福建2014高考物理一轮复习课时训练：带电粒子在电场中的运动(二)

1、第课时带电粒子在电场中的运动(二) 【测控导航】知识点题号1.示波管1、4、6、72.带电粒子在交变电场中的运动3、8、123.带电粒子在复合场中的运动2、5、9、10、111.如图所示的示波管,当两偏转板XX'、YY'电压为零时,电子枪发射的电子经加速电压加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标的O点,其中x轴与XX'电场的场强方向平行,x轴正方向垂直于纸面指向纸内,y轴与YY'电场的场强方向平行).若要电子打在图示坐标的第象限,则(D)A.X、Y接电源的正极,X'、Y'接电源的负极B.X、Y'接电源的正极,X'、Y接电源的负极C

2、.X'、Y接电源的正极,X、Y'接电源的负极D.X'、Y'接电源的正极,X、Y接电源的负极解析:电子枪发射的带负电的电子在电场力作用下向第象限偏转,故Y'、X'是带正电的极板.故选项D正确.电子枪发射的电子带负电,若要求向下偏转,必须把下极板接电源正极;若要求向左,必须把左极板接电源正极,电子在这两个方向的电场力共同作用下到达预定的位置.2. (2012黄冈期末)在竖直向下的匀强电场中,有a、b、c、d四个带电质点,各以水平向左、水平向右、竖直向下和竖直向上的速度做匀速直线运动,不计质点间的相互作用力,则下列说法中错误的是(A)A.c、d带异种电

3、荷B.a、b带同种电荷且电势能均不变C.d的电势能减小,重力势能增大D.c的电势能增大,机械能减小解析:各个质点所受重力均向下,要使它们分别以水平向左、水平向右、竖直向下和竖直向上的速度做匀速直线运动,所受电场力均向上,各个质点均带负电,且与重力平衡,选项A错误;a、b沿等势面运动,带同种电荷且电势能均不变,选项B正确;d竖直向上运动,电场力做正功,d的电势能减小,重力势能增大,选项C正确;c竖直向下运动,电场力做负功,电势能增大,重力势能减小,机械能减小,选项D正确.3.将如图所示的交变电压加在平行板电容器A、B两极板上,开始B板电势比A板电势高,这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间,它

4、在电场力作用下开始运动,设A、B两极板间的距离足够大,下列说法正确的是(D)A.电子一直向着A板运动B.电子一直向着B板运动C.电子先向A板运动,然后返回向B板运动,之后在A、B两板间做周期性往复运动D.电子先向B板运动,然后返回向A板运动,之后在A、B两板间做周期性往复运动解析:开始B板电势高,电子在电场力作用下向B板运动,0内做加速运动,内做减速运动,时速度为零,在T内反向加速,TT内反向减速,故做周期性往复运动,D正确.带电粒子在交变电场中运动,分析的有效方法是画vt图象.例如本题的vt图象大致如图所示,由图中的“面积”的意义就可判断出往复运动的特点.4.示波管是一种多功能电学仪器,它的

5、工作原理可以等效成下列情况:如图所示,真空室中电极K发出电子(初速度不计),经过电压为U1的电场加速后,由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板间,金属板长为L,相距为d,当A、B间电压为U2时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点.已知电子的质量为m,电荷量为e,不计电子重力.下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是(B)A.U1变大,U2变大B.U1变小,U2变大C.U1变大,U2变小D.U1变小,U2变小解析:由m=eU1,L=v0t,y=at2,a=,得y=可知要使电子偏离中心距离变大,可使初速度减小即U1变小,使偏转加速度大一些,即U2变大,故B选项正确.5.如图所示,在x

6、Oy竖直平面内存在着水平向右的匀强电场.有一带正电的小球自坐标原点沿着y轴正方向以初速度v0抛出,运动轨迹最高点为M,与x轴交点为N,不计空气阻力,则小球(D)A.做匀加速运动B.从O到M的过程动能增大C.到M点时的动能为零D.到N点时的动能大于m解析:带正电的小球自坐标原点沿着y轴正方向以初速度v0抛出后受到恒定的合力作用做匀变速运动,在运动开始的一段时间内合力与速度的夹角为钝角,速度减小,A、B都错;小球自坐标原点到M点,y方向在重力作用下做速度减小到零的匀变速运动,x方向在电场力作用下做初速度为零的匀加速运动,所以到M点时的动能不为零,C错;由动能定理有:qEx=m-m>0,D正确

7、.6.示波器是用来观察电信号随时间变化的仪器.示波器的核心部件是示波管.示波管的工作原理示意图如图所示.电子经电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场,离开电场时的偏转量是h.两平行板间的距离为d,电势差为U2,板长为L.为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量),可采用的方法是(C)A.增大两板间电势差U2B.尽可能使板长L短些C.尽可能使板间距离d小一些D.使加速电压U1升高一些解析:对于电子的加速过程,有eU1=m对于电子的偏转过程,水平方向:L=v0t竖直方向:h=at2=·t2将式代入式,结合E=,推出h=将式代入式得=.据上式可知,增大L和减小U1或d均可提高示波管

8、的灵敏度.7.(2012江苏四市联考)如图所示,实线为电视机显像管主聚焦电场中的等势面.a、b、c、d为圆上的四个点,则下列说法中正确的是(B)A.a、b、c、d四点电势不等,但电场强度相同B.一电子从b点运动到c点,电场力做的功为9.6×10-20 JC.若一电子从左侧沿中心轴线穿越电场区域,将做加速度增加的加速直线运动D.一束电子从左侧平行于中心轴线进入电场区域,将会从右侧平行于中心轴线穿出解析:a、b、c、d四点电势不等,但电场强度大小相等,方向不相同,选项A错误;一电子从b点运动到c点,电场力做的功为e(0.80-0.20)V=9.6×10-20 J,选项B正确;若

9、一电子从左侧沿中心轴线穿越电场区域,将做加速度先增加后减小的加速直线运动,选项C错误;因为电场线不水平,故一束电子从左侧平行于中心轴线进入电场区域,从右侧穿出时将散开,选项D错误.8.如图(a)所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图(b)所示的电压.t=0时,Q板比P板电势高5 V,此时在两板的正中央M点有一个电子,速度为零,电子在静电力作用下运动,使得电子的位置和速度随时间变化.假设电子始终未与两板相碰.在0<t<8×10-10 s的时间内,这个电子处于M点的右侧,速度方向向左且大小逐渐减小的时间是(D)A.0<t<2×10-10 s

10、B.2×10-10 s<t<4×10-10 sC.4×10-10 s<t<6×10-10 sD.6×10-10 s<t<8×10-10 s解析:在02×10-10 s时间内,电子向右做匀加速直线运动,A错;在2×10-104×10-10 s时间内,电子受到一个等大反向的静电力,向右做加速度等大的减速运动,减速至零,B错;在4×10-106×10-10 s时间内,电子向左做匀加速直线运动,C错;6×10-108×10-10 s内,电

11、子向左做匀减速直线运动,减速至零,D正确.9.(2012淄博一模)在光滑绝缘水平面的P点正上方O点固定了一电荷量为+Q的点电荷,在水平面上的N点,由静止释放质量为m,电荷量为-q的检验电荷,该检验电荷经过P点时速度为v,图中=60°,规定电场中P点的电势为零.则在+Q形成的电场中(B)A.N点电势高于P点电势B.N点电势为-C.P点电场强度大小是N点的2倍D.检验电荷在N点具有的电势能为-mv2解析:在+Q形成的电场中,N点电势低于P点电势,选项A错误;此检验电荷的机械能与电势能之和保持不变,此检验电荷在N点电势能等于mv2/2,N点电势为-,选项B正确,选项D错误;由图中几何关系,

12、ON=2OP,由点电荷电场强度公式,P点电场强度大小是N点的4倍,选项C错误.10.一个带负电荷量q,质量为m的小球,从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑,小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动.现在竖直方向上加如图所示的匀强电场,若仍从A点由静止释放该小球,则(B)A.小球不能过B点B.小球仍恰好能过B点C.小球能过B点,且在B点与轨道之间压力不为0D.以上说法都不对解析:小球从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑,恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动,则mg=m,mg(h-2R)=m;加匀强电场后仍从A点由静止释放该小球,则(mg-qE)(h-2R)=m,联

13、立解得mg-qE=,满足小球恰好能过B点的临界条件,故B正确.11.在电场强度为E的匀强电场中,有一条与电场线平行的直线,如图中虚线所示.直线上有两个静止的小球A和B(均可视为质点),两小球的质量均为m,A球带电荷量为+q,B球不带电.开始时两球相距L,在电场力的作用下,A球开始沿直线运动,并与B球发生正对碰撞,碰撞中A、B两球的总动能无损失.设每次碰撞后A、B两球速度互换,碰撞时,A、B两球间无电荷转移,且不考虑重力及两球间的万有引力,不计碰撞时间,问:(1)A球经过多长时间与B球发生第一次碰撞?(2)再经过多长时间A球与B球发生第二次碰撞?解析:(1)由牛顿第二定律:qE=maL=a,所以

14、t1=.(2)设再经t2时间A、B第二次相碰,则xA=xB而xA=a,xB=vt2,v=at1所以t2=2t1=2.答案:(1)(2)212.(2012长沙市一中月考)如图(甲)所示,在真空中足够大的绝缘水平地面上,一个质量为m=0.2 kg,带电荷量为q=+2.0×10-6 C的小物块处于静止状态,小物块与地面间的动摩擦因数=0.1.从t=0时刻开始,空间加上一个如图(乙)所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场(取水平向右的方向为正方向,g取10 m/s2).求:(1)23秒内小物块的位移大小;(2)23秒内电场力对小物块所做的功.解析:(1)02 s内小物块的加速度a1=2 m/s2位移x1=a1=4 m2 s末小物块的速度为v2=a1t1=4 m/s24 s内小物块的加速度a2=-2 m/s2位移x2=x1=4 m4 s末的速度v4=0因此小物块做周期为