2023高中物理第十章静电场中的能量105带电粒子在电场中的运动测试新人教版

第十章静电场中的能量5带电粒子在电场中的运动【基础巩固】1.下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后,速度最大的是 ()A.质子 B.氘核C.α粒子 D.钠离子答案:A2.(多选)示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,如图所示.如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的 ()A.极板X应带正电B.极板X'应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y'应带正电答案:AC3.如图所示,两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间A点从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态.现将两板绕过A点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°,再由A点从静止释放一同样的微粒,该微粒将 ()A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动D.向左下方做匀加速运动答案:D4.如图是喷墨打印机的简化模型.重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v垂直于匀强电场飞入极板间,最终打在纸上,则微滴在极板间电场中 ()A.向负极板偏转B.电势能逐渐增大C.运动轨迹是抛物线D.运动轨迹与电荷量无关解析:由于微滴带负电,其所受静电力指向正极板,故微滴在电场中向正极板偏转,选项A错误;微滴在电场中所受静电力做正功,电势能减小,选项B错误;由于极板间电场是匀强电场,静电力不变,故微滴在电场中做匀变速曲线运动,并且轨迹为抛物线,选项C正确;微滴所带电荷量影响静电力及其加速度大小,运动轨迹与加速度大小有关,选项D错误.答案:C5.(2021·广东汕头)电场分选是在高压电场中利用入选物料的电性差异进行分选的方法.如图所示,从漏斗漏出的混合物料经起电区(未画出)起电(带正电或负电)后沿电场中线由静止进入高压电场,已知物料全部落入M、N槽中且打不到极板,不计空气阻力和物料间的相互作用力,则起电后的物料经过高压电场区域时 ()A.所用时间一定不同 B.机械能一定增大C.一定做曲线运动 D.电势能可能增大解析:由题图可知,物料分选器内的电场方向水平向右,带正电的物料受水平向右的静电力,带负电的物料受水平向左的静电力,在重力和静电力的作用下,物料所受合力恒定,做匀变速直线运动,选项C错误;无论物料带什么电,在竖直方向上都做自由落体运动,物料经过高压电场区域所用时间一定相同,选项A错误;无论物料带什么电,水平方向上都沿静电力的方向偏移,位移与静电力的方向相同,静电力做正功,电势能减小,机械能增大,选项D错误,选项B正确.答案:B6.(2021·广东卷)如图是某种静电推进装置的原理图,发射极与吸极接在高压电源两端,两极间产生强电场,虚线为等势面.在强电场作用下,一带电液滴从发射极加速飞向吸极,a、b是其路径上的两点.不计液滴重力.下列说法正确的是 ()A.a点的电势比b点的低B.a点的电场强度比b点的小C.液滴在a点的加速度比在b点的小D.液滴在a点的电势能比在b点的大解析:和电源正极相连的发射极为正极板,吸极为负极板,故a点电势高,选项A错误;电场线和等势线垂直,垂直等势线作出三条电场线,可以看出a点的电场线密集,a点的电场强度大,带电液滴仅在静电力作用下运动,故a点的加速度大,选项B、C错误;带电液滴加速运动,静电力做正功,电势能减小,a点的电势能大,选项D正确.答案:D7.如图所示,M、N为水平放置的互相平行的两块大金属板,间距d=35cm,两板间电压为U=3.5×104V.现有一质量m=7.0×10-6kg、电荷量10-10C的带负电的油滴,由下板N正下方距N为h=15cm的O处竖直上抛,经N板中间的P孔进入电场.欲使油滴到达上板Q点时速度恰为0,g取10m/s2,油滴上抛的初速度v解析:若N板电势高,则油滴在M、N间运动时静电力做负功,全过程由动能定理得mg(d+h)qU=012mv02,代入数据解得v0=4m/s.若M板电势高,则油滴在M、N间运动时静电力做正功,由动能定理得mg(d+h)+qU=012mv答案:4m/s或2m/s【拓展提高】8.如图所示为示波管中偏转电极的示意图,两偏转电极间距为d,长度为l的平行板A、B加上电压后,可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场).在距A、B等距离处的O点,有一电荷量为+q、质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入,不计重力.要使此粒子能从C处射出,则A、B间的电压应为()A.mv02d2ql解析:带电粒子只受静电力作用,在平行板间做类平抛运动.设粒子由O到C的运动时间为t,则有l=v0t.设A、B间的电压为U,则偏转电极间匀强电场的电场强度E=Ud,粒子所受静电力F=qE=qUd,根据牛顿第二定律得粒子沿电场方向的加速度a=Fm=qUmd.粒子沿电场方向做匀加速直线运动,位移为12d,由匀加速直线运动的规律得d2=1答案:A9.如图所示,质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中O点自由释放后,分别抵达B、C两点,若AB与BC间距相等,则它们的电荷量之比q1∶q2为()A.1∶2 B.2∶1C.1∶2 D.2∶1解析:竖直方向上有h=12gt2,水平方向上有l=qE2mt2,联立可得q=mglEh答案:B10.一束正离子以相同的速率从同一位置,沿垂直于电场方向飞入匀强电场中,所有离子的运动轨迹都是一样的,这说明所有粒子 ()A.都具有相同的质量B.都具有相同的电荷量C.具有相同的比荷D.都是同一元素的同位素解析:若运动轨迹相同,则水平位移相同,偏转距离y也应相同.偏转距离y=qE2mlv02=qEl22m答案:C11.图甲为示波管的原理图.如果在电极YY'之间所加的电压按图乙所示的规律变化,在电极XX'之间所加的电压按图丙所示的规律变化,则在荧光屏上会看到的图形是 ()甲乙丙ABCD解析:在示波管中,若fY=fX,呈现一个完整波形;若fY=2fX,则呈现两个波形,即呈现波形的个数n=fYfX.本题中,在t=0时刻UX负值最大,所以在x方向上向负半轴偏转的电子离原点最远,而UY=0,在y轴没有偏转,选项A、C错误.由UY答案:B【挑战创新】12.如图所示,长为l的平行金属板水平放置,两极板带等量的异种电荷,板间形成匀强电场.一个电荷量为+q、质量为m的带电粒子以初速度v0紧贴上板垂直于电场线的方向进入该电场,而后刚好从下板边缘射出,射出时其末速度恰与下板的夹角θ=30°.不计粒子重力,求:(1)粒子的末速度大小;(2)匀强电场的电场强度大小;(3)两板间的距离.解析:(1)粒子在平行金属板间做类