专题04+带电粒子在电场中的运动（精练）-2019年高考物理双基突破（二）

专题04+带电粒子在电场中的运动（精练）-2019年高考物理双基突破（二）

1．如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，保持两极间电压不变，则A．当减小两板间的距离时，速度v增大B．当减小两极间的距离时，速度v减小C．当减小两极间的距离时，速度v不变D．当减小两极间的距离时，电子在两极间运动的时间变长【答案】C2．（多选）如图所示，在真空中A、B两块平行金属板竖直放置并接入电路。调节滑动变阻器，使A、B两板间的电压为U时，一质量为m、电荷量为－q的带电粒子，以初速度v0从A板上的中心小孔沿垂直两板的方向射入电场中，恰从A、B两板的中点处沿原路返回，不计重力，则下列说法正确的是A．使初速度变为2v0时，带电粒子恰能到达B板B．使初速度变为2v0时，带电粒子将从B板中心小孔射出C．使初速度v0和电压U都增加为原来的2倍时，带电粒子恰能到达B板D．使初速度v0和电压U都增加为原来的2倍时，带电粒子将从B板中心小孔射出【答案】BC 速度变为v0；或使A、B两板间的电压变为U；或使初速度v0和电压U都增加到原来的2倍，故B、C正确，A、D错误。6．（多选）如图甲，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。t＝0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0～时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是A．末速度大小为v0B．末速度沿水平方向C．重力势能减少了mgdD．克服电场力做功为mgd【答案】BC7．如图所示，六面体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD面带正电，EFGH面带负电。从小孔P沿水平方向以相同速度射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C，最后分别落在1、2、3三点。则下列说法正确的是 A．三个液滴在真空盒中都做平抛运动B．三个液滴的运动时间不一定相同C．三个液滴落到底板时的速率相同D．液滴C所带电荷量最多【答案】D8．（多选）如图的阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑。如果只逐渐增大M1M2之间的电势差，则A．在荧屏上的亮斑向上移动B．在荧屏上的亮斑向下移动C．偏转电场对电子做的功增大D．偏转电场的电场强度减小【答案】C【解析】电子束在偏转电场中做类平抛运动，沿垂直电场方向做匀速运动，故在电场中运动时间不变。电子在偏转电场中受向上的电场力，故向上偏转，A项正确，B项错误；沿电场方向上，电子束做匀变速直线运动，两板间电压增大，偏转电场的场强增大，D项错误；电子所受电场力增大，因此加速度增大，由位移规律可知，电子在电场中侧移量增大，由功的定义式可知，电场力做功增大，C项正确。9．（多选）如图所示，在正方形ABCD区域内有平行于AB边的匀强电场，E、F、G、H是各边中点，其连线构成正方形，其中P点是EH的中点。一个带正电的粒子（不计重力）从F点沿FH 方向射入电场后恰好从D点射出。下列说法正确的是A．粒子的运动轨迹一定经过P点B．粒子的运动轨迹一定经过PE之间某点C．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由E、D之间某点（不含E、D）射出正方形ABCD区域D．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E点射出正方形ABCD区域【答案】BD10．（多选）如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，断开电源，带电小球以速度v0水平射入电场，且沿下板边缘飞出。若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0从原处飞入，则带电小球A．将打在下板中央B．仍沿原轨迹运动由下板边缘飞出C．不发生偏转，沿直线运动D．若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央【答案】BD【解析】由题意可知电容器所带电荷量不变，因E＝＝＝，所以上板上移一小段距离，电容器产生的场强不变，以相同速度入射的小球仍将沿原轨迹运动由下板边缘飞出，选项B正确，A、C错误；若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央，选项D正确。11 ．如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b。不计空气阻力，则下列说法正确的是A．小球带负电B．电场力跟重力平衡C．小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减少D．小球在运动过程中机械能守恒【答案】B12．（多选）美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量。如图，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电。现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则A．油滴带电荷量为B．电容器的电容为C．将极板M向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动D．将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动【答案】ABC【解析】 由题意知油滴受到的电场力方向竖直向上，又因上极板带正电，故油滴带负电荷，设油滴带电荷量为q，则极板带电荷量为Q＝kq，由qE＝mg、U＝Ed、Q＝CU，联立解得q＝，C＝，选项A、B正确；当两极板间距离d减小时，板间场强E＝增大，电场力大于重力，油滴将向上运动，选项C正确；当两极板间距离d增大时，板间场强E＝减小，重力大于电场力，油滴将向下运动，选项D错误。13．（多选）有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的小球，从左上同一点以相同的水平速度先后射入匀强电场中，A、B、C三个小球的运动轨迹如图所示，A、B小球运动轨迹的末端处于同一竖直线上，则如图运动轨迹对应的过程A．小球A带负电，B不带电，C带正电B．三小球运动的时间tA＝tB＜tCC．小球B和小球C的末动能可能相等D．小球A和小球C的电势能变化绝对值可能相等【答案】AD14．（多选）如图所示，一个电荷量为－Q（Q＞0）的点电荷甲，固定在粗糙绝缘水平面上的O点，另一个电荷量为＋q（q＞0）、质量为m的点电荷乙，从A点以初速度v0沿它们的连线向甲运动，到B点时速度减小到最小值v。已知点电荷乙与水平面间的动摩擦因数为μ，A、B间距离为L0，静电力常量为k，则下列说法中正确的是 A．O、B间的距离为B．在点电荷甲产生的电场中，B点的场强大小为C．点电荷乙在A点的电势能小于在B点的电势能D．在点电荷甲产生的电场中，A、B间的电势差UAB＝【答案】AB【解析】因点电荷乙到B点时速度减小到最小值v，说明加速度为零，有k＝μmg，解得r＝，A对；联立点电荷场强公式得E＝k＝，B对；点电荷乙由A点向B点运动过程中，电场力对点电荷乙做正功，点电荷乙的电势能必减少，C错；点电荷乙从A点到B点过程中，由动能定理可知W－μmgL0＝mv2－mv，此过程中电场力对点电荷乙做功为W＝qUAB，联立可得UAB＝，D错。15．如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L、电场强度为E的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏。现有一电荷量为＋q、质量为m的带电粒子，重力不计，以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O。试求：（1）粒子从射入到打到屏上所用的时间；（2）粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向夹角的正切值tanα；（3）粒子打在屏上的点P到O点的距离x。【答案】（1）（2）（3）（2）设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为vy，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a＝所以vy＝a＝ 所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向夹角的正切值为tanα＝＝。（3）解法一　设粒子在电场中的偏转距离为y，则y＝a（）2＝·又x＝y＋Ltanα，解得：x＝解法二　x＝y＋vy＝解法三　由y＝a（）2＝，＝得：x＝3y＝。15．如图，竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为R，下端与光滑绝缘水平面平滑连接，整个装置处于方向竖直向上的匀强电场E中。一质量为m、带电荷量为＋q的物块（可视为质点），从水平面上的A点以初速度v0水平向左运动，沿半圆形轨道恰好通过最高点C，场强大小E<，g为重力加速度。（1）试分析说明物块在AB段做什么性质的运动；（2）试计算物块在AC段运动过程中克服摩擦力做的功；（3）证明物块从离开轨道到落回水平面的水平距离与场强E大小无关，且为一常量。【答案】（1）匀速直线运动（2）mv02＋（Eq－mg）R（3）见解析（3）物块离开半圆形轨道后做类平抛运动，水平方向有x＝vCt④竖直方向有2R＝（g－）·t2⑤由①④⑤式联立解得x＝2R⑥因此，物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E无关，大小为2R。 16．质谱仪可对离子进行分析。如图，在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生电荷量为q、质量为m的正离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区，到达探测器。已知a、b板间距为d，极板M、N的长度和间距均为L，a、b间的电压为U1，M、N间的电压为U2。不计离子重力及进入a板时的初速度。求：（1）离子从b板小孔射出时的速度大小；（2）离子自a板小孔进入加速电场至离子到达探测器的全部飞行时间；（3）为保证离子不打在极板上，U2与U1应满足的关系。【答案】（1）（2）（2d＋L）（3）U2＜2U1