2014届高考物理一轮复习 第七章 第4课时 带电粒子在电场中的运动备考典题精炼 粤教版

PAGEPAGE7第七章第4课时带电粒子在电场中的运动(课时活页卷)一、单项选择题1．如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B板时速度为v，保持两板间电压不变，则()A．当增大两板间距离时，v也增大B．当减小两板间距离时，v增大C．当改变两板间距离时，v不变D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间变短【答案】C【解析】电子从静止开始运动，根据动能定理，从A运动到B动能的变化量等于电场力做的功．因为保持两个极板间的电势差不变，所以末速度不变，平均速度不变而位移如果增加的话，时间变长．（2013.广东肇庆中学月考）2．如图所示，在一个粗糙水平面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块．由静止释放后，两个物块向相反方向运动，并最终停止．在物块的运动过程中，下列表述正确的是()A．两个物块的电势能逐渐减少B．物块受到的库仑力不做功C．两个物块的机械能守恒D．物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力【答案】A【解析】由静止释放后，因两带电小物块带同种电荷，所以库仑力对它们均做正功，故电势能减小，A正确、B错误；在两小物块的运动过程中，因摩擦力和库仑力分别做功，发生机械能和其他形式能量的相互转化，故机械能不守恒，C错误；因两物块从静止开始运动最后停止，所以必然有先加速后减速的过程，所以开始库仑力大于摩擦力，后来摩擦力大于库仑力，故D错．（经典题）3．如图所示，静止的电子在加速电压U1的作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压U2的作用下偏转一段距离．现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该()A．使U2加倍B．使U2变为原来的4倍C．使U2变为原来的eq\r(2)倍D．使U2变为原来的1/2【答案】A【解析】要使电子的运动轨迹不变，则应使电子进入偏转电场后任一水平位移x所对应的偏转距离y保持不变．由y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU2,md)·(eq\f(x,v0))2＝eq\f(qU2x2,2mv\o\al(2,0)d)和qU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，得y＝eq\f(U2x2,4U1d)，可见在x、y一定时，U2∝U1.所以选项A正确．4．如图所示，A板发出的电子经加速后，水平射入水平放置的两平行金属板间，金属板间所加的电压为U，电子最终打在荧光屏P上．关于电子的运动，则下列说法正确的是()A．滑动触头向右移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置下降B．滑动触头向左移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升C．电压U增大时，其他不变，则电子打在荧光屏上的速度大小不变D．电压U增大时，其他不变，则电子打在荧光屏上的速度变大【答案】D【解析】设加速电压为U0，进入偏转电场时的速度为v0，则电子经加速电场时有：eU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，在偏转电场中有：L＝v0t，y＝eq\f(Ue,2dm)t2，且eq\f(eU,d)y＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得y＝eq\f(L2U,4dU0)，eq\f(1,2)mv2＝eq\f(L2U2e,4d2U0)＋eU0.当滑动触头向右滑动时，U0变大，y变小，所以选项A、B均错误．当U增大时，eq\f(1,2)mv2增大，电子打到屏上的速度变大，故选项C错误，选项D正确．二、双项选择题（2013.广东梅州中学月考）5．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【答案】AC【解析】由荧光屏上亮斑的位置可知，电子在XX′偏转电场中向X极板方向偏转，故极板X带正电，A正确，B错误；电子在YY′偏转电场中向Y极板方向偏转，故极板Y带正电，C正确，D错误．6．如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，带电小球以速度v0水平射入电场，且沿下板边缘飞出．若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球()A．将打在下板中央B．仍沿原轨迹由下板边缘飞出C．不发生偏转，沿直线运动D．若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央【答案】BD【解析】将电容器上板或下板移动一小段距离，电容器带电荷量不变，由E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4kπQ,εrS)可知，电容器产生的场强不变，以相同速度入射的小球仍沿原轨迹运动，下板不动时，小球沿原轨迹由下板边缘飞出；当下板向上移动时，小球可能打在下板的中央．7．如图所示，一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力的作用下，从静止开始由b点沿直线运动到d点，且bd与竖直方向所夹的锐角为45°，则下列结论正确的是()A．此液滴带正电B．此液滴做匀加速直线运动C．合外力对此液滴做的总功等于零D．此液滴的电势能减少【答案】BD【解析】带电液滴在重力和电场力的合力作用下，从静止开始由b点沿直线运动到d点，说明合力方向沿直线斜向下，而重力的方向竖直向下，所以液滴受到的电场力方向与电场线方向相反，故此液滴带负电，选项A错误；带电液滴所受合力不为零，选项B正确，选项C错误；电场力对此液滴做正功，此液滴的电势能减少，选项D正确.8．有三个质量相等的分别带有正电、负电和不带电的微粒，从极板左侧中央以相同的水平初速度v先后垂直场强方向射入，分别落到极板A、B、C处，如图4所示，则下列说法正确的有()A．落在A处的微粒带正电，B处的不带电，C处的带负电B．三个微粒在电场中运动时间相等C．三个微粒在电场中运动的加速度aA＜aB＜aCD．三个微粒到达极板时的动能EkA＞EkB＞EkC【答案】AC【解析】微粒在水平方向上均做匀速直线运动，且水平速度相同，三微粒在水平方向上的位移，xC＜xB＜xA.则三微粒的运动时间为tC＝eq\f(xC,v)，tB＝eq\f(xB,v)，tA＝eq\f(xA,v)所以tC＜tB＜tA微粒在竖直方向上做初速度为零的匀加速运动，则有eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)aAteq\o\al(2,A)＝eq\f(1,2)aBteq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)aCteq\o\al(2,C)所以aA＜aB＜aC，所以落在A处的微粒必带正电，B处的不带电，而C处的带负电，A、C选项正确，B选项错误．根据动能定理得A处：mgeq\f(d,2)－qAEeq\f(d,2)＝EkA－eq\f(1,2)mv2B处：mgeq\f(d,2)＝EkB－eq\f(1,2)mv2C处：mgeq\f(d,2)＋qCEeq\f(d,2)＝EkC－eq\f(1,2)mv2所以D项错误．9．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2(v2<v1)．若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则()A．小物体上升的最大高度为eq\f(v\o\al(2,1)＋v\o\al(2,2),4g)B．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小【答案】AD【解析】因为OM＝ON，M、N两点位于同一等势面上，所以从M到N的过程中，电场力对小物体先做正功再做负功，电势能先减小后增大，B、C错误；因为小物体先靠近正点电荷后远离正点电荷，所以电场力、斜面压力、摩擦力都是先增大后减小，D正确；设小物体上升的最大高度为h，摩擦力做功为W，在上升过程、下降过程根据动能定理得－mgh－W＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)①mgh－W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)②联立①②解得h＝eq\f(v\o\al(2,1)＋v\o\al(2,2),4g)，A正确．三、非选择题10．如图所示，abcd是一个正方形盒子．cd边的中点有一个小孔e.盒子中有沿ad方向的匀强电场．一个质量为m、带电荷量为q的粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内，并恰好从e处的小孔射出．(忽略粒子重力)求：(1)该带电粒子从e孔射出的速度大小．(2)该过程中电场力对该带电粒子做的功．(3)若正方形的边长为l，试求该电场的场强.【答案】(1)eq\r(17)v0(2)8mveq\o\al(2,0)(3)eq\f(8mv\o\al(2,0),ql)【解析】(1)设粒子在e孔的竖直分速度为vy.则水平方向：eq\f(l,2)＝v0t竖直方向：l＝eq\f(vy,2)t得：vy＝4v0，ve＝eq\r(v\o\al(2,0)＋v\o\al(2,y))＝eq\r(17)v0.(2)由动能定理得：W电＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,e)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝8mveq\o\al(2,0).(3)由W电＝Eql和W电＝8mveq\o\al(2,0)得：E＝eq\f(8mv\o\al(2,0),ql).11．如图所示，同一平面上存在两个电压相同、边长都为L的正方形区域的匀强电场，Ⅰ区域为加速电场，Ⅱ区域为偏转电场．有一个电子可在AB板旁边任一位置由静止释放，当电子在AB板旁边什么位置由静止释放时，电子恰能从Ⅱ区域右下角D处离开？【答案】距离B为eq\f(L,4)的位置【解析】设释放点距离B为s.在电场Ⅰ中电子被加速到v，有：qU＝eq\f(1,2)mv2进入偏转电场Ⅱ后，在水平方向上，有L＝vt在竖直方向上，有s＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eUt2,2mL)联立得：s＝eq\f(L,4)12．如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连，它的极板长L＝0.4m，两板间距离d＝4×10－3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两极板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10－5kg，电荷量q＝＋1×10－8C．(g取10m(1)微粒入射速度v0为多少？(2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U应取什么范围？【答案】(1)10m/s(2)与负极相连120V＜U＜200V【解析】(1)eq\f(L,2)＝v0t，eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)gt2，可解得：v0＝eq\f(L,2)eq\r(\f(g,d)