2020年江蘇高考物理總復(fù)習(xí)隨堂小側(cè)：帶電粒子在電場中運動的綜合問題

1、課時跟蹤檢測（二十三） 帶電粒子在電場中運動的綜合問題對點訓(xùn)練：示波管的工作原理1. （2019 宜昌模擬）1878 年英國科學(xué)家克魯克斯發(fā)明了接近真空的“克魯克斯管”，陰極射線管，為 X 射線的發(fā)現(xiàn)提供了基本實驗條件。如圖所示是一個陰極射線管的結(jié)構(gòu)示意圖，要使射線管發(fā)出射線，須在P、Q 兩電極間加上幾萬伏的直流高壓，使用時以下說法正確的是（）B.陰極射線是負(fù)離子，高壓電源正極應(yīng)接在C 陰極射線是正離子，高壓電源正極應(yīng)接在D 陰極射線是正離子，高壓電源正極應(yīng)接在解析：選 A 陰極射線是金屬加熱到一定程度時所發(fā)射出的電子，所以陰極射線為負(fù)2.（2018 汕頭二模）如圖所示，電子示波管由電子槍、豎

2、直偏轉(zhuǎn)電極電極 XX 和熒光屏組成。當(dāng)電極 YY 和 XX 所加電壓都為零時，電子槍射出的電子恰好打在熒光屏上的中心點即原點O 上。下列說法正確的是（）A.當(dāng)上極板 Y 的電勢高于 Y 而后極板 X 的電勢低于 X 時，電子將打在第一象限B. 電子從發(fā)射到打到熒光屏的時間與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小有關(guān)C 電子打到熒光屏?xí)r的動能與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小有關(guān)D .電子通過 XX 時的水平偏轉(zhuǎn)量與 YY所加電壓大小有關(guān)解析：選 C 由于電子帶負(fù)電，所以電子在電場中運動時會偏向電勢高的一邊，故當(dāng)上極板 Y 的電勢高于 Y，而后極板 X 的電勢低于 X 時，電子將打在第二象限，故 A 錯 誤；電子在水平方向上

3、不受力，所以水平方向做勻速運動，故電子從發(fā)射到打到熒光屏的時間與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小無關(guān)，故B 錯誤；根據(jù)動能定理，電子出電場后的動能和電場力做功的大小有關(guān)，即qU = 2mv2 2mv02,故 C 正確；電子通過 XX時的水平偏轉(zhuǎn)量離子，要使負(fù)離子加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，必須在P 點接電源的正極，故 A 正確。YY 、水平偏轉(zhuǎn)而：151MiQ 點A 陰極射線是負(fù)離子,備轉(zhuǎn)扱粗號地屏與 XX 所加電壓大小有關(guān)，故 D 錯誤。3.（2019 無錫天一中學(xué)月考）如圖所示為一真空示波器，電子從燈絲K 發(fā)出（初速度不計），經(jīng)燈絲與 A 板間的加速電壓 U1加速，從 A 板中心孔沿中心線 KO 射出，然后進(jìn)

4、入兩塊平行金屬板 M、N 形成的偏轉(zhuǎn)電場中( (偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強電場 ),電子進(jìn)入 M、N 間電場時的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場后打在熒光屏上的P 點。已知加速電壓為 Ui,M、N 兩板間的電壓為 U2,兩板間的距離為 d,板長為 Li,板右端到熒光屏的距離為 L2, 電子質(zhì)量為 m，電荷量為 e。不計重力，求：(1)電子穿過 A 板時的速度大小;(2) P 點到 0 點的距離；(3) 電子打在熒光屏上的動能大小。解析：(1)設(shè)電子經(jīng)電壓 Ui加速后的速度為 v0,由動能定理得：eUi= imvo2,解得：vo= “ ：轡。(2)電子以速度 vo進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后，垂直于電場方向做勻速

5、直線運動，沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動，設(shè)偏轉(zhuǎn)電場的電場強度為E2,電子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間為如電子的加速度為 a,離開偏轉(zhuǎn)電場時的側(cè)移量為yi,由牛頓第二定律得：F = eE2= eU2= ma，解得：a =eUr,dmd由運動學(xué)公式得： Li= voti, yi= ati2,設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時沿電場方向的速度為vy,由勻變速運動的速度公式可知vy= ati;電子離開偏轉(zhuǎn)電場后做勻速直線運動，設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場后打在熒光屏上所用的時間為y2，水平方向： L2= vot2,豎直方向： y2= vyt2,(3)根據(jù)動能定理：電子打在熒光屏上的動能大小:解得：yi=U2Li24Uid

6、解得：y2=U2LiL2；2dUi；P 至 0 點的距離 y= yi+ y2=2L2+ LiU2Li4Uidt2,電子打到熒光屏上的側(cè)移量為Ek=eUi+eE2yi=eUi+2 2U2Lie24Uid2L2+ LiU2Li4UideUi+22U2Lie4Uid2正電粒子先加速向 B 板運動、再減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零;如此反復(fù)運動，每次向右運動的距離小于向左運動的距離，最終打在 A 板上，所以 D 正確。5.多選（2019 天津六校聯(lián)考）在圖甲所示的兩平行金屬板上加有圖乙所示的電壓，該電壓的周期為 T。大量電子（其重力不計）以相同的初速度連續(xù)不斷地從A 點沿平行于金屬板

7、F 列說法正確的是（）1 平行板電容器的電容；riI-?VQA %-Bzli i i i i i i i i i i i i iir r 3TT tI甲乙對點訓(xùn)練：帶電粒子在交變電場中的運動4.多選（2019 臨沂調(diào)研）如圖甲所示，兩正對的平行金屬板 A、交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電的粒子被固定在兩板的正中間B 間加有如圖乙所示的P 處。若在 t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向 A 板運動，時而向 B 板運動，并最終打在A 板上。則 to可能屬于的時間段（）（）FTA.0t04T 3TB.5t03T3TC4t0TD.402解析：選 BD 若 0 t0T，帶正電粒子先加速向 B 板運動、再減

8、速運動至零；然后再4反方向加速運動、減速運動至零；如此反復(fù)運動，每次向右運動的距離大于向左運動的距離，最終打在 B 板上，所以 A 錯誤。若T t03T，帶正電粒子先加速向 A 板運動、再減速24運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；如此反復(fù)運動，每次向左運動的距離大于向右運動的距離，最終打在A 板上，所以 B 正確。若3T t0 T,帶正電粒子先加速向4A 板運動、再減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；如此反復(fù)運動，每次向左運動的距離小于向右運動的距離，最終打在B 板上，所以 C 錯誤。若Tvt0T，帶的方向射入電場，并都能從兩板間通過，且飛行時間為3T。不考慮電子間的

9、相互作用力,屮乙A. 0 時刻射入電場的電子離開電場時側(cè)移量最小B T 時刻射入電場的電子離開電場時側(cè)移量最小C. 在 0T 時間內(nèi)，不同時刻進(jìn)入電場的電子離開電場時速度大小都相同D. 在 0舟舟時間內(nèi)，不同時刻進(jìn)入電場的電子離開電場時速度方向都不同解析：選 BD 從 0 時刻射入電場的電子，在電場力作用下做類平拋運動；在 彳T 時3T間內(nèi)沿著速度方向做勻速直線運動，在T時間內(nèi)繼續(xù)做類平拋運動，因此離開電場時側(cè)移量最大，故 A 錯誤。從工工時刻射入電場的電子，在電場力作用下做勻速直線運動；在 T23T時間內(nèi)沿著速度方向做類平拋運動，在3T2T 時間內(nèi)再沿速度方向做勻速直線運動，因此離開電場時側(cè)

10、移量最小，故B 正確。在 0T時間內(nèi)，不同時刻進(jìn)入電場的電子，在豎直2方向的加速時間不同，則離開電場時的豎直速度vy不同，合速度是 V = V01 1+ Vy2,則速度大小不相同，速度方向也不相同，故C 錯誤，D 正確。6.(2019 泰興中學(xué)模擬) )如圖甲所示，平行板電容器的兩個極板A、B 分別接在電壓為U 的恒壓電源的兩極，電容器所帶電荷量為Q,兩極板間距為 d,板長為 L。a粒子從非?？拷蠘O板的 C 點以 v0的速度沿垂直電場線方向的直線CO 方向射入電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后由 D 點飛出勻強電場。已知a粒子質(zhì)量為 m,電荷量為 2e。不計a粒子重力，求：甲乙1 CD 兩點間電勢差；若 A

11、、B 板上加上如圖乙所示的周期性的方波形電壓，t= 0 時 A 板比 B 板的電勢高，為使在 t=T時刻射入兩板間的a粒子剛好能由 O 點水平射出，則電壓變化周期 T 和板間距4離 d 各應(yīng)滿足什么條件？( (用 L、U、m、e、v表示) )解析：( (1)依電容定義有：平行板電容器的電容C = Q。(2)兩板之間為勻強電場 E=粒子在電場中的加速度大小a=F=qEm m粒子的偏移量：y= at2運動時間 t=V0解得：y=蕊7. （2019 啟東中學(xué)模擬）美國物理學(xué)家密立根通過研究在帶電 平行板間運動的帶電油滴，準(zhǔn)確地測定了電子的電荷量。如圖， 兩平行極板 M、N 與電壓為 U 的恒定電源連

12、接，板的間距為現(xiàn)有一質(zhì)量為 m 的帶電油滴在極板間勻速下落，則（）A .此時極板間電場強度E = dB.油滴帶電荷量為 mgC 減小極板間電壓，油滴將減速下落D.將極板 N 向上緩慢移動一小段距離，油滴將向上運動解析：選 A 極板間電壓為 U，間距為 d,是勻強電場，故場強為： E =U，故 A 正確;d油滴受重力和電場力，處于平衡狀態(tài)，故：mg= qd，解得：q= *嚴(yán)，故 B 錯誤；減小極板間電壓，場強減小，電場力小于重力，合力向下，故油滴將加速下落，故C 錯誤；將極板 N 向上緩慢移動一小段距離，板間距減小，場強增大，電場力增大，電場力大于重力， 合力向上，故油滴將減速下降，故D 錯誤。

13、8.多選（2019 常州一中模擬）如圖所示，帶正電的金屬滑塊質(zhì)量為 m,-電荷量為 q,放在粗糙絕緣水平面上，水平面上方有水平向右的勻強電場，- t *BACD 兩點的電勢差為:2 2 eU L U =Ey=md vo為使a粒子剛好由0 點水平射出，a粒子在一個周期內(nèi)豎直方向的分位移應(yīng)為零,必須從 t= nT +T進(jìn)入電場,4且在電場中運動時間與電壓變化周期T 的關(guān)系為 t= nT , （n= 1,2, 3,) )貝 yT=-=2X2adn= 1,2,3，)do.WN豎直方向向下的最大分位移應(yīng)滿足:考點綜合訓(xùn)練電場強度大小為 E =四。如果在 A 點給的滑塊一個向左的大小為 v 的初速度，運動

14、到 B 點 q的距離為 X。下列說法正確的是( () )C . A B 兩點間電勢差為-罟解析：選 CD 由 A 點到 B 點過程，滑塊加速度為 aAB=丄啤旦=(計 1)g,由 B 到 A相同，A 錯誤；滑塊返回 A 點時速度大小不可能等于滑塊在A 點的初速度，B 錯誤；根據(jù)2UAB= Ex =世血，可得 C 正確；根據(jù) v2= 2aABX，解得尸 1,q2gx9.如圖所示，一個帶正電的粒子以平行于x 軸正方向的初速度v0從 y 軸上 a 點射入第一象限內(nèi)，為了使這個粒子能經(jīng)過x 軸上定點 b,可在第一象限的某區(qū)域內(nèi)加一方向沿y 軸負(fù)方向的勻強電場。已知所加電場的場強大小為E,電場區(qū)域沿 x

15、 方向的寬度為 s, Oa=L , Ob= 2s,粒子的質(zhì)量為 m,帶電量為 q,重力不計，試討論電場的左邊界與b 的可能距離。解析：設(shè)電場左邊界到 b 點的距離為已知電場寬度為 s, Ob= 2s,分以下兩種情況討論:若粒子在離開電場前已到達(dá)b 點，如圖甲所示，即/x s,貝U Ax= votqE2y=L=2mt聯(lián)立解得&=mvoL。qEty速度恰好為零，ABA .滑塊運動到B 點后將返回向 A 運動,來回所用時間相同B.滑塊運動到B 點后將返回向 A 運動,到 A 點時速度大小仍為 vD 滑塊與絕緣水平面間的動摩擦因數(shù)為v2尸 2gx-1過程，滑塊加速度為 aABzEq卩 mgm=

16、(1 - p)g,由于位移大小相同，所以運動時間不可能D 正確。(2)若粒子離開電場后做勻速直線運動到達(dá)b 點，如圖乙所示，即sAx 2s,貝 y s=VotqEt22mtqL由幾何關(guān)系知 tan0=m=-一- v0Axs2.聯(lián)立解得A=mVE-L+ s。qEs 2答案：見解析10.(2019 蘇州模擬) )如圖所示，CD 左側(cè)存在場強大小為 E =罟、方向水平向左的勻強電場。一個質(zhì)量為 m、電荷量為+ q 的光滑絕緣小球，從底邊 BC 長 L,傾角a=53的直角三角形斜面頂端 A 點由靜止開始下滑，運動到斜面底端C 點后進(jìn)入一細(xì)圓管內(nèi)( (C 處為一小段長度可忽略的圓弧， 圓管內(nèi)徑略大于小球直徑),恰能到達(dá) D 點， 隨后從 D 離開后落回到斜面 P點。重力加速度為 g, sin 53 0.8, cos 53= 0.6。求:(1)DA 兩點間的電勢差 UDA；圓管半徑 r；(3)小球從 D 點運動到 P 點