2022学年高中物理带电粒子在电场中的加速和偏转课后强化演练新人教版1

第一章第9节第1课时带电粒子在电场中的加速和偏转课后强化演练一、选择题1.如图所示是真空中A、B两板间的匀强电场，一电子由A板无初速度释放运动到B板，设电子在前一半时间内和后一半时间内的位移分别为s1和s2，在前一半位移和后一半位移所经历的时间分别是t1和t2，下面选项正确的是()A．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝eq\r(2)∶1B．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝eq\r(2)∶1C．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝1∶(eq\r(2)－1)D．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝1∶(eq\r(2)－1)解析：s1＝eq\f(1,2)at2，s2＝eq\f(1,2)a(2t)2－eq\f(1,2)at2＝eq\f(3,2)at2，s1∶s2＝1∶3，x＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)，t1＝eq\r(\f(2x,a))，2x＝eq\f(1,2)at′2，t2＝t′－t1＝eq\r(\f(4x,a))－eq\r(\f(2x,a))，t1∶t2＝1∶(eq\r(2)－1)．故D正确．答案：D2．让eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H的混合物沿着与电场垂直的方向进入平行板间的匀强电场区域，要使它们出电场时的偏转角相同，这些粒子必须具有相同的()A．初速度 B．初动能C．初动量 D．质量解析：由l＝v0t，vy＝at＝eq\f(qU,md)t及tanθ＝eq\f(vy,v0)得tanθ＝eq\f(qUl,mv\o\al(2,0)d)，因q相同，U、l、d相同，所以由θ相同可知eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)相同，B对．答案：B3．欧洲核子研究中心于2022年9月启动了大型强子对撞机，如图(甲)所示，将一束质子流注入长27km的对撞机隧道，使其加速后相撞，创造出与宇宙大爆炸之后万亿分之一秒时的状态相类似的条件，为研究宇宙起源和各种基本粒子特性提供强有力的手段．设n个金属圆筒沿轴线排成一串，各筒相间地连到正负极周期性变化的电源上，图(乙)所示为其简化示意图．质子束以一定的初速度v0沿轴线射入圆筒实现加速，则()A．质子在每个圆筒内都做加速运动B．质子只在圆筒间的缝隙处做加速运动C．质子穿过每个圆筒时，电源的正负极要改变D．每个筒长度都是相等的解析：由于同一个金属筒所在处的电势相同，内部无场强，故质子在筒内必做匀速直线运动；而前后两筒间有电势差，故质子每次穿越缝隙时将被电场加速，则B对A错．质子要持续加速，下一个金属筒的电势要低，所以电源正负极要改变，故C项对．质子速度增加，而电源正、负极改变时间一定，则沿质子运动方向，金属筒的长度要越来越长，故D项错．答案：BC4．(2022·高考广东理综)图是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分别落在收集板中央的两侧．对矿粉分离的过程，下列表述正确的有()A．带正电的矿粉落在右侧 B．电场力对矿粉做正功C．带负电的矿粉电势能变大 D．带正电的矿粉电势能变小解析：由题知有水平向左的匀强电场，带正电的矿粉受水平向左的电场力与自身重力的合力，方向偏左下方，合力方向与速度方向不在同一条直线上，矿粉做曲线运动落在左侧，A错误；同理，带负电的矿粉落在右侧，由W＝qEd得电场力对正、负矿粉分别做正功，B正确；再由WAB＝EpA－EpB得，当W＞0时，Ep减小，C错误，D正确．答案：BD5．有一束正离子，以相同速率从同一位置进入带电平行板电容器的匀强电场中，所有离子运动轨迹一样，说明所有离子()A．具有相同的质量 B．具有相同的电荷量C．具有相同的比荷(即eq\f(q,m)) D．属于同一元素同位素解析：根据y＝eq\f(1,2)eq\f(qU,md)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,v0)))2，由于轨迹相同，v0相同，则所有离子的比荷eq\f(q,m)一定相同，选项C正确．答案：C6．(2022·武汉高二检测)如图所示的装置处在真空中，平行板电容器的上、下极板分别与电源的负极和正极连接，电子从上极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从下极板边缘飞出．现在使电子入射速度变为原来的两倍并仍从原入射处射入，若电子还从下极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的()A．2倍 B．4倍C．倍 D．倍解析：电子的偏转距离y＝d＝eq\f(1,2)eq\f(eU,md)eq\f(l2,v\o\al(2,0))，即d2veq\o\al(2,0)＝eq\f(eUl2,2m)，故入射速度v0变为原来的两倍，两极板的间距d应变为原来的eq\f(1,2)，C选项正确．答案：C二、非选择题7．如图所示，一个电子(质量为m)电荷量为e，以初速度v0沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场，已知匀强电场的场强大小为E，不计重力，问：(1)电子进入电场的最大距离；(2)电子进入电场最大距离的一半时的动能．解析：(1)设电子进入电场的最大距离为d，根据动能定理eEd＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故d＝eq\f(mv\o\al(2,0),2eE).(2)设电子进入电场最大距离的一半时的动能为Ek，由动能定理得－eEeq\f(d,2)＝Ek－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eEeq\f(d,2)＝eq\f(1,4)mveq\o\al(2,0)答案：(1)eq\f(mv\o\al(2,0),2eE)(2)eq\f(1,4)mveq\o\al(2,0)8.一束电子流在经U＝5000V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示．若两板间距离d＝1.0cm，板长l＝5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？解析：在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏转距离就越大，当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出时，两板间的偏转电压即为题目要求的最大电压．加速过程中，由动能定理有：eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动l＝v0t在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度a＝eq\f(F,m