资源简介

高一物理必修三10.5《带电粒子在电场中的运动》课时同步练习
一、单选题
1．在场强为E的匀强电场中，一质量为m、带电量为-q的物体以某一初速度沿电场方向做匀减速直线运动，其加速度大小为，物体运动L距离时速度变为零，则下列说法中正确的是（　　）
A．电场力对物体做功qEL B．物体的电势能减少了0.8qEL
C．物体的机械能与电势能的和增加了0.2qEL D．物体的动能减少了0.8qEL
2．如图（a）所示，平行正对的金属板A、B间加有如图（b）所示的变化电压UAB，重力可忽略的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0释放该粒子，下列说法正确的是（　　）
A．在时释放该粒子，粒子先向A板运动再向B板运动…，最终打在A板
B．在时释放该粒子，粒子先向B板运动再向A板运动…，最终打在B板
C．在时释放该粒子，粒子先向A板运动再向B板运动…，最终打在A板
D．在时释放该粒子，粒子先向A板运动再向B板运动…，最终打在A板
3．如图所示，在匀强电场中，把一个质量为m、电荷量为的小球放在倾角为的光滑斜面上，重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　）
A．为使小球静止在斜面上，电场强度的方向只能竖直向上
B．为使小球静止在斜面上，电场强度的最小值为
C．若电场方向水平向右，则带电小球的加速度方向可能沿斜面向上
D．若电场方向水平向左且大小为，则带电小球的加速度大小为
4．如图所示，竖直面内有一半径为的光滑绝缘圆轨道，一质量为，电荷量大小为的带负电小球从轨道最低点出发，沿着轨道切线方向以大小为的初速度水平射出，整个装置处于竖直向下的匀强电场中，已知，重力加速度大小为，下列说法正确的是（　　）
A．小球在最低点对轨道的压力大小为
B．小球若能够不脱轨到达最高点，则初速度最小为
C．小球在最低点对轨道的压力大小为
D．小球若能够不脱轨到达最高点，则初速度最小为
5．如图所示，质量m=2×10-3kg、电荷量q=4×10-2C的带电小球，自A点竖直向上进入范围足够大、方向水平向右的匀强电场中，它到达B点时的速度大小vB=5m/s，速度方向与电场方向的夹角为37°，A、B两点沿电场方向的距离为0.8m。取重力加速度大小g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．A、B两点的电势差为0.8V
B．小球在A点的初速度大小为7m/s
C．小球从A点运动到B点的过程中机械能减少了3.2×10-2J
D．在小球从A点运动到最高点的过程中，小球速度的最小值为
6．如图所示，水平放置的两平行金属板间有一匀强电场，板长为，板间距离为，在距离板右端处有一竖直放置的屏M。一带电荷量为、质量为的微粒沿两板中心线以速度水平向右射入板间，最后打在M屏与中心线的交点，微粒未与金属板碰撞，重力加速度为，则下列结论正确的是（　　）
A．微粒打在点时速度方向垂直于屏 B．整个过程中合力对微粒做功为零
C．板间电场强度大小为 D．两金属板间电势差为
7．如图所示，在正方形ABCD区域内有平行于AB边的匀强电场，E、F、G、H是各边中点，其连线构成正方形，其中P点是EH的中点，一个带正电的粒子（不计重力）从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出，以下说法正确的是（　　）
A．粒子的运动轨迹一定经过P点
B．粒子的运动轨迹一定经过PH之间某点
C．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由ED之间某点从AD边射出
D．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E点从AD边射出
8．图甲是极板长度为的平行板电容器，虚线为电容器的中心线，两极板接在图乙所示的交变电压源上（时板带负电）。在时，一带正电的粒子以的速度沿虚线方向射入电容器并能飞出，不计粒子的重力，则该粒子在极板间运动的轨迹可能是（　　）
A．
B． C． D．
9．对以下四幅图中包含的物理知识说法错误的是（　　）
A．图甲：将两板间距拉开一些后，静电计指针张角会变小
B．图乙：示波器的示波管，要使荧光屏中间的亮斑向上移动，需要使竖直偏转板中上极板的电势高于下极板的电势
C．图丙：探究影响电荷间相互作用力的因素时，采用了控制变量法
D．图丁：库仑利用此装置来研究真空中两个点电荷间的相互作用
10．以某静电场中的一根电场线为轴，轴上各点的电场强度与坐标的关系图像如图所示，取轴正方向为电场强度正方向。正点电荷仅在电场力作用下从原点由静止释放，沿轴正方向运动，依次经过、和处。该电荷在、和处的动能之比为（　　）
A． B． C． D．
11．如图所示，绝缘半圆槽固定在水平地面上，其内侧光滑圆弧面的圆心为O点，P点为圆弧的最低点，MN为水平直径。a、b是两个完全相同的可视为点电荷的带正电小球，b固定在M点，a从N点静止释放，沿圆弧面运动经P点到达某点Q（未画出）时速度为零，则下列说法正确的是（　　）
A．小球a从到的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小
B．小球a从到的过程中，电势能与重力势能的和一直增大
C．小球a从到的过程中，电势能先减小后增大
D．小球a从到的过程中，机械能先减小后增大
12．在某匀强电场中，矩形abcd的四个顶点位于同一平面内，电场线与矩形平面平行，，。已知a、b、d三点电势分别为1V、-1V和5V。一电子以速度从b点出发，方向与bc成夹角，忽略重力，经过一段时间电子恰好经过c点。下列说法中正确的是（　　）
A．c点的电势大小为a点的三倍 B．电子从b点运动到c点所用时间为
C．场强方向由d指向b D．电子从b点运动到c点，电场力做功8eV
13．空间存在匀强电场，电场强度大小为，方向与竖直方向成角。如图所示，用绝缘细线悬挂一个质量为、带电荷量为的小球，当小球静止时细线与竖直方向的夹角为30°；保持电场方向不变，将电场强度大小调整为，小球静止时细线与竖直方向的夹角变为60°，已知重力加速度为，下列说法正确的是（　　）
A．电场强度大小，夹角 B．电场强度大小，夹角
C．电场强度大小，夹角 D．电场强度大小，夹角
14．如图所示，光滑绝缘半球处在水平向右的匀强电场中，球心为O。将带电量均为的小球A、B置于其内，平衡时，两球处于同一水平线上，且与垂直。已知球A质量为m，球B质量为，重力加速度大小为g，则（　　）
A．小球A、B所受支持力相同
B．匀强电场的电场强度大小
C．小球A受到小球B的库仑力大小为
D．小球A在小球B处产生的电场强度大小为
15．如图甲所示，某装置由直线加速器和偏转电场组成。直线加速器序号为奇数和偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，位于金属圆板（序号为0）中央的电子由静止开始加速，通过可视为匀强电场的圆筒间隙的时间忽略不计，偏转匀强电场的A、B板水平放置，长度均为L，相距为d，极板间电压为U，电子从直线加速器水平射出后，自M点射入电场，从N点射出电场。若电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力和相对论效应。下列说法正确的是（　　）
A．电子进入第2个金属筒时的速度为
B．第2个金属圆筒的长度为
C．电子在偏转电场中运动的过程中，电场力对电子所做的功为
D．电子射出偏转电场时，速度偏转角度的正切值
二、解答题
16．如图所示，在一足够大的空间内存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为E；有一个质量为m的带负电小球，用长度为L的绝缘轻细绳悬挂起来；当细绳向左偏离竖直方向的角度时，带电小球恰好静止。若将小球向左拉到细绳水平后静止释放，经过一段时间小球到达竖直最低点。重力加速度大小为g，不计空气阻力。（，）
(1)求小球所带的电荷量q的大小；
(2)求小球到达竖直最低点时速度大小和绳子拉力的大小。
17．如图所示，一质量为m、电荷量为+q的小球，用长为l的绝缘细线悬挂于O点。小球静止时位于图中的Q点。若将该装置放在水平方向匀强电场中，小球静止于图中的P点，此时细线与竖直方向的夹角θ=37°。已知重力加速度为g，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。
(1)判断电场方向，计算该匀强电场的电场强度的大小E。
(2)若规定Q点位置电势为零，求P点电势φ。
(3)若带电小球从Q点由静止释放，求小球再次到达P点时的速度的大小。
18．如图所示，A、B为半径R=1m的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道，在四分之一圆弧区域内存在着E=1×106V/m、竖直向上的匀强电场，有一质量m=1kg、带电量q=+1.4×10-5C的物体（可视为质点），从A点的正上方距离A点H处由静止开始自由下落（不计空气阻力），BC段为长L=2m、与物体间动摩擦因数为 =0.2的粗糙绝缘水平面，CD段为倾角θ=53°且离地面DE高h=0.8m的斜面，已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，重力加速度g取10m/s2。
(1)若H=1m，求物体到达A点时的速度大小；
(2)若H=1m，物体能沿轨道到达C，求物体到达C处的速度大小以及从C处射出后落点的位置（不讨论物体反弹以后的情况）；
(3)通过计算判断：是否存在某一H值，能使物体沿轨道AB经过最低点B后最终停在距离B点0.8m处。
19．真空室中有如图甲所示的装置，电极持续发出的电子（初速度可忽略不计）经过电场加速后，从小孔沿水平放置的偏转极板、的中心轴线射入。加速电压，、板长均为，偏转极板右侧有光屏（足够大且未画出）。、两板间的电压随时间变化的图线如图乙所示，其中。调节、两偏转极板之间的距离，使得每个电子均能通过偏转极板。已知电子的质量、电荷量分别为、，不计电子重力以及电子间的相互作用。求：
(1)电子通过偏转极板的时间；
(2)偏转极板之间的最小距离；
(3)当偏转极板间的距离取（2）中的最小值时，光屏恰当放置时电子击中它的范围最短，该最短范围的长度是多少？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D 2.D 3. D 4. B 5.B 6.D 7.D 8.B 9.A 10.A
11. B 12. A 13. A 14.B 15.D
16．(1) (2)，
【详解】（1）小球恰好静止时，对小球受力分析且根据平衡条件可知
解得
（2）小球由释放到最低点，由动能定理可知
在最低点，由牛顿第二定律可知联立，解得，
17．(1)电场方向水平向左， (2) (3)
【详解】（1）小球带正电，静止时偏在竖直方向左侧，电场力与电场方向同向，因此电场方向水平向左。 对P点小球受力平衡：竖直方向
水平方向 联立解得
（2）P、Q沿电场方向的距离
沿电场方向电势降低，因此电势差满足
已知，代入 得
（3）从Q到P由动能定理
代入数值化简 解得
18．(1) (2)2m/s，距离D点0.2m (3)不存在，理由见解析
【详解】（1）物体由静止开始运动到A点的过程中有 解得
（2）若H=1m，物体能沿轨道到达C，物体由静止开始运动到B点的过程中
物体由B点到C点的过程中，根据动能定理得 解得
物体在C点做平抛运动，假设落到地面上，有， 联立解得
C、D水平距离为
可知物体落到地面上，物体的落地点离D点水平距离为0.2m。
（3）不存在。物体沿轨道AB经过最低点B的最小速度满足
解得 根据动能定理有 解得
可知不存在某一H值，能使物体沿轨道AB经过最低点B后最终停在距离B点0.8m处。
19．(1) (2) (3)
【详解】（1）电子在加速电场中，根据动能定理有
电子在偏转电场中，水平方向 解得
（2）、、时刻进入偏转电场的电子，竖直方向先加速运动，后做匀速直线运动，射出电场时沿竖直方向偏移的距离最大。竖直方向加速有
竖直方向匀速运动有 电子能出偏转极板有
联立得，故最小距离为L。
（3）对满足（2）问条件下任意确定的，不同时刻射出偏转电场的电子沿垂直于极板方向的速度均为 电子速度偏转角的正切值均为 即
电子射出偏转电场时的偏转角度相同，即电子出偏转电场时速度的大小和方向均相同，不同时刻射出偏转电场的电子沿垂直于极板方向的侧移距离可能不同，侧移距离的最
大值与最小值之差即
若光屏与电子出偏转极板后的速度垂直，则电子击中光屏的范围最小，该最小范围为 联立解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页

展开更多......

收起↑