新高考2025版高考物理一轮复习微专题小练习专题48带电粒子在电场中的加速和偏转

专题48带电粒子在电场中的加速和偏转1．[2024·安徽省六安中学期末]下列粒子(不计重力)从静止状态起先经过电压为U的电场加速后，速度最小的是()A．氚核(eq\o\al(3,1)H)B．氘核(eq\o\al(2,1)H)C．α粒子(eq\o\al(4,2)He)D．质子(eq\o\al(1,1)H)2．[2024·广东省六校联考]中医药文化是我国优秀传统文化的重要组成部分，中药的保存经常须要做干燥处理．如图所示是利用高压电场干燥中药的基本原理，在大导体板MN上铺一薄层中药材，针状电极O和平板电极MN接高压直流电源，其间产生非匀强电场E；水分子是极性分子，可以看成棒状带电体，一端带正电荷，另一端带等量负电荷；水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分别出去，在鼓风机的作用下飞离电场区域从而达到快速干燥的目的．已知虚线ABCD是某一水分子从A处由静止起先的运动轨迹，则下列说法正确的是()A．水分子在B处时，上端带正电荷，下端带负电荷B.水分子在B处时，带负电荷一端受到的电场力大于带正电荷一端受到的电场力C．水分子运动轨迹上B、C和D点的电势大小关系为φD＞φB＞φCD．假如把高压直流电源的正负极反接，水分子从A处起先将向下运动3．[2024·河南濮阳市阶段练习](多选)有三个质量相等、分别带正电、负电和不带电的小球A、B、C，从同一位置以相同速度v0先后射入竖直方向的匀强电场中，它们落在正极板的位置如图所示，则下列说法中正确的是()A．小球A带正电，小球B不带电，小球C带负电B．三个小球在电场中运动的时间相等C．三个小球到达正极板的速度vA＜vB＜vCD．三个小球在电场中的加速度aC＜aB＜aA4．[2024·湖南岳阳市三模]示波管原理图如图甲所示．它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空．假如在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑如图乙所示．若板间电势差UXX′和UYY′随时间变更关系图像如丙、丁所示，则荧光屏上的图像可能为()5．[2024·浙江省稽阳联谊学校联考]如图所示，含有大量eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(4,2)He的粒子流无初速度进入某一加速电场，然后沿平行金属板中心线上的O点进入同一偏转电场，最终打在荧光屏上．不计粒子重力和阻力，下列说法正确的是()A．荧光屏上出现两个亮点B．三种粒子同时到达荧光屏C．三种粒子打到荧光屏上动能相同D．三种粒子打到荧光屏上速度方向相同6.[2024·江西省二模]如图所示，在竖直向上的匀强电场中，A球位于B球的正上方，质量相等的两个小球以相同初速度水平抛出，它们最终落在水平面上同一点，其中只有一个小球带电，不计空气阻力，下列推断不正确的是()A．假如A球带电，则A球肯定带负电B．假如A球带电，则A球的电势能肯定增加C．假如B球带电，则B球肯定带正电D．假如B球带电，则B球的电势能肯定增加7.[2024·福建省福州市其次次质量检测](多选)如图所示，两实线所围成的环形区域内有一径向电场，场强方向沿半径向外，电场强度大小可表示为E＝eq\f(a,r)，r为电场中某点到环心O的距离，a为常量．电荷量相同、质量不同的两粒子在半径r不同的圆轨道运动．不考虑粒子间的相互作用及重力，则()A．两个粒子均带负电B．质量大的粒子动量较小C．若将两个粒子交换轨道，两个粒子仍能做匀速圆周运动D．若去掉电场加上垂直纸面的匀强磁场，两个粒子肯定同时做离心运动或向心运动8．[2024·江西省七校第一次联考]如图所示，xOy为竖直平面内的一个直角坐标系，在y1＝0.5m的直线的上方有沿y轴正方向范围足够大的匀强电场，电场强度大小E＝9.3×10－7V/m，在y轴上y2＝1.0m处有一放射源S，x轴上有一个足够大的荧光屏，放射源S在如图180°范围内，向x轴放射初速度v0＝200m/s的电子，电子质量为9.3×10－31kg，电量为1.6×10－19C，整个装置放在真空中，不计重力作用．求：(1)从放射源S放射的每个电子打到荧光屏上的动能；(2)水平向右射出的电子在离开电场时沿x轴方向前进的距离；(3)从放射源S放射的电子打到荧光屏上的范围．9．[2024·辽宁省月考]如图所示，竖直平面内的矩形ABCD区域内存在方向水平向左的匀强电场(图中未画出)，AD竖直．若使一质量为m、电荷量为q的带正电小球(视为质点)从AD上的O点沿OB方向(OB与OA的夹角θ＝37°)射入电场，则小球做直线运动并恰好能到达B点；若使该小球沿垂直于OB方向射入电场，则小球恰好从D点射出电场．AB＝d，BC＝3d，重力加速度大小为g，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，不计空气阻力．求：(1)匀强电场的电场强度大小E以及小球从O点运动到B点的时间t1；(2)小球沿OB方向与垂直OB方向射入电场的初速度大小之比eq\f(v1,v2).10．[2024·安徽省合肥市联考]如图所示，水平虚线MN和水平地面之间有水平向右的匀强电场，MN到地面的距离为h＝3m，光滑绝缘长木板PQ直立在地面上，电场与木板表面垂直，一个质量为m＝0.1kg，带电量为q＝＋1×10－3C的物块贴在长木板右侧的A点由静止释放，物块做初速度为零的加速直线运动，刚好落在地面上的C点，已知A点离地面的高度h1＝1.8m，C点离木板的距离为L＝2.4m，重力加速度g取10m/s2，不计物块的大小，木板足够长，求：(1)匀强电场的电场强度E的大小；(2)变更物块贴在木板右侧由静止释放的位置，使物块由静止释放后仍能落在C点，则变更后的位置离地面的高度为多少．专题48带电粒子在电场中的加速和偏转1．A设粒子的质量为m，电荷量为q，从静止状态经过电压为U的电场加速后获得的速度大小为v，依据动能定理有qU＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(\f(2qU,m))，由上式可知粒子的比荷越小，v越小，四个选项中氚核的比荷最小，所以氚核的速度小，B、C、D错误，A正确．2．B由正负电荷在电场中的受力特点可知，水分子在B处时，上端带负电荷，下端带正电荷，A错误；水分子在B处时，由于带负电荷一端电场线更密，电场强度更大，故受到的电场力大于带正电荷一端受到的电场力，B正确；由电场线与等势面在相交处垂直可得φC＞φB，C错误；假如把高压直流电源的正负极反接，产生的电场方向发生反转，但水分子是一端带正电，另一端带等量负电，故水分子的正负端发生反转，水分子还是从A处起先将向上运动，D错误．3．AC从极板左侧中心以相同的水平速度先后垂直地射入匀强电场的小球的运动性质为类平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向为初速度为零的匀加速运动．由图可知水平位移关系xA＞xB＞xC，依据公式t＝eq\f(x,v)可得tA＞tB＞tC，再依据h＝eq\f(1,2)at2得，h相等，t越大a越小，即aA<aB<aC，选项D错误；又由于正电荷受到的电场力方向与电场方向相同，负电荷受到的电场力方向与电场方向相反，不带电的粒子不受电场力，所以A小球受到向上的电场力，即A小球带正电，C小球带负电，B小球不带电，A正确，B错误；三个小球以相同的水平速度v0射入竖直方向的匀强电场，做类平抛运动，因为h＝eq\f(vy,2)t，tA＞tB＞tC，落在正极板时竖直方向速度关系为vyA＜vyB＜vyC，又因为v＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,y))，所以三个小球到达正极板的速度vA＜vB＜vC，C正确．4．AUXX′和UYY′均为正值，电场强度方向由X指向X′，Y指向Y′，电子带负电，电场力方向与电场强度方向相反，所以分别向X、Y方向偏转，可知A正确．5．D加速过程使粒子获得速度v0，由动能定理得qU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得v0＝eq\r(\f(2qU1,m)).偏转过程经验的时间t＝eq\f(l,v0)，偏转过程加速度a＝eq\f(qU2,md)，所以偏转的距离y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(U2l2,4U1d)，可见经同一电场加速的带电粒子在同一偏转电场中的偏移量，与粒子q、m无关，只取决于加速电场和偏转电场．偏转角度θ满意tanθ＝eq\f(U2l,2U1d)，三种粒子出射速度方向相同，也与g、m无关，D正确；三种粒子都带正电，所以出现一个亮点，A错误；依据y＝eq\f(1,2)at2，时间跟q、m有关，B错误；依据动能定理和W＝qU，可知动能跟q有关，C错误．6．B两个小球以相同初速度水平抛出，它们最终落在水平面上同一点，水平方向做匀速直线运动，则有x＝v0t，可知两球下落时间相同；两小球下落高度不同，依据公式h＝eq\f(1,2)at2，A球的加速度大于B球加速度，故若A球带电，必定带负电，受到向下的电场力作用，电场力做正功，电势能减小；若B球带电，必定带正电，受到向上的电场力作用，电场力做负功，电势能增加．本题选择错误的，故选B.7．AC两个粒子做圆周运动，则所受电场力指向圆心，可知两粒子均带负电，A正确；依据Eq＝eq\f(a,r)q＝meq\f(v2,r)，可得mv2＝aq，与轨道半径无关，则若将两个粒子交换轨道，两个粒子仍能做匀速圆周运动，C正确；粒子的动量p＝mv＝eq\r(2mEk)＝eq\r(maq)，质量大的粒子动量较大，B错误；若撤去电场加上垂直纸面的匀强磁场，若能做匀速圆周运动，则满意qvB＝meq\f(v2,r)，qB＝eq\f(mv,r)＝eq\f(p,r)，两粒子电荷量相等，则qB相等；若qB＞eq\f(p,r)粒子做向心运动；当qB＜eq\f(p,r)时粒子做离心运动，但是与eq\f(p,r)的关系不能确定，即两个粒子不肯定能同时做离心运动或向心运动，D错误．8．(1)9.3×10－26J(2)0.5m(3)－0.75m≤x≤0.75m解析：(1)全部电子达到荧光屏上的动能相同，由动能定理得：eEL＝Ek－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)其中L＝y2－y1得每个电子打到荧光屏上的动能：Ek＝9.3×10－26J(2)平行x轴方向的粒子在电场中运动的时间最长，沿x轴方向运动距离最大，设电子在电场中加速运动时间为t，沿场强方向加速，eE＝may2－y1＝eq\f(1,2)at2在离开电场时沿x轴方向前进的距离x1＝v0t解得水平向右射出的电子在离开电场时沿x轴方向前进的距离：x1＝0.5m(3)平行x轴方向放射的粒子射出电场时沿y轴的速度大小为vy＝at射现电场后匀速运动，沿x方向前进的距离为x2，eq\f(x2,y1)＝eq\f(v0,vy)解得：Δx＝x1＋x2＝0.75m由对称性可知，水平向左射出的电子到达荧光屏时的坐标值：x′＝－0.75m故荧光屏接收到电子的范围：－0.75m≤x≤0.75m．9．(1)eq\f(3mg,4q)eq\r(\f(8d,3g))(2)eq\f(4\r(5),3)解析：(1)小球的受力状况如图所示，有qE＝mgtanθ，解得E＝eq\f(3mg,4q)设小球沿OB方向做匀减速直线运动的加速度大小为a，依据牛顿其次定律有eq\f(mg,cosθ)＝ma由题意知，小球到达B点时速度正好减到0，依据匀变速直线运动的规律有eq\f(d,sinθ)＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)解得t1＝eq\r(\f(8d,3g)).(2)依据匀变速直线运动的规律有v1＝at1依据几何关系有OD＝eq\f(5,3)d此种状况下，该小球做类平抛运动，设小球从O点运动到D点的时间为t2，有ODsinθ＝v2t2ODcosθ＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,2)解得eq\f(v1,v2)＝eq\f(4\r(5),3).10．(1)1.33×103N/C(2)3.2m解析：(1)物块在A点由静止释放，做初速度为零的匀加速直线运动，设运动的时间为t1则在水平方向L＝eq\f(1,