高中物理新教材人教版必修第三册课后练习10.5　带电粒子在电场中的运动Word版含解析

一、单项选择题(每小题6分，共42分)1．带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(仅受电场力)(B)A．电势能增加，动能增加B．电势能减小，动能增加C．电势能和动能都不变D．电势能不变，动能增加解析：粒子垂直于电场方向进入电场，沿电场方向电场力做正功，电势能减小，动能增加．故正确答案为B.2．一带电粒子在电场中只受静电力作用时，它不可能出现的运动状态是(A)A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动C．匀变速曲线运动 D．匀速圆周运动解析：粒子只受静电力作用，当此力为恒力时，可能做匀加速直线运动(F与v同向，或v0＝0)，当恒力与v0垂直时，粒子做类平抛运动——匀变速曲线运动；当静电力大小不变、方向始终指向一点且与速度垂直时，粒子做匀速圆周运动，例如，电子绕原子核的运动．所以，只有A是不可能的．3．一束正离子以相同的速率从同一位置，垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的轨迹都是一样的，这说明所有离子(C)A．都具有相同的质量B．都具有相同的电荷量C．具有相同的比荷D．都是同一元素的同位素解析：轨迹相同的含义为：偏转位移、偏转角度相同，即这些离子通过电场时轨迹不分叉．tanθ＝eq\f(v⊥,v0)＝eq\f(UqL,dmv\o\al(2,0))，所以这些离子只要有相同的比荷，轨迹便相同，故只有C正确．4．如图为示波管的原理图．如果在电极YY′之间所加的电压按图甲所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图乙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是图中的(B)解析：在0～2t1时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当UY为正的最大值时，电子打在荧光屏上有正的最大位移，当UY为负的最大值时，电子打在荧光屏上有负的最大位移，因此一个周期内荧光屏上的图象为B.5.如图所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则(C)A．a的电荷量一定大于b的电荷量B．b的质量一定大于a的质量C．a的比荷一定大于b的比荷D．b的比荷一定大于a的比荷解析：粒子在电场中做类平抛运动，h＝eq\f(1,2)·eq\f(qE,m)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,v0)))2得：x＝v0eq\r(\f(2mh,qE)).由v0eq\r(\f(2hma,Eqa))<v0eq\r(\f(2hmb,Eqb))得eq\f(qa,ma)>eq\f(qb,mb).6．如图所示，在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷，将质量为m，电荷量为q的小球从圆弧管的水平直径端点由静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对管壁恰好无压力，则固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度的大小为(C)A．E＝mg/q B．E＝2mg/qC．E＝3mg/q D．E＝4mg/q解析：固定于圆心处的点电荷在圆弧AB上产生的电场强度大小处处相等．以B点为研究点，则：qE－mg＝mv2/R①mv2/2＝mgR②由①②两式得E＝3mg/q.7．下图为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U.电子离开阴极时的速度可以忽略．电子经加速后从K的小孔中射出的速度大小为v.下面的说法中正确的是(D)A．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为2vB．如果A、K间距离减半而电压仍为U不变，则电子离开K时的速度变为eq\f(v,2)C．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为eq\f(v,2)D．如果A、K间距离保持不变而电压减半，则电子离开K时的速度变为eq\f(\r(2),2)v解析：由动能定理qU＝eq\f(1,2)mv2得v＝eq\r(\f(2qU,m))，带电粒子确定，v与eq\r(U)成正比，与A、K间距离无关，故D正确．二、多项选择题(每小题8分，共24分)8．如图所示，有一质量为m、带电荷量为q的油滴，被置于竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中．设油滴是从两板中间位置，由静止释放，则可以判定(BD)A．油滴在电场中做抛物线运动B．油滴在电场中做匀加速直线运动C．油滴打在极板上的运动时间只取决于电场强度和两板间距离D．油滴打在极板上的运动时间不仅取决于电场强度和两板间距离，还取决于油滴的比荷解析：油滴初速度为0，受不变的重力和电场力，做匀加速直线运动，A错，B对；根据运动的合成与分解，在垂直金属板方向，根据eq\f(d,2)＝eq\f(1,2)eq\f(Eq,m)t2可知，C错，D对．9．如图所示，两板间距为d的平行板电容器与一电源连接，开关S闭合，电容器两板间有一质量为m，带电荷量为q的微粒静止不动，下列说法中正确的是(ABD)A．微粒带的是正电B．电源电压的大小等于mgd/qC．断开开关S，微粒将向下做加速运动D．保持开关S闭合，把电容器两极板距离增大，微粒将向下做加速运动解析：由题意可知，电场竖直向上，带电微粒受到重力、电场力作用处于平衡状态，电场力竖直向上，微粒带正电，A选项正确；电场强度大小为E＝mg/q，由E＝U/d，可知U＝mgd/q，B选项正确；断开开关，微粒受力不变仍处于平衡状态，故C选项错误；保持开关闭合，增大板间距离，电场力减小，微粒向下加速运动，D选项正确．10．如图所示，用绝缘细线拴一带负电小球，在竖直平面内做圆周运动，匀强电场方向竖直向下，则(CD)A．当小球运动到最高点a时，线的张力一定最小B．当小球运动到最低点b时，小球的速度一定最大C．当小球运动到最高点a时，小球的电势能最小D．小球在运动过程中机械能不守恒解析：若qE＝mg，小球将做匀速圆周运动，球在各处对细线的拉力一样大．若qE<mg，球在a处速度最小，对细线的拉力最小．若qE>mg，球在a处速度最大，对细线的拉力最大．故选项A、B错误．a点电势最高，负电荷在电势最高处电势能最小，故选项C正确．小球在运动过程中除重力外，还有电场力做功，机械能不守恒，选项D正确．三、非选择题(共34分)11．(16分)如图为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点．已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力．(1)求电子穿过A板时速度的大小；(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量；(3)若要电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？答案：(1)eq\r(\f(2eU1,m))(2)eq\f(U2L2,4U1d)(3)减小加速电压U1或增大偏转电压U2解析：(1)设电子经电压U1加速后的速度为v0，由动能定理有eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得v0＝eq\r(\f(2eU1,m)).(2)电子沿极板方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动．设电子在偏转电场中运动的时间为t，加速度为a，电子离开偏转电场时的侧移量为y.由牛顿第二定律和运动学公式有t＝eq\f(L,v0)，a＝eq\f(eU2,md)，y＝eq\f(1,2)at2解得y＝eq\f(U2L2,4U1d).(3)减小加速电压U1或增大偏转电压U2.12．(18分)如图所示，在竖直向下的匀强电场中有一绝缘的光滑轨道，一个带负电的小球从斜轨上的A点由静止释放，沿轨道滑下，已知小球的质量为m，电荷量为－q，匀强电场的场强大小为E，斜轨道的倾角为α，圆轨道半径为R，小球的重力大于受的电场力．(1)求小球沿轨道滑下的加速度的大小；(2)若使小球通过圆轨道顶端的B点，求A点距水平地面的高度h1，至少为多大？(3)若小球从斜轨道h2＝5R处由静止释放，假设其能通过B点．求在此过程中小球机械能的改变量．答案：(1)eq\f(mg－qEsinα,m)(2)eq\f(5,2)R(3)机械能减少3qER解析：(1)由牛顿第二定律有(mg－qE)sinα＝ma得：a＝eq\f(mg－qEsinα,m).(2)球恰能过B点有：mg－qE