1、高考资源网（） 您身边的高考专家课时素养评价 九带电粒子在电场中的运动(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)1.对公式v=的适用条件,下列说法中正确的是()A.只适用于匀强电场中,v0=0的带电粒子被加速B.只适用于匀强电场中,粒子运动方向与场强方向平行的情况C.只适用于匀强电场中,粒子运动方向与场强方向垂直的情况D.适用于任何电场中,v0=0的带电粒子被加速【解析】选D。对于题给公式,是对于初速度为零的情况推导出来的,又电场力做功仅决定于带电粒子在场中的起点和终点两个位置电势的差值,和电场是匀强电场还是非匀强电场无关,故D正确。2.电子以初速度v0沿垂直场强方向射入
2、两平行金属板中间的匀强电场中,现增大两板间的电压,但仍使电子能够穿过平行板间,则电子穿越平行板所需要的时间()A.随电压的增大而减小B.随电压的增大而增大C.若加大两板间距离,时间将减小D.与电压及两板间距离均无关【解析】选D。电子在平行板间做类平抛运动,运动的时间等于沿初速度方向做匀速运动的时间,因为水平速度不变,所以电子穿越平行板所需要的时间与电压及两极板间的距离均无关,D正确。3.如图所示,倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面的夹角为 ,极板间距为d,带负电的微粒质量为m、带电量为q,从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入,沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出,则:()A.微粒到达B点
3、时动能为mB.微粒的加速度大小等于gsinC.微粒从A点到B点的过程电势能减少D.两极板的电势差UMN=【解析】选D。由题分析可知,微粒做匀减速直线运动,动能减小,故A错误;由题分析可知,tan=得a=gtan,故B错误;微粒从A点到B点的过程电场力做负功,电势能增加qEsin=,故C错误;微粒的电势能增加量E=,又E=qU,得到两极板的电势差UMN=,故D正确。4.如图所示,质子H)和粒子He)以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子重力不计),则质子和粒子射出电场时的侧向位移y之比为()A.11B.12C.21D.14【解析】选B。粒子进入偏转电场后,沿初速度方向做匀速直线运动,沿电场力方向做
4、初速度为零的匀加速直线运动,加速度a=,运动时间t=,粒子射出电场时的侧向位移y=at2=,故侧向位移之比=,选项B正确。5.如图所示,静止的电子在加速电压为U1的电场的作用下从O经P板的小孔射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压U2的作用下偏转一段距离。现使U1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,应该()A.使U2加倍B.使U2变为原来的4倍C.使U2变为原来的倍D.使U2变为原来的倍【解析】选A。设平行金属板间距离为d,板长为l,电子在加速电场中运动时,由动能定理得:eU1=m垂直进入平行金属板间的电场做类平抛运动,则有水平方向:l=v0t,竖直方向:y=at2,vy=at,又a
5、=,tan=联立以上各式得:偏转距离y=, tan=现使U1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,偏转距离y和偏转角度tan都不发生变化,则必须使U2加倍,A正确。6.示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况,其核心部件是示波管,其原理图如下, XX为水平偏转电极, YY为竖直偏转电极。以下说法正确的是()A.XX加图3波形电压、YY不加信号电压,屏上在两个位置出现亮点B.XX加图2波形电压、YY加图1波形电压,屏上将出现两条竖直亮线C.XX加图4波形电压、YY加图2波形电压,屏上将出现一条竖直亮线D.XX加图4波形电压、YY加图3波形电压,屏上将出现图1所示图线【解析】选A。XX加图3波形电
6、压、YY不加信号电压,则电子将在两个不同方向的电压一定的电场中运动发生,两个大小相同方向相反的位移,故在屏上水平方向的两个位置出现亮点,选项A正确; XX加图2波形电压、YY加图1波形电压,屏上将出现一条竖直亮线,选项B错误; XX加图4波形电压、YY加图2波形电压,屏上将出现一条水平亮线,选项C错误;XX加图4波形电压、YY加图3波形电压,屏上将出现图3所示图线,选项D错误;故选A。二、计算题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(14分)如图所示,竖直放置的两金属板之间加电压U1=1 000 V,在其右侧有两个水平正对放置的平行金属极板,板长L
7、=10 cm,相距d=5 cm,两极板间加U2=100 V的偏转电压。从左极板的小孔处静止释放一带电粒子,该粒子的质量m=8.010-30kg,电荷量q=6.410-18 C,粒子从小孔S射入偏转电场,并能从右端射出,忽略金属极板边缘对电场的影响,不计粒子的重力。求:(1)粒子射入偏转电场时的速度大小v;(2)粒子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y。【解析】(1)带电粒子在加速电场中运动时,由动能定理得:qU1=mv2解得v=4107 m/s;(2)带电粒子在偏转电场中运动时间为:t=由牛顿第二定律得 a=竖直方向上侧移量 y=at2由以上三式得:y=代入数据解得:y=510-3 m。答案:
8、(1)4107 m/s(2)510-3 m8.(16分)两个半径均为R的圆形平板电极,平行正对放置,相距为d,极板间的电势差为U,板间电场可以认为是匀强电场。一个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达负极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为e,质子和中子的质量均视为m,忽略重力和空气阻力的影响,求:(1)极板间的电场强度E的大小。(2)粒子在极板间运动的加速度a的大小。(3)粒子的初速度v0的大小。【解析】(1)极板间场强大小E=。(2)粒子电荷为2e,质量为4m,所受静电力F=2eE=粒子在极板间运动的加速度大小a=。(3)由d=at2,得t=2d,v0= 。答案:(
9、1)(2)(3) (15分钟40分)9.(6分)(多选)图为示波管中电子枪的原理示意图,示波管内被抽成真空。A为发射电子的阴极,K为接在高电势点的加速阳极,A、K间电压为U,电子离开阴极时的速度可以忽略,电子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v。下面的说法正确的是()A.如果A、K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速度仍为vB.如果A、K间距离减半而电压仍为U,则电子离开K时的速度变为C.如果A、K间距离不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为vD.如果A、K间距离不变而电压减半,则电子离开K时的速度变为【解析】选A、C。电子在两个电极间加速电场中进行加速,由动能定理eU=mv2-0
10、得v= ,当电压不变,A、K间距离变化时,不影响电子的速度,故A正确,B错误;电压减半,则电子离开K时的速度为v,故C正确,D错误。10.(6分)(多选)如图所示,氕、氘、氚的原子核自初速度为零经同一电场加速后,又经同一匀强电场偏转,最后打在荧光屏上,那么()A.经过加速电场的过程中,电场力对氚核做的功最多B.经过偏转电场的过程中,电场力对三种核做的功一样多C.三种原子核打在屏上的速度一样大D.三种原子核都打在屏的同一位置上【解析】选B、D。同一加速电场、同一偏转电场,三种原子核带电荷量相同,故在同一加速电场中电场力对它们做的功都相同,在同一偏转电场中电场力对它们做的功也相同,A错误,B正确;
11、由于质量不同,所以三种原子核打在屏上的速度不同,C错误;再根据偏转距离公式或偏转角公式y=,tan =知,与带电粒子无关,D正确。11.(6分)(2019江苏高考)一匀强电场的方向竖直向上,t=0时刻,一带电粒子以一定初速度水平射入该电场,电场力对粒子做功的功率为P,不计粒子重力,则P-t关系图像是()【解析】选A。带电粒子水平射入匀强电场中,带电粒子所受的电场力F不变,加速度a=恒定,粒子在电场的方向上做初速度为零的匀加速运动,vy=at=t,故电场力对粒子做功的功率P=Fvy=t,即电场力对粒子做功的功率与时间成正比关系,所以选项A正确,B、C、D错误。12.(22分)如图甲所示,水平放置
12、的平行金属板A、B间距为d=20 cm,板长L=30 cm,在金属板的左端竖直放置一带有小孔的挡板,小孔恰好位于A、B中间,距金属板右端x=15 cm处竖直放置一足够大的荧光屏。现在A、B板间加如图乙所示的方波形周期电压,有大量质量m=1.010-7 kg,电荷量q=2.010-2 C的带正电粒子以平行于金属板的速度v0=1.0104 m/s持续射向挡板。已知U0=1.0102 V,粒子重力不计,求:(1)粒子在电场中的运动时间。(2)t=0时刻进入的粒子离开电场时在竖直方向的位移大小。(3)撤去挡板后荧光屏上的光带宽度。【解析】(1)粒子的水平分速度不变,则在电场中的运动时间t=310-5
13、s;(2)在0210-5 s内粒子在竖直方向做匀加速运动;在210-5310-5 s内粒子在竖直方向做匀减速运动。加速度大小为a=1108 m/s2,离开电场时竖直方向位移y=a()2+a-a()2=3.5 cm;(3)粒子在电场中的运动时间等于电场变化的周期,故撤去挡板后,粒子离开电场的速度都相同t=(3n+2)10-5 s(n=0,1,2,)时刻进入的粒子,向上偏转的距离最大粒子先向上偏转做类平抛运动,竖直方向的位移大小为y1=a()2=0.5 cm;再做类平抛运动的逆运动,竖直方向的位移大小为y1,最后向下偏转做类平抛运动,竖直方向的位移大小为y1,故初始位置距A板1 cm处的粒子有最大的向上偏转距离0.5 cm,则电场右侧有粒子射出的范围为A板下0.5 cm处到B板之间,共19.5 cm宽;根据粒子离开电场时的速度相同,可知粒子打在荧光屏上产生的光带宽度为l=19.5 cm。答案:(1)310-5 s(2)3.5 cm(3)19.5 cm关闭Word文档返回原板块- 10 - 版权所有高考资源网