10必修第三册 第十章 静电场中的能量 第5节同步练习

PAGE1PAGE带电粒子在电场中的加速同步练习（答题时间：40分钟）1.两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m、电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射入电场，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA间距为h，则此电子的初动能为（）A. B. C. D.2.在两个固定的等量同种点电荷形成的电场中，有一电荷量为q的粒子，仅在电场力作用下运动，某时刻该粒子位于两点电荷连线的中垂线上M点，如图所示，则该粒子的运动不可能是以下哪种形式（）A.加速直线运动 B.变加速曲线运动C.减速直线运动 D.匀加速曲线运动3.如图所示，M和N是匀强电场中的两个等势面，相距为d，N、M间电势差为U（U>0）。一质量为m（不计重力）、电荷量为-q的粒子，以速度通过等势面M射入两等势面之间，则其穿过等势面N时的速度大小为（）A. B. C. D.4.如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子（）A.所受重力与电场力平衡 B.电势能逐渐增加C.动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动5.如图所示，一个平行板电容器充电后与电源断开，从负极板处释放一个电子（不计重力），设其到达正极板时的速度为，加速度为。若将两极板间的距离增大为原来的2倍，再从负极板处释放一个电子，设其到达正极板时的速度为，加速度为，则（）A. B.C. D.*6.如图所示，带电小球自O点由静止释放，经C孔进入两水平位置的平行金属板之间，由于电场的作用，刚好下落到D孔时速度减为零。对于小球从C到D的运动过程，已知从C运动到CD中点位置用时t1，从C运动到速度等于C点速度一半的位置用时t2，下列说法正确的是（）A.小球带负电 B.t1<t2C.t1>t2 D.将B板向上平移少许后小球可能从D孔落下*7.如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g）。求：（1）小球到达小孔处的速度；（2）极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；（3）小球从开始下落至运动到下极板处的时间。

带电粒子在电场中的加速同步练习参考答案1.【答案】D【解析】电子从O点到达A点的过程中，仅在静电力作用下速度逐渐减小，根据动能定理可得－eUOA＝0－Ek，因为UOA＝h，所以Ek＝，所以正确选项为D。2.【答案】D【解析】如果粒子做匀加速曲线运动，就必须受到大小不变的电场力作用，而粒子受到的电场力F＝Eq，若粒子的位置变化，则电场强度E也会改变，则电场力就不同，加速度也就变了，故粒子不可能做匀加速曲线运动，应选D。3.【答案】C【解析】根据动能定理，有，解得，故选项C正确。4.【答案】BD【解析】直线运动的条件是垂直于速度方向上受力平衡，本题中是重力和电场力的一个分力平衡。对带电粒子受力分析如图所示，F合≠0，故A错误。由图可知电场力与重力的合力应与v0反向，F合对粒子做负功，其中mg不做功，qE做负功，故粒子动能减少，电势能增加，B正确，C错误。F合恒定，且F合与v0方向相反，粒子做匀减速直线运动，D正确。5.【答案】D【解析】电容器充电后与电源断开，再增大两极板间的距离时，场强不变，电子在电场中受到的静电力不变，故。由动能定理得，因两极板间的距离增大为原来的2倍，由知，电势差增大为原来的2倍，故6.【答案】AB【解析】由题图可知，A、B间的电场强度方向向下，小球从C到D做减速运动，受电场力方向向上，所以小球带负电，选项A正确；由于小球在电场中受到的重力和电场力都是恒力，所以小球做匀减速直线运动，其速度图象如图所示，由图可知，t1<t2，选项B正确，C错误；将B板向上平移少许时两板间的电压不变，根据动能定理可知，mg（h＋d）－qU＝0，mg（h＋x）－＝0，联立得x＝d′<d′，即小球不到D孔就要向上返回，所以选项D错误。7.【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）由v2＝2gh得v＝。（2）在极板间带电小球受重力和电场力，有mg－qE＝ma0－v2＝2ad得E＝U＝EdQ＝CU得Q＝。（3）由h＝gt0＝v＋at2t＝t1＋t2综合可得t＝。

带电粒子在电场中的偏转同步练习（答题时间：40分钟）1.如图所示，质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点静止释放后，分别抵达B、C两点，若AB＝BC，则它们带电荷量之比q1∶q2等于（）A.1∶2 B.2∶1C.1∶ D.∶12.质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的初速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入。它们最后打在同一点（重力不计），则从开始射入到打到上极板的过程中（）A.它们运动的时间tQ＝tPB.它们所带的电荷量之比∶＝1∶2C.它们的电势能减少量之比ΔEP∶ΔEQ＝1∶2D.它们的动能增量之比为ΔEkP∶ΔEkQ＝2∶13.如图所示，质量相同的两个带电粒子M、N以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中，M从上板边缘处射入，N从两板正中央射入，已知两粒子都刚好从下极板边缘射出，不计粒子重力，则射出过程中（）A.M、N的带电荷量之比为2∶1B.M、N的电势能减少量之比为4∶1C.M、N的动能增量之比为1∶4D.M、N在极板间运动的时间之比为2∶14.如图，左侧为加速电场，右侧为偏转电场，加速电场的加速电压是偏转电场电压的k倍。有一初速度为零的电荷经加速电场加速后，从偏转电场两板正中间垂直电场方向射入，且正好能从极板下边缘穿出电场，不计电荷的重力，则偏转电场长宽之比的值为（）A. B. C. D.5.图为阴极射线管示意图，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑。如果只逐渐增大之间的电势差，则（）A.在荧屏上的亮斑向上移动B.在荧屏上的亮斑向下移动C.偏转电场对电子做的功增大D.偏转电场的电场强度减小*6.如图所示，质量为5×10－8kg的带电粒子以2m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B中央飞入电场，已知板长为10cm，板间距离为2cm，当A、B间电势差UAB＝1×103V时，带电粒子恰好沿直线穿过电场。取g＝10m/s2。求：（1）带电粒子的电性和所带电荷量；（2）A、B间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出？*7.如图所示，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电荷量为q（q＞0）的滑块从距离弹簧上端为x处静止释放，滑块在运动过程中电荷量保持不变，设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g。（1）求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1；（2）若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm，求滑块从静止释放到速度大小为vm的过程中弹簧的弹力所做的功W。

带电粒子在电场中的偏转同步练习参考答案1.【答案】B【解析】竖直方向有h＝gt2，水平方向有l＝t2，联立可得q＝，所以有＝，B对。2.【答案】AB【解析】带电粒子在竖直方向受到向上的电场力，做匀加速直线运动，在水平方向上做匀速直线运动，因为两带电粒子在水平方向上的速度相同，又因为在水平方向上的位移相同，故根据公式x＝v0t可得两者的运动时间相同，A项正确；在竖直方向上的位移之比＝，因为yP＝aPt2＝t2，yQ＝aQt2＝t2，联立可得qP∶qQ＝1∶2，B项正确；电场力做功为W＝Eqy，电场力做多少正功，电势能就减少多少，故＝＝，过程中只有电场力做功，所以电势能转化为动能，即它们的动能增量之比为ΔEkP∶ΔEkQ＝1∶4，C、D项错误。3.【答案】AB【解析】垂直电场方向不受力，做匀速直线运动，位移相等，得到运动时间相等，D错误；平行电场方向粒子做初速度为0的匀加速直线运动，满足x＝at2即a＝①根据牛顿第二定律，有qE＝ma②由①②两式解得q＝。M、N的带电荷量之比为2∶1，A正确；动能的增加量等于电势能的减少量，都等于电场力做的功，即ΔE＝qEx，因为位移之比是2∶1，电荷量之比也是2∶1，所以电场力做功之比为4∶1，B正确，C错误。4.【答案】B【解析】设加速电压为U1，偏转电压为U2，因为qU1＝mv，电荷离开加速电场时的速度v0＝；在偏转电场中＝t2，解得t＝d，水平距离l＝v0t＝·d＝d＝d，所以＝。5.【答案】AC【解析】由，增大U，则偏转电场的电场强度增大，选项D错误；平行极板方向，，增大偏转电场电压，运动时间t不变，电子带负电，被正板吸引，由可知，增大偏转电场电压，竖直偏移量y增大，选项A正确；偏转电场方向上，电子向上运动，静电力做功随U增大而增大，选项C正确。6.【答案】（1）负电1×10－11C（2）200V<UAB<1800V【解析】（1）当A、B间电势差UAB＝1×103V时，粒子做直线运动，则板间电场方向竖直向下，粒子所受电场力竖直向上，粒子带负电由q＝mg得q＝＝1×10－11C。（2）当电压UAB比较大时，qE>mg，粒子向上偏－mg＝ma1当刚好能从上板边缘飞出时，有＝a1t2l＝v0t联立解得U1＝1800V当电压UAB比较小时，qE<mg，粒子向下偏，设粒子刚好能从下板边缘飞出，有mg－＝ma2＝a1t2联立解得U2＝200V则要使粒子能从板间飞出，A、B间所加电压的范围为200V<UAB<1800V。7.【答案