（浙江专用）高考物理大一轮总复习 第六章 第4课时 带电粒子在电场中的运动(二)知能达标训练

第4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、102.带电粒子在交变电场中的运动3、63.带电粒子在复合场中的运动2、4、5、7、8、9、11一、单项选择题1.如图所示的示波管,当两偏转电极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Ⅲ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.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静电力作用下向第Ⅲ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静电力共同作用下到达预定的位置.2.(安徽合肥二模)如图所示A、B为两块水平放置的金属板,通过闭合的开关S分别与电源两极相连,两板中央各有一个小孔a和b,在a孔正上方某处一带电质点由静止开始下落,不计空气阻力,该质点到达b孔时速度恰为零,然后返回.现要使带电质点能穿出b孔,可行的方法是(B)A.保持S闭合,将B板适当上移B.保持S闭合,将B板适当下移C.先断开S,再将A板适当上移D.先断开S,再将B板适当下移解析:设带电质点从A板上方h处由静止下落,A、B板的距离为d,带电质点从静止到b孔的过程中,根据动能定理有mg(h+d)-qU=0;由于S闭合时,金属板间的电压U不变,要想穿过b孔,则到达b孔时动能应大于零,所以可增大d,即将B板适当下移,选项A错误,B正确;若断开S,则金属板上的电荷量Q不变,若将A板上移,重力做功不变,而由C=εrS4πkd和U=Q3.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,它在静电力作用下开始运动,设A、B两极板间的距离足够大,下列说法中正确的是(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,电子在静电力作用下向B板运动,0～T4内做加速运动,T4～T2内做减速运动,T2时速度为零,在T2～3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.如图,平行板电容器的两个极板竖直放置,并接直流电源.若一带电粒子恰好能沿图中轨迹穿过电容器,a到c是直线,由于电极板边缘效应,粒子从c到d是曲线,重力加速度为g,则该粒子(B)A.在ac段受重力与静电力平衡并做匀速运动,cd段静电力大于重力B.a到c匀加速直线运动,加速度是g/cosθC.a至d重力势能减小,电势能增加D.c至d粒子所受合力一直沿轨迹的切线方向解析:在ac段,粒子受竖直向下的重力和水平向右的静电力作用,受力如图所示,可得F=mgcosθ,由牛顿第二定律得a=Fm5.如图所示,倾角α=37°的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中,有一个质量为m=3×10-3kg的带电小球,以速度v=1m/s沿斜面匀速下滑,求在小球匀速下滑的某一时刻突然撤去斜面,此后经t=0.2s内小球的位移近似为多少(g=10m/s2A.0.32m B.0.25m C.解析:带电小球能沿斜面匀速下滑,将带电小球的重力mg和静电力qE正交分解,如图所示,则有mgsinα=qEcosα,撤去斜面后,带电小球所受的合力大小F=mgcosα+qEsinα,由牛顿第二定律可得带电小球的加速度大小a=12.5m/s2.撤去斜面后,带电小球做类平抛运动,分位移x=vt=0.2m,y=12at2=0.25m,合位移s=x2+6.如图(甲)所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔,右极板电势随时间变化的规律如图(乙)所示,电子原来静止在左极板小孔处,不计电子的重力,下列说法中正确的是(C)A.从t=0时刻释放电子,电子时而向右运动,时而向左运动,最后打到右极板上B.从t=0时刻释放电子,电子可能在两板间振动C.从t=T/4时刻释放电子,电子可能在两板间振动,也可能打到右极板上D.从t=3T/8时刻释放电子,电子必将打到右极板上解析:若t=0时刻释放电子,电子将重复先加速后减速,直到打到右极板,不会在两板间振动,所以选项A,B错误;若从t=T/4时刻释放电子,电子先加速T/4,再减速T/4,有可能电子已达到右极板,若此时未达到右极板,则电子将在两极板间振动,所以选项C正确;同理,若从t=3T/8时刻释放电子,电子有可能达到右极板,也有可能从左极板射出,这取决于两板间的距离,所以选项D错误.二、不定项选择题7.如图所示是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表述正确的有(BD)A.带正电的矿粉落在右侧B.静电力对矿粉做正功C.带负电的矿粉电势能变大D.带正电的矿粉电势能变小解析:电容器提供的匀强电场水平向左,带正电的矿粉受到向左的静电力,落在左侧,选项A错误;无论带正电的矿粉还是带负电的矿粉,在水平方向的静电力与水平位移方向一致,做正功,选项B正确;WAB=EpA-EpB,又WAB为正功,电势能一定减小,选项C错误,选项D正确.8.如图所示,水平放置的平行金属板充电后板间形成匀强电场,板间距离为d,一个带负电的液滴带电荷量大小为q,质量为m,从下板边缘射入电场,沿直线从上板边缘射出,则(ACD)A.液滴做的是匀速直线运动B.液滴做的是匀减速直线运动C.两板的电势差为mgdD.液滴的电势能减少了mgd解析:首先根据运动是直线运动,确定要考虑重力,而静电力也在竖直方向上,所以可以肯定合外力必然为零,因而确定了液滴的运动性质和所受重力和静电力的关系.三、非选择题9.(广西名校联考)如图所示是示波器的部分构造示意图,真空室中阴极K不断发出初速度可忽略的电子,电子经电压U0=4.55×103V的电场加速后,由孔N沿长L=0.10m相距为d=0.020m的两平行金属板A、B间的中心轴线进入两板间,电子穿过A、B板后最终可打在中心为O的荧光屏CD上,荧光屏CD距A、B板右侧距离s=0.45m.若在A、B间加UAB=27.3V的电压.已知电子电荷量e=1.6×10-19C,质量m=9.1×10-31(1)电子通过孔N时的速度大小;(2)荧光屏CD上的发光点距中心O的距离.解析:(1)设电子通过加速电场到达N孔的速度大小为v,根据动能定理得:eU0=12mv2v=2eU0m=2(2)设电子通过偏转电场的最大偏移为y,由类平抛运动规律得:y=12·eUABmd解得:y=1.6×10-设荧光屏CD上的发光点距中心O的距离为Y,由于所打到荧光屏上的电子相当于从A、B板中心沿直线射出,由几何关系得yY=解得:Y=y(2s+L)L答案:(1)4×107m/s(2)7.5×10.(浙江名校联考)如图所示,一对半径均为R1的金属板M、N圆心正对平行放置,两板距离为d,N板中心镀有一层半径为R2的圆形锌金属薄膜,d≪R2<R1,两板之间电压为UMN,两板之间真空且可视为匀强电场.N板受到某种单色光照射后锌金属薄膜表面会发射出最大速率为v,方向各异的电子,已知电子的电荷量为e,质量为m,每秒稳定发射n个电子.电子在板间运动过程中无碰撞且不计电子的重力和电子间相互作用,电子到达M板全部被吸收.M板右侧串联的电流表可以测量到通过M板的电流I.试求:(1)当UMN取什么值时,I始终为零;(2)当UMN取什么值时,I存在一个最大值,并求这个最大值.解析:(1)当垂直N板发射速度为v的电子不能到达M板时,I=0,令此时两板间电压为UMN,则12mv2=UMN·得UMN=-mv(2)当从锌膜边缘平行N板射出的电子做类平抛运动刚好能到达M板边缘时,则所有电子均能到达M板,电流最大I=ne,令此时两板间电压为UMN′,R1-R2=vt,d=12at2,a=得UMN′=2m答案:(1)-mv2211.(重庆八中检测)如图所示,两平行金属板A、B长L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一不计重力的带正电的粒子电荷量q=10-10C,质量m=10-20kg,沿电场中心线RD垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106求:(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RD的距离y以及速度v大小?(2)粒子到达PS界面时