高考物理模型专练与解析模型21类平抛运动（带电粒子在电场中的偏转）（学生版）

21类平抛运动(带电粒子在电场中的偏转)1．AB板间存在竖直方向的匀强电场，现沿垂直电场线方向射入三种比荷(电荷量与质量的比)相同的带电微粒(不计重力)a、b和c的运动轨迹如图所示，其中b和c是从同一点射入的．不计空气阻力，则可知粒子运动的全过程说法错误的是()A．运动加速度∶aa=ab=acB．飞行时间∶tb=tc>taC．水平速度∶va>vb>vcD．电势能的减少量∶ΔEc=ΔEb>ΔEa2．如图所示，一带电小球从A处竖直向上进入一水平方向的匀强电场中，进入电场时小球的动能为EkA=4J，运动到最高点B时小球的动能为EkB=5J，小球运动到与A点在同一水平面上的C点(图中未画出)时小球的动能为EkC，则EkA：EkC为()A．l：l B．2：7 C．1：4 D．l：63．如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入水平向右的加速电场E1之后进入竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么()A．偏转电场E2对三种粒子的冲量一样大B．三种粒子打到屏上时的速度一样大C．三种粒子运动到屏上所用时间相同D．三种粒子一定打到屏上的同一位置4．水平放置的平行金属板A、B连接一恒定电压，两个质量相等的电荷M和N同时分别从极板A的边缘和两极板的正中间沿水平方向进入板间电场，两电荷恰好在板间某点相遇，如图所示。若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，则下列说法正确的是()A．两电荷在电场中运动的加速度相等B．电荷M的电荷量大于电荷N的电荷量C．从两电荷进入电场到两电荷相遇，电场力对电荷M做的功等于电场力对电荷N做的功D．电荷M进入电场的初速度大小与电荷N进入电场的初速度大小一定相同5．如图所示，在竖直放置的平行金属板A、B之间加有恒定电压U，A、B两板的中央留有小孔O1、O2，在B板的右侧有平行于极板的匀强电场E，电场范围足够大，感光板MN垂直于电场方向固定放置。第一次从小孔O1处由静止释放一个质子，第二次从小孔Ol处由静止释放一个α粒子，不计质子与α粒子的重力。已知质子和α粒子的电量比和质量比分别为：qm：qα＝1：2、mm：mα＝1：4，关于这两个粒子的运动，下列判断正确的是()A．质子和α粒子打到感光板上的位置相同B．质子和α粒子在整个过程中运动的时间相等C．质子和α粒子打到感光板上时的动能之比为2：1D．质子和α粒子在O2处的速度大小之比为1：26．如图所示，氕核()、氘核()、氚核()三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场，之后进入电场线竖直向下的匀强电场发生偏转，最后打在屏上，整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么()A．偏转电场对三种粒子做功一样多B．三种粒子打到屏上时速度一样大C．三种粒子运动到屏上所用时间相同D．三种粒子一定打到屏上的同一位置7．如图所示，电子a、b和c，先后以大小不同的初速度，从同一位置沿垂直于电场的方向射入匀强电场中，其运动轨迹如图所示，不计电子的重力，则有()A．c电子在电场中的运动时间最长B．a电子离开电场时的末速度最大C．c电子的动量变化最大D．b电子在电场中的动能的增量最大8．如图所示，两平行金属板间有一匀强电场，板长为L，板间距离为d，在板右端L处有一竖直放置的光屏M，一带电荷量为q，质量为m的质点从两板中央射入板间，最后垂直在M屏上，则下列结论正确的是()A．板间电场强度大小为B．板间电场强度大小为C．质点在板间的运动时间和它从板的右端运动到光屏的时间相等D．质点在板间的运动时间大于它从板的右端运动到光屏的时间9．如图所示，一个质量为m，带电量为q的粒子(重力不计)，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v时，恰好穿过电场而不碰金属板，要使粒子的入射速度变为，仍能恰好穿过电场而不碰金属板，保持其它量不变时，可行的办法是()A．粒子的带电量减少到原来的B．两板间的电压减小到原来的C．两板间的距离增加到原来的4倍D．两板间的距离增加到原来的2倍10．如图所示，一电子枪发射出的电子(初速度很小，可视为零)进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为Y，要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)()A．将发射电子改成发射负离子 B．增大加速电压U0C．减小偏转极板间距离 D．增大偏转电压U11．如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的初速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，则从开始射入到打到上极板的过程中()A．它们运动的时间tQ=tPB．它们所带电荷量之比qP∶qQ=2∶1C．它们的电势能减少量之比ΔEP∶ΔEQ=1∶2D．它们的动能增量之比ΔEkP∶ΔEkQ=1∶412．示波器的示意图如图所示，金属丝发射出来的电子加速后从两金属板的中央沿板平行方向进入偏转电场，电子穿出偏转电场后打在荧光屏上。若加速电压U1=800V，偏转极板长，板间距，不计电子的重力。求：(1)偏转电压U2为多大时，电子束的偏移量最大？(2)若偏转板右端到荧光屏的距离L=20cm，求电子束最大的偏转距离OP。13．喷墨打印机是将彩色液体油墨经喷嘴变成细小微粒喷到印纸上打印技术，喷墨打印机因其技术成熟、使用成本低成为市场主流产品。某喷墨打印机的基本构造如图1所示，墨滴从发生器G射出并在充电室C中带上负电荷，从计算机来的输入信号控制每个墨滴所带的电量，并和偏转电场(匀强电场)一起控制墨滴落在纸上的位置。某同学将打印机的原理简化为图2。假设质量为m、带电量为-q的墨滴沿x轴正方向以速率v0从两板正中央进入偏转电场，墨滴经过偏转电场最终落到与x轴垂直的纸面上。已知偏转电场的场强为E，两极板的长度为L，刚好从上板边缘射出，且末速度恰好与上板成30°角飞出。已知偏转电场板间距离为l，不计墨滴重力，板与纸之间无电场。(1)求墨滴在离开偏转电场时末速度的大小；(2)求所加偏转电场的电场强度大小；(3)若偏转板的右端与纸之间的距离为s，求墨滴打到纸上位置到O＇(x轴与纸的交点)的距离y。14．如图所示，匀强电场方向沿x轴的正方向，电场强度为E0在A(，0)点有一个质量为m，电荷量为q的粒子，以沿y轴负方向的初速度开始运动，经过一段时间到达B(0，-)点(不计重力作用)。求：(1)粒子的初速度v0的大小；(2)当粒子到达B点时，电场力对粒子做功的瞬时功率。15．一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场，如图，如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d，板长为L(该粒子束不会击中极板)，求：(1)粒子在极板中运动的时间；(2)粒子在电场方向发生的侧移量；(3)粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量(粒子的重力忽略不计)。16．如图所示，两平行金属板A、B长为L，两极板间距离d，UAB=U(U＞0)，一电荷量q质量为m的带正电的粒子，沿电场中心线RD垂直电场线方向飞入电场，初速度v0，粒子飞出平行板电场后经过界面MN后打在放置于中心线上的荧光屏PS上，界面MN和PS间的无电场，已知两界面MN、PS相距为，不计粒子重力(静电力常数为k)。(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RD的距离多远；(2)到达PS界面时离D点多远。17．如图，电子经过电压为U的电场加速后，立即射入偏转匀强电场中，射入方向与偏转电场的方向垂直，射入点为A，最终电子从B点离开偏转电场。已知偏转电场的电场强度大小为E，方向竖直向上(如图所示)，电子的电荷量为e，质量为m，重力忽略不计。求：(1)电子进入偏转电场时的速度v0；(2)若将加速电场的电压提高为原来的2倍，使电子仍从B点离开，则偏转电场的电场强度E应该变为原来的多少倍？18．如图所示，一质量为kg，带电量为C的粒子，从静止开始被加速电场(图中未画出)加速后从R点沿中线水平方向飞入平行板电容器，初速度m/s，已知两平行金属板A、B水平正对且长均为l＝10cm，两板间距d＝10cm，UAB＝180V。粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在中心线上O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响)。已知两界面MN、PS相距为L＝15cm，粒子穿过界面PS后被点电荷Q施加的电场力俘获，从而以O点为圆心做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上(静电力常量N·m2/C2，粒子重力不计)。求：(1)加速电场的电压；(2)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离y；(3)点电荷Q的电荷量(取，保留一位有效数字)。19．虚线间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m=2.010-11kg，电荷量为q=+1.010-5C，从a点由静止开始经电压为U=100V的电场加速后，垂直进入匀强电场中，从虚线MN的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角。已知PQ、MN间距为40cm，带电粒子的重力忽略不计。求：(1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率；(2)水平匀强电场的场强大小；(3)两点间的电势差。20．如图所示，两平行金属板A、B长为L=8cm，两板间距离d=8cm，A板比B板电势高300V，一带正电的粒子电荷量为q=1.0×10-10C，质量为m=1.0×10-20kg，沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场，初速度v0=2.0×106m/s，粒子飞出电场后经过界面MN、PS间的无电场区域，然后进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右侧点电荷的电场分布不受界面的影响)。已知两界面MN、PS相距为12cm，D是中心线RO与界面PS的交点，O点在中心线上，距离界面PS为9cm，粒子穿过界面PS做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上。(静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，粒子的重力不计)(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远？(2)到达PS界面时离D点多远？(3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小。21．在直角坐标系中，两个边长都相同的正方形排列如图所示，第一象限正方形区域ABOC中有水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E0；在第二象限正方形COED的对角线CE左侧CED区域内有竖直向下的匀强电场，三角形OEC区域内无电场。现有一带电量为＋q、质量为m的带电粒子(重力不计)从AB边上的A点静止释放，恰好能通过E点。(1)求CED区域内的匀强电场的电场强度E1；(2)若正方形边长为Ｌ，粒子从AB边中点由静止释放，求粒子从DE边离开的位置坐标。22．水平放置的两块平行金属板长L＝5.0cm，两板间距d＝1.0cm，两板间电压U＝90V，且上板为正。一个不计重力的，带电量为q=1.6×10-19C质量m=9×10-31kg的带电粒子沿水平方向以速度v0＝2.0×107m/s从两板中间射入，如图所示。(1)带电粒子偏离金属板时的偏移距离y是多少？(2)带电粒子飞出电场时的速度大小、方向分别是什么？(3)带电粒子离开电场后，打在屏上的P点。若s＝10cm，求OP的高度。23．如图所示，在竖直放置的平行金属板A、B之间加有恒定电压U，A、B两板的中央留有小孔O1、O2，它们之间的距离为d，在B板的右侧有平行于极板的匀强电场E，电场范围足够大，感光板MN垂直于电场方向固定放置，从小孔O1处由静止释放一个带电粒子，质量为m，电量为+q，O2离MN的高度为h，不考虑粒子重力，求：(1)粒子到达小孔O2时的速度大小；(2)粒子打在感光板MN上的位置与金属板B的水平距离；(3)粒子从O1处出发到打到感光板上所用的时间。24．如图所示，有一质子(质量为m，电荷量为e)由静止开始经电压为U1的电场加速后，进入两块板间距离为d，板间电压为U2的平行金属板间，若质子从两板正中间垂直电场方向射入偏转电场，并且恰能从下板右边缘穿出电场。求：(1)质子刚进入偏转电场U2时的速度；(2)质子在偏转电场U2中运动的时间和金属板的长度；(3)质子穿出偏转电场时的动能。25．如图所示，一质量为、电荷量为的带粒子速度从连线上的点水平向右射入大小为、方向竖直向下的匀强电场中。已知与水平方向成角，带粒子的重力不计，则粒子到达连线上的点(图中没画出)，求：(1)小球从点运动到的时间；(2)点到点的电势差。26．在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ=。运动中粒子仅受电场力作用。求：(1)从圆周上的B点穿出电场的粒子，进入电场时速度应为多大？(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子穿出电场时的动能为多大？(3)粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，则粒子穿出电场时的动能为多大？27．如图所示，水平放置的两块平行金属板长为l，两板间距为d，两板间电压为U，且上板带正电，一个电子沿水平方向以速度，从两板中央射入，已知电子质量为m，电荷量为q求电子偏离金属板的侧位移是多少？电子飞出电场时的速度是多少？电子离开电场后