人教版高中物理必修第三册第十章静电场中的能量10-5带电粒子在电场中的运动练习含答案

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.右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.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.静电喷印原理的简图如图所示,在喷嘴和收集板之间施加高压电源后,电场分布如图中虚线所示.喷嘴处的液滴受到各方面力的共同作用形成泰勒锥,当静电力增大到某一值时,液滴从泰勒锥尖端射出形成带电雾滴,落在收集板上,则此过程中雾滴()A.动能减小 B.速度不变C.电势能减小 D.加速度增大解析:由于液滴带负电,落到收集板的过程中,静电力做正功,动能增大,速度增大,电势能减小,故选项A、B错误,选项C正确;由题图可知从喷嘴到收集板,电场线逐渐稀疏,电场强度减小,根据静电力F=qE可知,静电力变小,因此雾滴的加速度减小,故选项D错误.答案:C7.(多选)如图所示,氕(11H)和氘(12H)两种原子核由静止经同一加速电场加速后,沿A.离开加速电场时,动能相等B.离开加速电场时,动量相等C.离开偏转电场后,在感光纸上留下1个感光点D.离开偏转电场后,在感光纸上留下2个感光点解析:粒子在电场中做匀加速直线运动,有qU1=12mv02,粒子在偏转电场中做类平抛运动,有L=v0t,y=12at2,a=qU2md,v=v02+(at)2,tanθ=atv0,解得y=U2答案:AC【拓展提高】8.有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示,其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒,此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场,再经偏转电场后打到纸上,显示出字符,现为了使打在纸上的字迹缩小,下列措施可行的是()A.增大墨汁微粒所带的电荷量B.减小墨汁微粒的质量C.减小墨汁微粒的喷出速度D.减小偏转极板间的电压解析:微粒以一定的初速度垂直射入偏转电场做类平抛运动,则水平方向有l=v0t,竖直方向有y=12at2,加速度a=qUmd,解得y=qUl22mdv02.要缩小字迹,就要减小微粒通过偏转电场的偏转位移y,由上式分析可知,采用的方法有:减小电荷量q、增大墨汁微粒的质量m、增大墨汁微粒进入偏转电场时的初速度答案:D9.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,所以有答案: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,这说明所有离子()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:C【挑战创新】11.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平抛运动,把射出极板的速度分解,如图所示,