第05講 帶電粒子在電場中的運動 課后專項突破（原卷版）-2024-2025學年高二物理上學期中期末復習精細講義

第05講帶電粒子在電場中的運動——劃重點之高二期中期末復習精細講義一、單選題1．如圖，有11H、12H、24He三種帶正電粒子（不計重力）分別在電壓為U1A．三種粒子在電場中的加速度之比為1:1:2B．三種粒子在電場中的運動軌跡一定不會重合的C．三種粒子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度大小之比為1:D．三種粒子從偏轉(zhuǎn)電場出來時動能之比為1:1:22．如圖所示，平行板電容器上極板MN與下極板PQ水平放置，一帶電液滴從下極板P點射入，恰好沿直線從上極板N點射出。下列說法正確的是（）A．該電容器上極板一定帶負電B．液滴從P點到N點的過程中速度增加C．液滴從P點到N點的過程中電勢能減少D．液滴從P點以原速度射入后可能做勻減速直線運動3．如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點，由O點靜止釋放的電子恰好能運動到P點，現(xiàn)將C板向左平移到P'點，則由O點靜止釋放的電子（）A．運動到P點返回 B．運動到P和P'點之間返回C．運動到P'點返回 D．穿過P'點后繼續(xù)運動4．如圖所示，在傾角為θ的足夠長的絕緣光滑斜面底端，靜止放置質(zhì)量為m、帶電量q（q>0）的物體。加上沿著斜面方向的電場，物體沿斜面向上運動。物體運動過程中的機械能E與其位移x的關系圖像如圖所示，其中OA為直線，AB為曲線，BC為平行于橫軸的直線，重力加速度為g，不計空氣阻力，則下列說法錯誤的是（）A．0～x1B．x1～C．x1D．x25．示波管的內(nèi)部結(jié)構如圖所示。如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′、YY′之間都沒有加電壓，電子束將打在熒光屏中心。YY′偏轉(zhuǎn)電極上加的是待顯示的正弦信號電壓，周期為T1，XX′偏轉(zhuǎn)電極通常接入儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，也叫掃描電壓，周期為T2，下列說法錯誤的是（）A．若UYY′>0，UXX′=0，則電子向Y′極板偏移B．若UYY′=0，UXX′>0，則電子向X極板偏移C．若T2=T1，則熒光屏上顯示的是待測信號在一個周期內(nèi)完整的穩(wěn)定圖像D．若T2=2T1，則熒光屏上顯示的是待測信號在兩個周期內(nèi)完整的穩(wěn)定圖像6．如圖所示，豎直平面內(nèi)足夠長的光滑絕緣直桿與水平面的夾角α=30°，直桿的底端固定一電荷量為Q的帶正電小球，M、N、P為桿上的三點?，F(xiàn)將套在絕緣桿上有孔的帶正電物塊從直桿上的M點由靜止釋放。物塊上滑到N點時速度達到最大，上滑到P點時速度恰好變?yōu)榱?。已知帶電物塊的質(zhì)量為m、電荷量為q，M、P兩點間的距離為x，靜電力常量為k，不計空氣阻力，重力加速度大小為g，帶電體均可視為點電荷。則N點到直桿底端的距離r和M、P兩點間的電勢差UMPA．r=kQqmg,C．r=2kQqmg,7．如圖所示，一對平行金屬板長為L，兩板間距為d，兩板間所加交變電壓為UAB，交變電壓的周期T=L2v0。質(zhì)量為mA．t=T8B．t=T4C．只有t=0時刻進入電場的電子，在兩板間運動時最大側(cè)位移為dD．不是所有電子離開電場時的速度都是v二、多選題8．示波管的內(nèi)部結(jié)構如圖甲所示,如果在偏轉(zhuǎn)電極XX’、YY’之間都沒有加電壓,電子束將打在光屏中心,如在偏轉(zhuǎn)電板XX’之間和YY’之間加上如丙所示的幾種電壓,熒光屏上可能會出現(xiàn)圖乙中(a)、(b)所示的兩種波形,則下列說法正的是()A．若XX'、YY’分別加圖丙中電壓(3)和(1),熒光屏上可以出現(xiàn)乙中(a)所示波形B．若XX’、YY'分別加丙中電壓(4)和(2),熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙中(a)所示波形C．若XX’、YY'分別加圖丙中電壓(2)和(1)熒光屏可以出現(xiàn)圖乙中(b)所示波形D．若XX’、YY'分別加圖丙中電壓(3)和(2),熒光屏上可以出現(xiàn)圖乙(b)所示波形9．如圖所示的示波管，當兩偏轉(zhuǎn)電極XX′、YY′電壓為零時，電子槍發(fā)射的電子經(jīng)加速電場加速后會打在熒光屏上的正中間(圖示坐標的O點，其中x軸與XX′電場的場強方向重合，x軸正方向垂直于紙面向里，y軸與YY′電場的場強方向重合)．則()A．若X′、Y極接電源的正極，X、Y′接電源的負極，則電子打在坐標的第II象限B．若X、Y′極接電源的正極，X′、Y接電源的負極，則電子打在坐標的第I象限C．若X、Y極接電源的正極，X′、Y′接電源的負極，則電子打在坐標的第IV象限，D．X′、Y′極接電源的正極，X、Y接電源的負極，則電子打在坐標的第Ⅲ象限10．如圖甲所示，在兩平行金屬板間加有一交變電場，兩極板間可以認為是勻強電場，當t=0時，一帶電粒子從左側(cè)極板附近開始運動，其速度隨時間變化關系如圖乙圖所示。帶電粒子經(jīng)過4T時間恰好到達右側(cè)極板，（帶電粒子的質(zhì)量m、電量q、速度最大值vm、時間TA．帶電粒子在兩板間做往復運動，周期為TB．兩板間距離d=2C．兩板間所加交變電場的周期為T，所加電壓U=D．若其他條件不變，該帶電粒子從t=T11．如圖所示為真空中的實驗裝置，平行金屬板A、B之間的加速電壓為U1，C、D之間的偏轉(zhuǎn)電壓為U2，P為熒光屏。現(xiàn)有質(zhì)子、氘核和α粒子三種粒子分別在A板附近由靜止開始加速，最后均打在熒光屏上。已知質(zhì)子、氘核和α粒子的質(zhì)量之比為1:2:4，電荷量之比為1:1:2，則關于質(zhì)子、氘核和α粒子這三種粒子，下列說法正確的是（A．三種粒子都打在熒光屏上同一個位置B．從開始到熒光屏所經(jīng)歷時間之比為1:C．打在熒光屏時的動能之比為2:1:1D．經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場的過程中，電場力對三種原子核做的功一樣多12．粒子直線加速器在科學研究中發(fā)揮著巨大的作用，簡化如圖所示：沿軸線分布薄金屬圓板O及A、B、C、D、E五個金屬圓筒（又稱漂移管），相鄰金屬圓筒分別用導線接在M、N兩點，O接M點，將M、N接在高壓電源兩端。質(zhì)子飄入（初速度為0）金屬圓板O軸心處的小孔沿軸線進入加速器，質(zhì)子在金屬圓筒內(nèi)做勻速運動且時間均為T，在金屬圓筒之間的狹縫被電場加速，加速時電壓U大小相同．質(zhì)子電荷量為e，質(zhì)量為m，不計質(zhì)子經(jīng)過狹縫的時間，則（）A．質(zhì)子從圓筒E射出時的速度大小為10eUB．圓筒E的長度為TC．M、N所接電源是直流恒壓電源D．金屬圓筒A的長度與金屬圓筒B的長度之比為1:213．如圖甲所示，在真空中有水平放置的兩個平行正對金屬板，板長為l，兩板間距離為d，在兩板間加一如圖乙所示的周期性變化的電壓。質(zhì)量為m、帶電荷量為e的電子以速度v從兩極板左端中間沿水平方向連續(xù)均勻地射入兩極板之間。若電子經(jīng)過兩極板間的時間相比電壓的周期可忽略不計，不考慮電子間的相互作用及電子重力，下列說法正確的是（）A．當UmB．當Um=C．當UmD．當Um=14．接在平行板電容器的A、B兩極板電壓隨時間變化關系圖像如圖所示，兩板間距足夠大，一質(zhì)量為m、帶電量為＋q的粒子（不計重力），開始靜止在兩極板中央，從某時刻由靜止釋放，關于帶電粒子的運動，下列描述正確的是（）

A．若從0時刻由靜止釋放，粒子向右運動的最大速度vB．若從0時刻由靜止釋放，粒子先向右后向左做往復性的運動C．若從38D．若從78三、解答題15．如圖，等量異種電荷固定在光滑絕緣斜面上的AB兩點，O為AB的中點，CD為斜面上的兩點。帶電小球（視為試探電荷）無初速度放在O處恰能保持靜止。已知斜面傾角為30°，固定電荷的電荷量為Q，AB間距為2L，小球質(zhì)量為m，重力加速度為g，靜電力常量為k，求：(1)沿斜面從C到D，空間的電場強度和電勢如何變化？(2)小球的電性和電量q；(3)已知CO=L2，OD=3L4，將小球從C點靜止釋放，恰能在D處速度減為零，則16．如圖所示，相距2L的豎直直線AB、CD間有兩個有界勻強電場，水平直線MN分別與直線AB、CD相交于M、N兩點，直線MN下方的電場方向豎直向上，大小E1=8mv029qL，直線MN上方的電場方向豎直向下，大小為E2未知。Q點在直線AB上，且與M點的距離為L。一粒子從Q點以初速度v0沿水平方向射入下方電場，經(jīng)MN上的P點進入上方電場，然后從CD邊上的F點水平射出。已知F(1)粒子從Q點到P點運動的時間t1(2)粒子到達P點時的速度大小v；(3)若MQ間連續(xù)分布著上述粒子，粒子均以速度v0沿水平方向射入下方電場，不計粒子間相互作用。為了使這些粒子沿水平方向射出CD，求在MQ上的入射點到M點的距離y17．建立如圖所示的坐標系。兩塊足夠大的金屬板正對水平放置，兩板間距為d，上下板分別帶等量的正負電荷。一帶正電的金屬小球，距離下極板d3，以某一水平初速度自左向右射入電場，小球的電荷量q，質(zhì)量m，重力加速度為g，金屬板間的勻強電場場E=mgq(1)小球的初速度v0(2)小球第二次碰到極板時的位置坐標；(3)小球第三次碰到極板時的位置坐標和動能。18．如圖甲所示，平行板電容器兩極板M、N的間距為d，兩極板長為L，M板接地（電勢為零），t=0時刻，電荷量為q，質(zhì)量為m的帶正電粒子沿兩板中心線PQ以某一初速度射入極板間，N板的電勢φ隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，當k=1時，粒子在T（已知）時刻恰從M板右端邊緣飛出。忽略邊界效應，板間的電場為勻強電場，不計粒子重力。求(1)粒子從P點飛入時的速度大?。?2)圖乙中的φ0(3)若粒子恰從N板右端邊緣飛出，圖乙中k的值。19．質(zhì)子從靜止開始經(jīng)電壓U1加速后，射入水平放置的平行板電容器，極板間電壓為U2，微粒射入時緊靠下極板邊緣，速度方向與極板夾角為300，微粒運動軌跡的最高點到兩極板距離相等，如圖所示。忽略邊緣效應，不計重力。(1)求電壓之比U(2)若將質(zhì)子和二價氦離子混合物從靜止開始經(jīng)電壓U1加速后，他們是否會分離為二股粒子束，請通過計算說明.20．如圖所示，兩片半徑均為R=4cm的相同圓形金屬板平行正對放置，板間距為d=4cm。平行板間加載電壓U0=4V（上極板電勢高于下極