2023高中物理第十章靜電場(chǎng)中的能量105帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)測(cè)試新人教版

第十章靜電場(chǎng)中的能量5帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【基礎(chǔ)鞏固】1.下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后,速度最大的是 ()A.質(zhì)子 B.氘核C.α粒子 D.鈉離子答案:A2.(多選)示波管是示波器的核心部件,它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成,如圖所示.如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑,那么示波管中的 ()A.極板X應(yīng)帶正電B.極板X'應(yīng)帶正電C.極板Y應(yīng)帶正電D.極板Y'應(yīng)帶正電答案:AC3.如圖所示,兩平行的帶電金屬板水平放置.若在兩板中間A點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒,微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將兩板繞過(guò)A點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°,再由A點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒,該微粒將 ()A.保持靜止?fàn)顟B(tài)B.向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng)C.向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng)D.向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)答案:D4.如圖是噴墨打印機(jī)的簡(jiǎn)化模型.重力可忽略的墨汁微滴,經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后,以速度v垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)飛入極板間,最終打在紙上,則微滴在極板間電場(chǎng)中 ()A.向負(fù)極板偏轉(zhuǎn)B.電勢(shì)能逐漸增大C.運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線D.運(yùn)動(dòng)軌跡與電荷量無(wú)關(guān)解析:由于微滴帶負(fù)電,其所受靜電力指向正極板,故微滴在電場(chǎng)中向正極板偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;微滴在電場(chǎng)中所受靜電力做正功,電勢(shì)能減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于極板間電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),靜電力不變,故微滴在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),并且軌跡為拋物線,選項(xiàng)C正確;微滴所帶電荷量影響靜電力及其加速度大小,運(yùn)動(dòng)軌跡與加速度大小有關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C5.(2021·廣東汕頭)電場(chǎng)分選是在高壓電場(chǎng)中利用入選物料的電性差異進(jìn)行分選的方法.如圖所示,從漏斗漏出的混合物料經(jīng)起電區(qū)(未畫(huà)出)起電(帶正電或負(fù)電)后沿電場(chǎng)中線由靜止進(jìn)入高壓電場(chǎng),已知物料全部落入M、N槽中且打不到極板,不計(jì)空氣阻力和物料間的相互作用力,則起電后的物料經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)區(qū)域時(shí) ()A.所用時(shí)間一定不同 B.機(jī)械能一定增大C.一定做曲線運(yùn)動(dòng) D.電勢(shì)能可能增大解析:由題圖可知,物料分選器內(nèi)的電場(chǎng)方向水平向右,帶正電的物料受水平向右的靜電力,帶負(fù)電的物料受水平向左的靜電力,在重力和靜電力的作用下,物料所受合力恒定,做勻變速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;無(wú)論物料帶什么電,在豎直方向上都做自由落體運(yùn)動(dòng),物料經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)區(qū)域所用時(shí)間一定相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;無(wú)論物料帶什么電,水平方向上都沿靜電力的方向偏移,位移與靜電力的方向相同,靜電力做正功,電勢(shì)能減小,機(jī)械能增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.答案:B6.(2021·廣東卷)如圖是某種靜電推進(jìn)裝置的原理圖,發(fā)射極與吸極接在高壓電源兩端,兩極間產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng),虛線為等勢(shì)面.在強(qiáng)電場(chǎng)作用下,一帶電液滴從發(fā)射極加速飛向吸極,a、b是其路徑上的兩點(diǎn).不計(jì)液滴重力.下列說(shuō)法正確的是 ()A.a點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的低B.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的小C.液滴在a點(diǎn)的加速度比在b點(diǎn)的小D.液滴在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的大解析:和電源正極相連的發(fā)射極為正極板,吸極為負(fù)極板,故a點(diǎn)電勢(shì)高,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線和等勢(shì)線垂直,垂直等勢(shì)線作出三條電場(chǎng)線,可以看出a點(diǎn)的電場(chǎng)線密集,a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大,帶電液滴僅在靜電力作用下運(yùn)動(dòng),故a點(diǎn)的加速度大,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;帶電液滴加速運(yùn)動(dòng),靜電力做正功,電勢(shì)能減小,a點(diǎn)的電勢(shì)能大,選項(xiàng)D正確.答案:D7.如圖所示,M、N為水平放置的互相平行的兩塊大金屬板,間距d=35cm,兩板間電壓為U=3.5×104V.現(xiàn)有一質(zhì)量m=7.0×10-6kg、電荷量10-10C的帶負(fù)電的油滴,由下板N正下方距N為h=15cm的O處豎直上拋,經(jīng)N板中間的P孔進(jìn)入電場(chǎng).欲使油滴到達(dá)上板Q點(diǎn)時(shí)速度恰為0,g取10m/s2,油滴上拋的初速度v解析:若N板電勢(shì)高,則油滴在M、N間運(yùn)動(dòng)時(shí)靜電力做負(fù)功,全過(guò)程由動(dòng)能定理得mg(d+h)qU=012mv02,代入數(shù)據(jù)解得v0=4m/s.若M板電勢(shì)高,則油滴在M、N間運(yùn)動(dòng)時(shí)靜電力做正功,由動(dòng)能定理得mg(d+h)+qU=012mv答案:4m/s或2m/s【拓展提高】8.如圖所示為示波管中偏轉(zhuǎn)電極的示意圖,兩偏轉(zhuǎn)電極間距為d,長(zhǎng)度為l的平行板A、B加上電壓后,可在A、B之間的空間中(設(shè)為真空)產(chǎn)生電場(chǎng)(設(shè)為勻強(qiáng)電場(chǎng)).在距A、B等距離處的O點(diǎn),有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子以初速度v0沿水平方向(與A、B板平行)射入,不計(jì)重力.要使此粒子能從C處射出,則A、B間的電壓應(yīng)為()A.mv02d2ql解析:帶電粒子只受靜電力作用,在平行板間做類平拋運(yùn)動(dòng).設(shè)粒子由O到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,則有l(wèi)=v0t.設(shè)A、B間的電壓為U,則偏轉(zhuǎn)電極間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E=Ud,粒子所受靜電力F=qE=qUd,根據(jù)牛頓第二定律得粒子沿電場(chǎng)方向的加速度a=Fm=qUmd.粒子沿電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移為12d,由勻加速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得d2=1答案:A9.如圖所示,質(zhì)量相等的兩個(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中O點(diǎn)自由釋放后,分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn),若AB與BC間距相等,則它們的電荷量之比q1∶q2為()A.1∶2 B.2∶1C.1∶2 D.2∶1解析:豎直方向上有h=12gt2,水平方向上有l(wèi)=qE2mt2,聯(lián)立可得q=mglEh答案:B10.一束正離子以相同的速率從同一位置,沿垂直于電場(chǎng)方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,所有離子的運(yùn)動(dòng)軌跡都是一樣的,這說(shuō)明所有粒子 ()A.都具有相同的質(zhì)量B.都具有相同的電荷量C.具有相同的比荷D.都是同一元素的同位素解析:若運(yùn)動(dòng)軌跡相同,則水平位移相同,偏轉(zhuǎn)距離y也應(yīng)相同.偏轉(zhuǎn)距離y=qE2mlv02=qEl22m答案:C11.圖甲為示波管的原理圖.如果在電極YY'之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化,在電極XX'之間所加的電壓按圖丙所示的規(guī)律變化,則在熒光屏上會(huì)看到的圖形是 ()甲乙丙ABCD解析:在示波管中,若fY=fX,呈現(xiàn)一個(gè)完整波形;若fY=2fX,則呈現(xiàn)兩個(gè)波形,即呈現(xiàn)波形的個(gè)數(shù)n=fYfX.本題中,在t=0時(shí)刻UX負(fù)值最大,所以在x方向上向負(fù)半軸偏轉(zhuǎn)的電子離原點(diǎn)最遠(yuǎn),而UY=0,在y軸沒(méi)有偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤.由UY答案:B【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】12.如圖所示,長(zhǎng)為l的平行金屬板水平放置,兩極板帶等量的異種電荷,板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng).一個(gè)電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子以初速度v0緊貼上板垂直于電場(chǎng)線的方向進(jìn)入該電場(chǎng),而后剛好從下板邊緣射出,射出時(shí)其末速度恰與下板的夾角θ=30°.不計(jì)粒子重力,求:(1)粒子的末速度大小;(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小;(3)兩板間的距離.解析:(1)粒子在平行金屬板間做類