2019-2021北京高一(下)期末物理匯編：帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

1/12019-2021北京高一（下）期末物理匯編帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)一、單選題1．（2020·北京·人大附中二分校高一期末）如圖所示，A、B兩導(dǎo)體板平行放置，在t=0時(shí)將電子從A板附近由靜止釋放（電子的重力忽略不計(jì)）。分別在A、B兩板間加四種電壓，它們的UAB-t圖線如下列四圖所示。其中可能使電子到不了A． B． C． D．2．（2020·北京·人大附中二分校高一期末）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)帶負(fù)電 B．極板X應(yīng)帶負(fù)電C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y應(yīng)帶負(fù)電3．（2019·北京·101中學(xué)高一期末）一個(gè)帶電粒子以速度v0從A進(jìn)入某電場，以速度v1飛離電場，如圖所示，虛線為該粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡，則下列說法正確的有（

）A．該粒子一定帶正電B．粒子在A處的動(dòng)能大于在B處的動(dòng)能C．粒子在A處加速度大于B處的加速度D．粒子在A處電勢(shì)能大于在B處的電勢(shì)能4．（2019·北京師大附中高一期末）如圖所示為等量異種電荷周圍的電場線分布情況，現(xiàn)將一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷C（圖中沒有畫出）以一定初速度從A點(diǎn)釋放，速度的方向沿電荷連線由A指向B，則關(guān)于C在AB之間的運(yùn)動(dòng)，下列分析正確的是（

）A．速度先增加后減小，加速度先減小后增大B．速度先減小后增加，加速度先增大后減小C．動(dòng)能一直減小，電場力對(duì)C一直做負(fù)功D．動(dòng)能一直增大，電場力對(duì)C一直做正功5．（2020·北京·人大附中二分校高一期末）如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合S，電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為θ，則下列說法正確的是（

）．A．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ不變B．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ變小C．?dāng)嚅_S，將A板向B板靠近，則θ增大D．?dāng)嚅_S，將A板向B板靠近，則θ不變二、解答題6．（2021·北京·清華附中高一期末）如圖所示為一真空示波管，電子從燈絲K發(fā)出（初速度不計(jì)），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)入兩塊平行金屬板M、M形成的偏轉(zhuǎn)電場中（偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強(qiáng)電場），電子進(jìn)入M、N間電場時(shí)的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點(diǎn)。已知加速電壓為U1，M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長為L，電子的質(zhì)量為m，電荷量為（1）電子穿過A板時(shí)的速度大小v；（2）電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的側(cè)移量y；（3）電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ（用正切值表示）。7．（2020·北京·人大附中二分校高一期末）如圖所示為真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出（初速度不計(jì)），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)入由兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中（偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強(qiáng)電場），電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)打在熒光屏上的P點(diǎn)，已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長為L1，板右端到熒光屏的距離為L2，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e。求：(1)電子穿過A板時(shí)的速度大小；(2)電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的側(cè)移量y1；(3)熒光屏上P點(diǎn)到中心位置O點(diǎn)的距離。8．（2020·北京·人大附中二分校高一期末）如圖所示，ABD為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB段是水平的，BD段為圓心在O點(diǎn)、半徑R=2m的半圓，兩段軌道相切于B點(diǎn)，整個(gè)軌道處在水平向左的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)大小E=5.0×103V/m。一個(gè)帶電荷量q=+1.5×10-5C、質(zhì)量為m=1.0×10-2kg的小球，從A點(diǎn)由靜止開始，在一個(gè)水平向右的恒力F=0.1N的作用下向B運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)撤去F。之后小球剛好能通過圓軌道，并從D點(diǎn)拋出，落到軌道AB的C點(diǎn)（圖中未畫出）。已知水平軌道足夠長，g=10m/s2。求：(1)小球通過軌道的最高點(diǎn)D時(shí)的速度大小vD；(2)A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離AB；(3)小球落到軌道AB段上的C點(diǎn)到B點(diǎn)的距離BC。9．（2019·北京·101中學(xué)高一期末）如圖所示，長度為l的輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端系一質(zhì)量為m，電荷量為+q的小球.整個(gè)裝置處于水平向右，場強(qiáng)大小為3mg4q的勻強(qiáng)電場中．重力加速度為g（1）當(dāng)小球處于圖中A位置時(shí)，保持靜止?fàn)顟B(tài)．求細(xì)線與豎直方向之間的夾角θ（可以用三角函數(shù)表示）；（2）現(xiàn)把小球置于圖中位置B處，使OB沿著水平方向，輕繩處于拉直狀態(tài)．小球從位置B無初速度釋放．不計(jì)小球受到的空氣阻力．求小球通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小v．10．（2019·北京·101中學(xué)高一期末）如圖所示，一真空示波管的電子從燈絲K發(fā)出（初速度不計(jì)），經(jīng)燈絲與A板間的加速電場加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)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(qiáng)電場），電子進(jìn)入M、N間電場時(shí)的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點(diǎn)．已知加速電壓為U1，M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長為L，偏轉(zhuǎn)電場的右端距離熒光屏的距離為l，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子重力．（1）求電子穿過A板時(shí)的速度大小v0；（2）求電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的側(cè)移量y；（3）求OP的距離Y；（4）電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的側(cè)移量y和偏轉(zhuǎn)電壓U2的比叫做示波器的靈敏度，分析說明可采用哪些方法提高示波器的靈敏度．11．（2019·北京·101中學(xué)高一期末）如圖所示，在水平向右場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的點(diǎn)電荷從A點(diǎn)由靜止釋放，僅在電場力的作用下運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，所用時(shí)間為t，求：（1）AB兩點(diǎn)間距離；（2）A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；（3）點(diǎn)電荷從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程中電場力對(duì)點(diǎn)電荷做的功．12．（2019·北京師大附中高一期末）豎直放置的兩塊足夠長的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場，其電場強(qiáng)度為E，在該勻強(qiáng)電場中，用絲線懸掛質(zhì)量為m的帶電小球，絲線跟豎直方向成θ角時(shí)小球恰好平衡，此時(shí)小球與右邊金屬板的距離為b，如圖所示，重力加速度為g，求：（1）小球帶電荷量是多少？（2）若剪斷絲線，小球碰到金屬板需多長時(shí)間？（3）碰到金屬板時(shí)的速度是多大？

參考答案1．B【詳解】A．在A、B兩板間施加如圖A所示電壓，電子從A板開始向B板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)一定能到達(dá)B板，故A錯(cuò)誤；B．在A、B兩板間施加如圖B所示電壓，開始向B板勻加速，假設(shè)加速時(shí)間為t，再做相同大小加速度的減速運(yùn)動(dòng)，減速時(shí)間為加速時(shí)間的2倍，如果勻加速直線運(yùn)動(dòng)能夠到達(dá)B板，則電子可能到達(dá)B板；如果勻加速直線運(yùn)動(dòng)沒有到達(dá)B板，那么勻減速直線運(yùn)動(dòng)則返回到A板，此后直到8t又重復(fù)之前的先勻加速后勻減速，不能到達(dá)B板。所以電子可能到不了B板，故B正確；C．在A、B兩板間施加如圖C所示電壓，可以知道電子速度的方向不變，只不過是先加速后減速，一直向前運(yùn)動(dòng)，一定能到達(dá)B板，故C錯(cuò)誤；D．在A、B兩板間施加如圖D所示電壓，電子先加速后減速，加速和減速過程的時(shí)間和加速大小都相等，電子一直向前運(yùn)動(dòng)，一定能達(dá)到B板，故D錯(cuò)誤。故選B。2．B【詳解】電子受力方向與電場方向相反，因電子向X方向偏轉(zhuǎn)則，電場方向?yàn)閄到X′，則X帶正電，X′帶負(fù)電；同理電子向Y′方向偏轉(zhuǎn)，則可知Y帶負(fù)電，Y′帶正電，故B正確，ACD錯(cuò)誤；故選B。3．B【詳解】A.帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的電場力的方向指向運(yùn)動(dòng)軌跡的彎曲的內(nèi)側(cè)，由此可知，此帶電的粒子受到的電場力的方向?yàn)檠刂妶鼍€向下，所以此粒子為負(fù)電荷，所以A不符合題意；B.粒子帶負(fù)電，從A到B的過程中，電場力對(duì)粒子做負(fù)功，所以粒子的動(dòng)能要減小，即粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能大于B點(diǎn)的動(dòng)能，所以B符合題意；C.由電場線的分布可知，電場線在B點(diǎn)的時(shí)候較密，所以在B點(diǎn)的電場強(qiáng)，粒子在B點(diǎn)時(shí)受到的電場力大,粒子的加速度也大，所以C不符合題意；D.粒子帶負(fù)電，從A到B的過程中，電場力對(duì)粒子做負(fù)功，所以粒子的電勢(shì)能要增大，即粒子在B點(diǎn)的電勢(shì)能大于A點(diǎn)的電勢(shì)能，所以D不符合題意．4．D【詳解】AB.帶負(fù)電荷的電荷從A點(diǎn)由靜止釋放，則所受的電場力沿AB方向，則加速度沿AB方向，速度一直變大，因場強(qiáng)先減小后增加，可知電場力先減小后增加，加速度先減小后增加，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤．CD.負(fù)電荷從A到B運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場力沿AB方向，一直做正功，則動(dòng)能一直增加，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤.5．D【分析】

保持開關(guān)S閉合，電容器兩端間的電勢(shì)差不變，由E=Ud和F=qE可判斷出電場力的變化，即可判斷θ的變化；開關(guān)S斷開，電容器的帶電量Q不變，由電容的決定式和定義式可推導(dǎo)出板間的電場強(qiáng)度E的變化，進(jìn)而可知θ【詳解】A、保持開關(guān)S閉合，電容器兩端間的電勢(shì)差不變，將A板向B板靠近，極板間距離減小，由電場強(qiáng)度E=Ud可知，電場強(qiáng)度增大，小球所受的電場力變大，θ增大，故A、BC、開關(guān)S斷開，電容器的帶電量Q不變，將A板向B板靠近，極板間距離減小，由電容器電容的決定式C=εS4kπd可知，電容器電容C增大，而電容器電容的定義式C=QU，所以板間的電場強(qiáng)度E=Ud=QCd=4kπQεS，可以判斷電場強(qiáng)度E不變，故帶正電的小球受的電場力不變，則θ故選D6．（1）2eU1m；（2）U2【詳解】（1）電子穿過加速電場的過程，由動(dòng)能定理得：e解得：v0＝2e（2）電子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，垂直于電場方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有：L＝v0t沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有：y＝12at根據(jù)牛頓第二定律得：eU2d聯(lián)立解得電子在偏轉(zhuǎn)電場中側(cè)移量為y＝U（3）電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角tan解得tan7．(1)2eU1m；(2)U【詳解】(1)電場加速完成之后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理，則q求得v=(2)電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后類平拋運(yùn)動(dòng)，則{且qUy=(3)粒子出電場時(shí)速度反向延長線交于偏轉(zhuǎn)電場的中點(diǎn)，如圖即利用相似三角形則y且y=1OP=8．(1)25m/s；(2)20m；【詳解】(1)恰能通過軌道的最高點(diǎn)的情況下，到達(dá)最高點(diǎn)的速度為vDmg=m解得v(2)從B到D的過程中有-mg?2R=解得v由題意得小球在AB做加速運(yùn)動(dòng)，則有F-qE=mav聯(lián)立解得s=20(3)小球在最高點(diǎn)水平拋出，水平方向受電場作用，豎直方向受重力作用，設(shè)小球從拋出到落到軌道的時(shí)間為t，BC距離為x，則有qE=m2R=x=聯(lián)立解得x=79．（1）tanθ=34

（【詳解】（1）當(dāng)小球處于圖中A位置時(shí)，受力分析如圖；解得：tan（2）動(dòng)能定理mgl-qEl=解得：v=10．（1）v0=2eU1m（2）y=U2L24dU1

（3【詳解】（1）粒子在電場中加速，由動(dòng)能定理可知：e解得：v（2）粒子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，垂直電場方向：L=v0t則沿電場方向：e側(cè)移量：y＝12at聯(lián)立解得：y=（3）由幾何關(guān)系可知：L得：Y（4）該示波器的靈敏度D解得：D=則增加L、或者減小d以及減小U1均可增加靈敏度；11．（1）lAB=qEt22m

（2）【詳解】（1）設(shè)電荷受到的電場力為F，