贵州省贵阳市花溪清华中学2020学年高二物理上学期周末小测试题（实验班，含解析）

贵州省贵阳市花溪清华中学2020学年高二物理上学期周末小测试题（实验班，含解析）

贵州省贵阳市花溪清华中学2020学年高二上学期实验班周末小测（带点粒子在电场中的运动）物理试题 ‎ ‎1. 如图，在匀强电场E中，一带电粒子-q的初速度恰与电场线方向相同，则带电粒子-q在开始运动后，将 A. 沿电场线方向做匀加速直线运动 B. 沿电场线方向做变加速直线运动 C. 沿电场线方向做匀减速直线运动 D. 偏离电场线方向做曲线运动 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：负电荷受到的电场力与电场方向相反，所以粒子受到水平向左的电场力，大小恒定，与运动方向相反，所以沿电场线方向做匀减速直线运动，ABD错误C正确；‎ 考点：考查了带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】电荷在电场中受到的电场力的方向与电场线的方向相反，结合速度的方向，判断出粒子运动的性质、‎ ‎2. 两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图，OA=h，此电子具有的初动能是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：设出电子的初动能，末动能为零，极板间的电场，根据动能定理：，解得：，D正确；‎ 考点：考查了带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】应用动能定理应注意的几个问题（1）明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。（2）要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况（待求的功除外）。（3）有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待 ‎3. 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. 粒子 D. 钠离子 ‎【答案】A 考点：考查了带电粒子在电场中的加速 ‎【名师点睛】本题是电场加速运动问题，运用动能定理求出加速得到的速度是常用的思路，对于匀强电场，也可以由牛顿运动定律和运动学规律结合求解 ‎4. 如图，两极板与电源相连，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电磁入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的 A. 2倍 B. 4倍 C. D.‎ ‎【答案】C ‎.........‎ 考点：考查了带电粒子在电场中的偏转 ‎【名师点睛】根据题目所给的信息，找到粒子在竖直方向位移表达式，讨论速度的变化对竖直方向的位移的影响即可解决本题．‎ ‎5. 如图，电子在电势差为的电场中加速后，垂直进入电势差为的偏转电场，在满足电子能射出的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是 A. 变大，变大 B. 变小，变大 C. 变大，变小 D. 变小，变小 ‎【答案】B ‎【解析】根据动能定理：eU1=mv2‎ 在偏转电场中vy=at 且 而vy=at 则 若使偏转角变大即使tanθ变大，由上式看出可以增大U2，减小U1．故B正确，ACD错误；‎ 故选B．‎ 点睛：本题是带电粒子先加速后偏转问题，电场中加速根据动能定理求解获得的速度、偏转电场中类平抛运动的研究方法是运动的分解和合成，常规问题．‎ ‎6. 如图，有一带电粒子贴着A板沿水平方向输入匀强电场，当偏转电压为时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出：当偏转电压为时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】带点粒子在电场中做类似平抛运动，将合运动沿着平行平板和垂直平板方向正交分解，有 x=v0t y=at2‎ 解得 故，故选A．‎ ‎7. 一个电子（质量为kg，电荷量为C）以=的初速度沿着匀强电场的电场线方向飞入匀强电场，已知匀强电场的电场强度大小E=N/C，不计重力，求：‎ ‎（1）电子在电场中运动的加速度大小；‎ ‎（2）电子进入电场的最大距离；‎ ‎（3）电子进入电场最大距离的一半时的动能。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】试题分析：（1）电子沿着匀强电场的电场线方向飞入，仅受电场力作用，做匀减速运动，由牛顿第二定律，得：，‎ 得：‎ ‎（2）电子做匀减速直线运动．由运动学公式得：，得：．‎ ‎（3）根据动能定理可得，解得 考点：考查了带电粒子在电场中的偏转 ‎【名师点睛】带电粒子在电场中偏转问题，首先要正确的对带电粒子在这两种情况下进行正确的受力分析，确定粒子的运动类型．解决带电粒子垂直射入电场的类型的题，应用平抛运动的规律进行求解．此类型的题要注意是否要考虑带电粒子的重力，原则是：除有说明或暗示外，对基本粒子（例如电子，质子、α粒子、离子等），一般不考虑重力；对带点微粒，（如液滴、油滴、小球、尘埃等），一般要考虑重力 ‎8. 如图，带电粒子进入匀强电场中做类平抛运动，U，d，L，m，q，已知，请完成下列填空。‎ ‎（1）穿越时间；‎ ‎（2）末速度；‎ ‎（3）侧向位移____________，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则y与 ‎_________成正比，若以相同的动能射入，则y与__________成正比，若经相同的电压加速后射入，则，与m、q无关，随加速电压的增大而______，随偏转电压的增大而____________。‎ ‎（4）偏转角正切；‎ ‎【答案】 (1). （1） (2). （2） (3). （3）；； (4). 减小；增大 (5). （4）‎ ‎【解析】试题分析：（1）粒子在水平方向上做匀速直线运动，所以穿出时的水平位移为L，所以为 ‎（2）在电场方向做匀加速直线运动，所以穿出电场时的位移为，其中，则，根据动能定理，解得 ‎（3）侧向位移，对于不同的带电粒子若以相同的速度射入，则；若以相同的动能射入，；根据可知随加速电压的增大而减小，随偏转电压的增大而增大 ‎（4）因为，所以 考点：考查了带电粒子在电场中的偏转 ‎【名师点睛】带电粒子在电场中偏转问题，首先要正确的对带电粒子在这两种情况下进行正确的受力分析，确定粒子的运动类型．解决带电粒子垂直射入电场的类型的题，应用平抛运动的规律进行求解．此类型的题要注意是否要考虑带电粒子的重力，原则是：除有说明或暗示外，对基本粒子（例如电子，质子、α粒子、离子等），一般不考虑重力；对带点微粒，（如液滴、油滴、小球、尘埃等），一般要考虑重力 ‎9. 如图，A为粒子源，在A和极板B间的加速电压为，在两水平放置的平行带电板C、D间的电压为，现设有质量为m，电荷量为q的质子初速度为零，从A被加速电压加速后水平进入竖直方向的匀强电场，平行带电板的长度为L，两极板的距离为d，不计带电粒子的重力，求 ‎（1）带电粒子在射出B板时的速度；‎ ‎（2）带电粒子在CD极板间运动的时间；‎ ‎（3）带电粒子飞出CD电场时在竖直方向上发生的位移y。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】试题分析：（1）由动能定理得：W=qU1=‎ 则 ‎（2）离子在偏转电场中运动的时间t L =‎ ‎（3）设粒子在离开偏转电场时纵向偏移量为y 综合解得 考点：带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】本题关键明确粒子的运动性质，对应直线加速过程，根据动能定理列式；对于类似平抛运动过程，根据类似平抛运动的分运动公式列式求解；不难．‎ ‎10. 如图所示，有一电子（电荷量为e）经电压 加速后，进入两块间距为d，电压为U的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：‎ ‎（1）金属板AB的长度；‎ ‎（2）电场穿出电场时的动能。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】试题分析：（1）电子在加速电场中有eU1＝mv02‎ 在偏转电场中有，‎ 上述三式联立得AB板长 ‎（2）对电子全过程应用动能定理eU1＋eU2＝Ek 所以Ek＝e（U1＋U2）．‎ 考点：带电粒子在电场中的运动 ‎【名师点睛】电子先在加速电场中做匀加速直线运动，后在偏转电场中做类平抛运动，根据电子的运动的规律逐个分析即可。‎ ‎11. 一束初速度不计的电子流在经U=5000V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距离d=‎1.0cm，板长l=‎5.0cm，那么：‎ ‎（1）要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大的电压？‎ ‎（2）若在偏转电场右侧距极板L=‎2.5cm处放置一半径R=‎‎0.5cm 的光屏（中线过光屏中心且与光屏垂直），要使电子能从平行板间飞出，且打到光屏上，则两个极板上最多能加多大的电压？‎ ‎【答案】（1）400V．（2）200V．‎ ‎【解析】试题分析：（1）在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏转距离就越大．当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压．加速过程，由动能定理得：①‎ 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上作匀速运动②‎ 在垂直于板面的方向上作匀加速直线运动，加速度：③，偏转距离④能飞出的条件为⑤‎ 解①～⑤式得：‎ 即要使电子能飞出，所加电压最大为400V．‎ ‎（2）设此时电场内的偏移量为y，则由几何关系得 又因，，解得 即加在两极板上的电压最大不得超过200V 考点：考查了带电粒子在电场中的偏转 ‎【名师点睛】带电粒子在电场中偏转问题，首先要正确的对带电粒子在这两种情况下进行正确的受力分析，确定粒子的运动类型．解决带电粒子垂直射入电场的类型的题，应用平抛运动的规律进行求解．此类型的题要注意是否要考虑带电粒子的重力，原则是：除有说明或暗示外，对基本粒子（例如电子，质子、α粒子、离子等），一般不考虑重力；对带点微粒，（如液滴、油滴、小球、尘埃等），一般要考虑重力 ‎12. 如图所示，一束带电粒子（不计重力）垂直电场方向进入偏转电场，试讨论在与以下情况中，粒子应具有什么条件，才能得到相同的偏转距离y和偏转角，已知粒子的电荷量为q，质量为m，极板长度为，间距d，电势差为U，，d，U为定值，q、m为不定值，‎ ‎（1）以相同的初速度进入偏转电场；‎ ‎（2）以相同的初动能进入偏转电场；‎ ‎（3）先由同一电场直线加速后再进入偏转电场。‎ ‎【答案】（1）比荷相等；（2）电荷量q相等；（3）粒子的轨迹一定相同.‎ ‎【解析】试题分析：粒子做类似平抛运动，有：，，，，，，联立解得：①‎ ‎②‎ ‎（1）以相同的初速度v0进入偏转电场，根据①②，需要比荷相等；‎ ‎（2）以相同的初动能Ek0进入偏转电场，根据①②，需要电荷量q相等；‎ ‎（3）先由同一电场直线加入后再进入偏转电场，根据动能定理，有：‎ 则①式变为；②式变为；故粒子的轨迹一定相同；‎ 考点：考查了带电粒子在电场中的偏转 ‎【名师点睛】带电粒子在电场中偏转问题，首先要正确的对带电粒子在这两种情况下进行正确的受力分析，确定粒子的运动类型．解决带电粒子垂直射入电场的类型的题，应用平抛运动的规律进行求解．此类型的题要注意是否要考虑带电粒子的重力，原则是：除有说明或暗示外，对基本粒子（例如电子，质子、α粒子、离子等），一般不考虑重力；对带点微粒，（如液滴、油滴、小球、尘埃等），一般要考虑重力 ‎13. 如图，虚线左侧有一场强为的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为 的匀强电场，在虚线PQ右侧相距也为L处由一电场平行的屏，现将一电子（电荷量为e，质量为m）无初速度放入电场中的A点，最后打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O，求：‎ ‎（1）电子从释放到打到屏上所用的时间；‎ ‎（2）电子刚射出电场时的速度方向与AO连线夹角的正切值；‎ ‎（3）电子打到屏上的点P到O点的距离x。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】试题分析：（1）电子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为，时间为，由牛顿第二定律和运动学公式得：，‎ 电子进入电场时的速度为：③‎ 进入电场到屏水平方向做匀速直线运动，时间为：④‎ 电子从释放到打到屏上所用的时间为：⑤‎ 联立①→⑤求解得：；‎ ‎（2）设粒子射出电场时平行电场方向的速度为，由牛顿第二定律得：‎ 电子进入电场时的加速度为：⑥⑦⑧‎ 电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角的正切值为；⑨‎ 联立①②③⑥⑦⑧⑨得：⑩‎ ‎（3）带电粒子在电场中的运动轨迹如图所示：‎ 设电子打到屏上的点P到O点的距离y，根据上图有几何关系得：（11）‎ 联立⑩（11）得：．‎ 考点：带电粒子在匀强电场中的运动 ‎【名师点睛】本题考查带电粒子在电场中的加速和偏转，明确受力情况，根据力与运动关系找出运动规律即可求解。 ‎