子在每个管内运动时间应为，质子在每个管内运动时间应为，故A正确；B质子从A管运动至漂移管D由动能定理可知解得故B错误；C从漂移管A算起，第N个漂移管的速度，由动能定理可知解得第N个漂移管的长度应为故C正确；D 质子通过第N个漂移管的能量，由动能定理可知解得故D错误。故选AC。19ADAB由点静止释放的一价氢离子恰好能运动到点，则即由上式可知，上述过程中与粒子带电量无关，即若从点静止释放二价氨离子，则也能恰好能运动到点，选项A正确，B错误；CD若将板向右平移到点，由于BC带电量不变，根据可知两板间场强不变，MP之间的电势差不变，根据则由点静止释放的氢离子仍运动到点返回，选项D正确，C错误。故选AD。20BCA圆环中心场强为零，无限远处场强也为零，则从到圆环中心的