第05讲 带电粒子在电场中的运动 课后专项突破（原卷版）-2024-2025学年高二物理上学期中期末复习精细讲义

第05讲带电粒子在电场中的运动——划重点之高二期中期末复习精细讲义一、单选题1．如图，有11H、12H、24He三种带正电粒子（不计重力）分别在电压为U1A．三种粒子在电场中的加速度之比为1:1:2B．三种粒子在电场中的运动轨迹一定不会重合的C．三种粒子进入偏转电场时的速度大小之比为1:D．三种粒子从偏转电场出来时动能之比为1:1:22．如图所示，平行板电容器上极板MN与下极板PQ水平放置，一带电液滴从下极板P点射入，恰好沿直线从上极板N点射出。下列说法正确的是（）A．该电容器上极板一定带负电B．液滴从P点到N点的过程中速度增加C．液滴从P点到N点的过程中电势能减少D．液滴从P点以原速度射入后可能做匀减速直线运动3．如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点，由O点静止释放的电子恰好能运动到P点，现将C板向左平移到P'点，则由O点静止释放的电子（）A．运动到P点返回 B．运动到P和P'点之间返回C．运动到P'点返回 D．穿过P'点后继续运动4．如图所示，在倾角为θ的足够长的绝缘光滑斜面底端，静止放置质量为m、带电量q（q>0）的物体。加上沿着斜面方向的电场，物体沿斜面向上运动。物体运动过程中的机械能E与其位移x的关系图像如图所示，其中OA为直线，AB为曲线，BC为平行于横轴的直线，重力加速度为g，不计空气阻力，则下列说法错误的是（）A．0∼x1B．x1∼C．x1D．x25．示波管的内部结构如图所示。如果在偏转电极XX′、YY′之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心。YY′偏转电极上加的是待显示的正弦信号电压，周期为T1，XX′偏转电极通常接入仪器自身产生的锯齿形电压，也叫扫描电压，周期为T2，下列说法错误的是（）A．若UYY′>0，UXX′=0，则电子向Y′极板偏移B．若UYY′=0，UXX′>0，则电子向X极板偏移C．若T2=T1，则荧光屏上显示的是待测信号在一个周期内完整的稳定图像D．若T2=2T1，则荧光屏上显示的是待测信号在两个周期内完整的稳定图像6．如图所示，竖直平面内足够长的光滑绝缘直杆与水平面的夹角α=30°，直杆的底端固定一电荷量为Q的带正电小球，M、N、P为杆上的三点。现将套在绝缘杆上有孔的带正电物块从直杆上的M点由静止释放。物块上滑到N点时速度达到最大，上滑到P点时速度恰好变为零。已知带电物块的质量为m、电荷量为q，M、P两点间的距离为x，静电力常量为k，不计空气阻力，重力加速度大小为g，带电体均可视为点电荷。则N点到直杆底端的距离r和M、P两点间的电势差UMPA．r=kQqmg,C．r=2kQqmg,7．如图所示，一对平行金属板长为L，两板间距为d，两板间所加交变电压为UAB，交变电压的周期T=L2v0。质量为mA．t=T8B．t=T4C．只有t=0时刻进入电场的电子，在两板间运动时最大侧位移为dD．不是所有电子离开电场时的速度都是v二、多选题8．示波管的内部结构如图甲所示,如果在偏转电极XX’、YY’之间都没有加电压,电子束将打在光屏中心,如在偏转电板XX’之间和YY’之间加上如丙所示的几种电压,荧光屏上可能会出现图乙中(a)、(b)所示的两种波形,则下列说法正的是()A．若XX'、YY’分别加图丙中电压(3)和(1),荧光屏上可以出现乙中(a)所示波形B．若XX’、YY'分别加丙中电压(4)和(2),荧光屏上可以出现图乙中(a)所示波形C．若XX’、YY'分别加图丙中电压(2)和(1)荧光屏可以出现图乙中(b)所示波形D．若XX’、YY'分别加图丙中电压(3)和(2),荧光屏上可以出现图乙(b)所示波形9．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场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′电场的场强方向重合，x轴正方向垂直于纸面向里，y轴与YY′电场的场强方向重合)．则()A．若X′、Y极接电源的正极，X、Y′接电源的负极，则电子打在坐标的第II象限B．若X、Y′极接电源的正极，X′、Y接电源的负极，则电子打在坐标的第I象限C．若X、Y极接电源的正极，X′、Y′接电源的负极，则电子打在坐标的第IV象限，D．X′、Y′极接电源的正极，X、Y接电源的负极，则电子打在坐标的第Ⅲ象限10．如图甲所示，在两平行金属板间加有一交变电场，两极板间可以认为是匀强电场，当t=0时，一带电粒子从左侧极板附近开始运动，其速度随时间变化关系如图乙图所示。带电粒子经过4T时间恰好到达右侧极板，（带电粒子的质量m、电量q、速度最大值vm、时间TA．带电粒子在两板间做往复运动，周期为TB．两板间距离d=2C．两板间所加交变电场的周期为T，所加电压U=D．若其他条件不变，该带电粒子从t=T11．如图所示为真空中的实验装置，平行金属板A、B之间的加速电压为U1，C、D之间的偏转电压为U2，P为荧光屏。现有质子、氘核和α粒子三种粒子分别在A板附近由静止开始加速，最后均打在荧光屏上。已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1:2:4，电荷量之比为1:1:2，则关于质子、氘核和α粒子这三种粒子，下列说法正确的是（A．三种粒子都打在荧光屏上同一个位置B．从开始到荧光屏所经历时间之比为1:C．打在荧光屏时的动能之比为2:1:1D．经过偏转电场的过程中，电场力对三种原子核做的功一样多12．粒子直线加速器在科学研究中发挥着巨大的作用，简化如图所示：沿轴线分布薄金属圆板O及A、B、C、D、E五个金属圆筒（又称漂移管），相邻金属圆筒分别用导线接在M、N两点，O接M点，将M、N接在高压电源两端。质子飘入（初速度为0）金属圆板O轴心处的小孔沿轴线进入加速器，质子在金属圆筒内做匀速运动且时间均为T，在金属圆筒之间的狭缝被电场加速，加速时电压U大小相同．质子电荷量为e，质量为m，不计质子经过狭缝的时间，则（）A．质子从圆筒E射出时的速度大小为10eUB．圆筒E的长度为TC．M、N所接电源是直流恒压电源D．金属圆筒A的长度与金属圆筒B的长度之比为1:213．如图甲所示，在真空中有水平放置的两个平行正对金属板，板长为l，两板间距离为d，在两板间加一如图乙所示的周期性变化的电压。质量为m、带电荷量为e的电子以速度v从两极板左端中间沿水平方向连续均匀地射入两极板之间。若电子经过两极板间的时间相比电压的周期可忽略不计，不考虑电子间的相互作用及电子重力，下列说法正确的是（）A．当UmB．当Um=C．当UmD．当Um=14．接在平行板电容器的A、B两极板电压随时间变化关系图像如图所示，两板间距足够大，一质量为m、带电量为＋q的粒子（不计重力），开始静止在两极板中央，从某时刻由静止释放，关于带电粒子的运动，下列描述正确的是（）

A．若从0时刻由静止释放，粒子向右运动的最大速度vB．若从0时刻由静止释放，粒子先向右后向左做往复性的运动C．若从38D．若从78三、解答题15．如图，等量异种电荷固定在光滑绝缘斜面上的AB两点，O为AB的中点，CD为斜面上的两点。带电小球（视为试探电荷）无初速度放在O处恰能保持静止。已知斜面倾角为30°，固定电荷的电荷量为Q，AB间距为2L，小球质量为m，重力加速度为g，静电力常量为k，求：(1)沿斜面从C到D，空间的电场强度和电势如何变化？(2)小球的电性和电量q；(3)已知CO=L2，OD=3L4，将小球从C点静止释放，恰能在D处速度减为零，则16．如图所示，相距2L的竖直直线AB、CD间有两个有界匀强电场，水平直线MN分别与直线AB、CD相交于M、N两点，直线MN下方的电场方向竖直向上，大小E1=8mv029qL，直线MN上方的电场方向竖直向下，大小为E2未知。Q点在直线AB上，且与M点的距离为L。一粒子从Q点以初速度v0沿水平方向射入下方电场，经MN上的P点进入上方电场，然后从CD边上的F点水平射出。已知F(1)粒子从Q点到P点运动的时间t1(2)粒子到达P点时的速度大小v；(3)若MQ间连续分布着上述粒子，粒子均以速度v0沿水平方向射入下方电场，不计粒子间相互作用。为了使这些粒子沿水平方向射出CD，求在MQ上的入射点到M点的距离y17．建立如图所示的坐标系。两块足够大的金属板正对水平放置，两板间距为d，上下板分别带等量的正负电荷。一带正电的金属小球，距离下极板d3，以某一水平初速度自左向右射入电场，小球的电荷量q，质量m，重力加速度为g，金属板间的匀强电场场E=mgq(1)小球的初速度v0(2)小球第二次碰到极板时的位置坐标；(3)小球第三次碰到极板时的位置坐标和动能。18．如图甲所示，平行板电容器两极板M、N的间距为d，两极板长为L，M板接地（电势为零），t=0时刻，电荷量为q，质量为m的带正电粒子沿两板中心线PQ以某一初速度射入极板间，N板的电势φ随时间变化的规律如图乙所示，当k=1时，粒子在T（已知）时刻恰从M板右端边缘飞出。忽略边界效应，板间的电场为匀强电场，不计粒子重力。求(1)粒子从P点飞入时的速度大小；(2)图乙中的φ0(3)若粒子恰从N板右端边缘飞出，图乙中k的值。19．质子从静止开始经电压U1加速后，射入水平放置的平行板电容器，极板间电压为U2，微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为300，微粒运动轨迹的最高点到两极板距离相等，如图所示。忽略边缘效应，不计重力。(1)求电压之比U(2)若将质子和二价氦离子混合物从静止开始经电压U1加速后，他们是否会分离为二股粒子束，请通过计算说明.20．如图所示，两片半径均为R=4cm的相同圆形金属板平行正对放置，板间距为d=4cm。平行板间加载电压U0=4V（上极板电势高于下极