高考物理一轮题复习 第七章 电场 微专题49 带电粒子在电场中的加速和偏转试题

带电粒子在电场中的加速和偏转1．考点及要求：(1)示波管(Ⅰ)；(2)带电粒子在匀强电场中的运动(Ⅱ).2.方法与技巧：(1)动力学方法：若v0与电场线共线，粒子做匀变速直线运动；若v0与电场线垂直，则粒子做类平抛运动，用“分解的思想”来解决问题；(2)功能观点：主要是注意重力和电场力的做功特点．1．为模拟空气净化过程，有人设计了如图1所示的含电灰尘空气的密闭玻璃圆桶，圆桶的高和直径相等．第一种除尘方式是：在圆桶顶面和底面间加上电压U，沿圆桶的轴线方向形成一个匀强电场，尘粒的运动方向如图甲所示；第二种除尘方式是：在圆桶轴线处放一直导线，在导线与桶壁间加上的电压也等于U，形成沿半径方向的辐向电场，尘粒的运动方向如图乙所示．已知空气阻力与尘粒运动的速度成正比，即f＝kv(k为一定值)，假设每个尘粒的质量和带电荷量均相同，重力可忽略不计，则在这两种方式中()图1A．尘粒最终一定都做匀速运动B．尘粒受到的电场力大小相等C．电场对单个尘粒做功的最大值相等D．在乙容器中，尘粒会做类平抛运动2．如图2所示，一带电小球以水平速度射入接入电路中的平行板电容器中，并沿直线打在屏上O点，若仅将平行板电容器上极板平行上移一些后，让带电小球再次从原位置水平射入并能打在屏上，其它条件不变，两次相比较，则再次射入的带电小球()图2A．将打在O点的下方B．将打在O点的上方C．穿过平行板电容器的时间将增加D．达到屏上动能将减少3．如图3所示，一个带电粒子从粒子源飘入(初速度很小，可忽略不计)电压为U1的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中线射入．A、B板长为L，相距为d，电压为U2.则带电粒子能从A、B板间飞出应该满足的条件是()图3A.eq\f(U2,U1)<eq\f(2d,L) B.eq\f(U2,U1)<eq\f(d,L)C.eq\f(U2,U1)<eq\f(2d2,L2) D.eq\f(U2,U1)<eq\f(d2,L2)4．如图4所示，虚线表示某电场的等势面．一带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点的径迹如图中实线所示．粒子在A点的速度为vA、电势能为EpA；在B点的速度为vB、电势能为EpB.则下列结论正确的是()图4A．粒子带正电，vA>vB，EpA>EpBB．粒子带负电，vA>vB，EpA<EpBC．粒子带正电，vA<vB，EpA<EpBD．粒子带负电，vA<vB，EpA>EpB5．相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外，可看作匀强电场，其电场线分布如图5所示．一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场，则从a运动到d的过程中()图5A．粒子的速度一直在增大B．粒子的电势能一直在减小C．粒子在a点的电势能比在d点低D．粒子的加速度先变大再不变后变小6．(多选)两平行导体板间距为d，两导体板加电压U，不计重力的电子以平行于极板的速度v0射入两极板之间，沿极板方向运动距离为L时侧移为y.如果要使电子的侧移y′＝eq\f(y,4)，仅改变一个量，下列哪些措施可行()A．改变两平行导体板间距为原来的一半B．改变两导体板所加电压为原来的一半C．改变电子沿极板方向运动距离为原来的一半D．改变电子射入两极板时的速度为原来的2倍7．(多选)如图6所示电路，在平行金属板M、N内部左侧中央P有一质量为m的带电粒子(重力不计)以水平速度v0射入电场并打在N板的O点．改变R1或R2的阻值，粒子仍以v0射入电场，则()图6A．该粒子带正电B．减小R2，粒子还能打在O点C．减小R1，粒子将打在O点左侧D．增大R1，粒子在板间运动时间不变8．(多选)如图7所示为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点，在这一运动过程中克服重力做的功为2.0J，电场力做的功为1.5J．则下列说法正确的是()图7A．粒子带负电B．粒子在A点的电势能比在B点小1.5JC．粒子在A点的动能比在B点大0.5JD．粒子在A点的机械能比在B点小1.5J9．如图8所示，A、B是竖直放置的中心带有小孔的平行金属板，两板间的电压为U1＝100V，C、D是水平放置的平行金属板，板间距离为d＝0.2m，板的长度为L＝1m，P是C板的中点，A、B两板小孔连线的延长线与C、D两板的距离相等，将一个负离子从板的小孔处由静止释放，求：图8(1)为了使负离子能打在P点，C、D两板间的电压应为多少？哪板电势高？(2)如果C、D两板间所加的电压为4V，则负离子还能打在板上吗？若不能打在板上，它离开电场时发生的侧移为多少？

答案解析1．C[由于电压U、圆桶的高与直径及空气阻力的大小不能计算，就不能确定尘粒最终是否做匀速运动，A项错误；在甲、乙容器中，E＝eq\f(U,d)中的d是不同的，所以F＝qE＝eq\f(qU,d)一定不同，B项错误；电场力对单个尘粒做功的最大值均为W＝qU，C项正确；由于忽略重力，在甲、乙桶中，尘粒均做直线运动，D项错误．]2．A[由题意知，上极板不动时，小球受静电力和重力平衡，平行板电容器上极板平行上移后，两极板间电压不变，电场强度变小，小球再次进入电场，受静电力减小，合力方向向下，所以小球向下偏转，将打在O点下方，选项A正确，选项B错误；小球的运动时间由水平方向的运动决定，两次通过时水平速度不变，所以穿过平行板电容器的时间不变，选项C错误；由于小球向下偏转，合力对小球做正功，小球动能增加，所以选项D错误．]3．C[根据qU1＝eq\f(1,2)mv2，再根据t＝eq\f(L,v)和y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU2,md)·(eq\f(L,v))2，由题意，y<eq\f(1,2)d，解得eq\f(U2,U1)<eq\f(2d2,L2)，故C正确．]4．B[根据电场力与等势面垂直，又要指向轨迹弯曲的内侧，又电场线垂直于等势面由高电势指向低电势，故可判断电场力与电场方向相反，即该粒子带负电，由题图知UAB＝5V，粒子从A运动到B的过程中，电场力做功W＝qUAB，做负功，故动能减小，电势能增大，所以vA>vB，EpA<EpB，故B正确，A、C、D错误．]5．D[根据带电粒子受到的电场力指向轨迹的凹侧可知，粒子带正电．电场力先做负功，后做正功，再做负功，粒子的动能先减小，后增大再减小，选项A错误；粒子的电势能先增大，后减小再增大，选项B错误；顺着电场线方向电势降低，a点的电势高于d点的电势，正电荷在电势高处电势能大，故粒子在a点的电势能比在d点大，选项C错误；电场线先是越来越密后不变再越来越疏，故电场力先变大再不变后变小，粒子的加速度先变大再不变后变小，选项D正确．]6．CD[电子做类似平抛运动，根据分运动公式，有：水平方向：L＝v0t，竖直方向：y＝eq\f(1,2)at2，其中：a＝eq\f(qU,md)，联立解得：y＝eq\f(qUL2,2mdv\o\al(2,0)).改变两平行导体板间距d为原来的一半，根据y＝eq\f(qUL2,2mdv\o\al(2,0))，y增加为原来的2倍，故A错误；改变两导体板所加电压U为原来的一半，根据y＝eq\f(qUL2,2mdv\o\al(2,0))，y减小为原来的一半，故B错误；改变电子沿极板方向运动距离L为原来的一半，根据y＝eq\f(qUL2,2mdv\o\al(2,0))，y减小为原来的eq\f(1,4)，故C正确；改变电子射入两极板时的速度为原来的2倍，根据y＝eq\f(qUL2,2mdv\o\al(2,0))，y减小为原来的eq\f(1,4)，故D正确．]7．BC[根据外电路中顺着电流方向电势逐渐降低，可知M板的电势低于N板的电势，板间电场方向向上，而粒子在电场中向下偏转，所受的电场力方向向下，则知该粒子带负电，故A错误；电路稳定时R2中没有电流，相当于导线，改变R2，不改变M、N间的电压，板间电场强度不变，粒子所受的电场力不变，所以粒子的运动情况不变，仍打在O点，故B正确；设平行金属板M、N间的电压为U，粒子在电场中水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则竖直方向有：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU,md)t2①水平方向有：x＝v0t②联立得：y＝eq\f(qUx2,2mdv\o\al(2,0))③由题图知，y一定，q、m、d、v0不变，则由③式知：当减小R1时，M、N间的电压U增大，则x减小，所以粒子将打在O点左侧，由①知，增大R1，U减小，则t增大，故C正确，D错误．]8．CD[从粒子运动的轨迹判断粒子带正电，A项错误；因为电场力做正功，电势能减小，所以B项错误；根据动能定理得W＋WG＝ΔEk＝－0.5J，粒子在B点的动能比在A点的动能小0.5J，C项正确；电场力做正功，机械能增加，所以粒子在A点的机械能比在B点的机械能要小1.5J，D项正确．]9．(1)32VC板电势高(2)不能0.05m解析(1)设负离子的质量为m，电量为q，从B板小孔飞出的速度为v0，由动能定理得：U1q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)①由类平抛规律有：eq\f(L,2)＝v0t②y＝eq\f(1,2)at2③又a＝eq\f(qU2,md)④整理可得y＝eq\f(U2L2,16dU1)⑤又y＝eq\f(d,2)⑥联立⑤⑥解得U2＝32V，因负离子所受电场力方向向上，所以C板电势高故为了使负离子能打在P点，C、D两板间的电压应为32V，C板电势高．(2)若负离子从水平板边缘飞出，则应满足：x＝L，y＝eq\f(d,2)由类平抛规律可