2019年高考物理总复习 6-5带电粒子在匀强电场中的运动训练试题 新人教版.doc

2019年高考物理总复习 6-5带电粒子在匀强电场中的运动训练试题 新人教版1(单选) 如图所示，一价氢离子(H)和二价氦离子(He)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们()A同时到达屏上同一点B先后到达屏上同一点C同时到达屏上不同点D先后到达屏上不同点解析一价氢离子(H)和二价氦离子(He)的比荷不同，经过加速电场的末速度不同，因此在加速电场及偏转电场的时间均不同，但在偏转电场中偏转距离相同，所以会先后打在屏上同一点，选B项答案B2(单选) 如图所示，从炽热的金属丝漂出的电子(速度可视为零)，经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场电场的重力不计在满足电子能射出偏转电场的条件下，下述四种情况下，一定能使电子的偏转角变大的是()A仅将偏转电场极性对调B仅增大偏转电极间的距离C仅增大偏转电极间的电压D仅减小偏转电极间的电压解析设加速电场电压为U0，偏转电压为U，极板长度为L，间距为d，电子加速过程中，由U0q，得v0，电子进入偏转电场后做类平抛运动，时间t，a，vyat，tan，由此可判断C项正确答案C3(多选) 如图所示，一电荷量为q的带电粒子以一定的初速度由P点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直粒子从Q点射出电场时，其速度方向与电场线成30角已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，不计重力作用，设P点的电势为零则下列说法中正确的是()A带电粒子在Q点的电势能为qUB带电粒子带负电C此匀强电场的电场强度大小为ED此匀强电场的电场强度大小为E解析根据带电粒子的偏转方向，可判断B项错误；因为P、Q两点的电势差为U，电场力做正功，电势能减少，而P点的电势为零，所以A项正确；设带电粒子在P点时的速度为v0，在Q点建立直角坐标系，垂直于电场线为x轴，平行于电场线为y轴，由曲线运动的规律和几何知识，求得带电粒子在y轴方向的分速度为vyv0.带电粒子在y轴方向上的平均速度为y；带电粒子在y轴方向上的位移为y0，带电粒子在电场中的运动时间为t，y0t，dv0t，得y0，由E，得E，C项正确，D项错误答案AC4(单选) 如图所示，示波器的示波管可视为加速电场与偏转电场的组合，若已知加速电压为U1，偏转电压为U2，偏转极板长为L，极板间距为d，且电子被加速前的初速度可忽略，则关于示波器灵敏度即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量()与加速电场、偏转电场的关系，下列说法中正确的是()AL越大，灵敏度越高Bd越大，灵敏度越高CU1越大，灵敏度越高 DU2越大，灵敏度越高解析偏转位移yat2()2，灵敏度，故A项正确，B、C、D项错误答案A5(多选) (xx课标全国)如图所示，平行板电容器的两个极板与水平面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A所受重力与电场力平衡 B电势能逐渐增加C动能逐渐增加 D做匀变速直线运动解析带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，一是重力mg，方向竖直向下；二是电场力FEq，方向垂直于极板向上，因二力均为恒力，又已知带电粒子做直线运动，所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上，根据牛顿第二定律可知，该粒子做匀减速直线运动，选项D正确，选项A、C错误；从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，选项B正确答案BD6(单选) 一个带负电荷量为q、质量为m的小球，从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动现在竖直方向上加如图所示的匀强电场，若仍从A点由静止释放该小球，则()A小球不能通过B点B小球仍恰好能通过B点C小球能通过B点，且在B点与轨道之间压力不为0D以上说法都不对解析小球从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动，则mgm，mg(h2R)mv；加匀强电场后仍从A点由静止释放该小球，则(mgqE)(h2R)mv，联立解得mgqEm，满足小球恰好能通过B点的临界条件，选项B正确答案B7(多选)如图甲所示，三个相同的金属板共轴排列，它们的距离与宽度均相同，轴线上开有小孔，在左边和右边两个金属板上加电压U后，金属板间就形成匀强电场；有一个比荷1.0102 C/kg的带正电的粒子从左边金属板小孔轴线A处由静止释放，在电场力作用下沿小孔轴线射出(不计粒子重力)，其vt图象如图乙所示，则下列说法正确的是()A右侧金属板接电源的正极B所加电压U100 VC乙图中的v22 m/sD通过极板间隙所用时间之比为1(1)解析带正电的粒子在电场力作用下由左极板向右运动，可判断右侧金属板接电源负极，A选项错误由vt图象可知，00.5 s带电粒子的加速度a2 m/s2，两板间距离dat20.25 m，由Eqma，得E200 V/m，U2Ed100 V，B选项正确可将粒子在两个极板间隙间的运动看成是初速度为零的连续的匀加速运动，两间隙距离相等，则有t1t21(1)，D选项正确v1v21，将v11.0 m/s代入，得v2 m/s，C选项错误答案BD8.如图所示，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止重力加速度取g，sin370.6，cos370.8.求：(1)水平向右电场的电场强度；(2)若将电场强度减小为原来的1/2，小物块的加速度是多大；(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能解析(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，示意图如图所示，则有FNsin37qEFNcos37mg由可得E(2)若电场强度减小为原来的，即E由牛顿第二定律，得mgsin37qEcos37ma可得a0.3g(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理，得mgLsin37qELcos37Ek0可得Ek0.3mgL答案(1)(2)0.3g(3)0.3mgL9. 如图所示，绝缘光滑轨道AB部分是倾角为30的斜面，AC部分为竖直平面上半径为R的圆轨道，斜面与圆轨道相切整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中现有一个质量为m的小球，带正电荷量为q，要使小球能安全通过圆轨道，在O点的初速度应满足什么条件？解析小球先在斜面上运动，受重力、电场力和支持力，然后在圆轨道上运动，如图所示，类比重力场，将电场力与重力的合力视为等效重力mg，大小为mg，tan，得30，等效重力的方向与斜面垂直指向右下方，小球在斜面上匀速运动要使小球能安全通过圆轨道，在圆轨道的等效“最高点”(D点)要满足等效重力刚好提供向心力，即有mg因30与斜面的倾角相等，由几何关系，可知2R令小球以最小初速度v0运动，由动能定理，知2mg2Rmvmv解得v0，因此要使小球安全通过圆轨道，初速度应为v答案v10. 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间夹角的正切值tan；(3)粒子打到屏上的点P到O点的距离x.解析(1)根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入到打到屏上所用的时间t(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，得粒子在电场中的加速度为a所以vya所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tan(3)方法一设粒子在电场中的偏转距离为y，则ya()2又xyLtan，解得x方法二xvyy方法三由，得x3y答案(1)(2)(3)11. 绝缘光滑水平面内有一圆形有界匀强电场，其俯视图如图所示，图中xOy所在平面与光滑水平面重合，场强方向与x轴正向平行，电场的半径为R m，圆心O与坐标系的原点重合，场强E2 N/C，一带电量q1105 C，质量m1105 kg的粒子，由坐标原点O处以速度v01 m/s沿y轴正方向射入电场，求：(1)粒子在电场中运动的时间；(2)粒子出射点的位置坐标；(3)粒子射出时具有的动能解析(1)粒子沿x轴负方向做匀加速运动，加速度为a，则有Eqma，xat2沿y轴方向做匀速运动，有yv0tx2y2R2解得t1 s(2)设粒子射出电场边界的位置坐标为(x1，y1)，则有x1at21 m，y1v0t1 m，即为(1 m,1 m)(3)射出时由动能定理，得Eqx1Ekmv代入数据，解得Ek2.5105 J答案(1)1 s(2)(1 m,1 m)(3)2.5105 J12. 如图所示，两块平行金属板竖直放置，两板间的电势差U1.5103 V(仅在两板间有电场)，现将一质量m1102 kg、电荷量q4105 C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h20 cm的地方以初速度v04 m/s水平抛出，小球恰好从左板的上边缘进入电场，在两板间沿直线运动，从右板的下边缘飞出电场，g取10 m/s2.求：(1)金属板的长度L；(2)小球飞出电场时的动能Ek.解析(1)小球到达左板上边缘时的竖直分速度vy2 m/s设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为，则tan2小球在电场中沿直线运动，所受合力方向与运动方向相同，设板间距为d，则tanL，解得L0.15 m(2)进入电场前v1电场中运动过程qUmgLEkmv联立解得Ek0.175 J答案(1)0.15 m(2)0.175 J13(2011福建) 反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动已知电场强度的大小分别是E12.0103 N/C和E24.0103 N/C，方向如图所示，带电微粒质量m1.01020 kg，带电荷量q1.0109C，A点距虚线MN的距离d11.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应求：(1)B点距虚线MN的距离d2；(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t.解析(1)带电微粒由A运动到B的过程中，由动能定理，有|q|E1d1|q|E2d20由式，解得d2d10.50 cm(2)设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律，有|q|E1ma1|q|E2ma2设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1、t2，由运动学公式，有d1a1td2a2t又tt1t2由式，解得t1.5108 s答案(1)0.50 cm(2)1.5108 s14(xx全国) 如图所示，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点现给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为Q和Q，此时悬线与竖直方向的夹角为.再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到，且小球与两极板不接触求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量解析设电容器电容为C.第一次充电后两极板之间的电压为U两极板之间电场的场强为E式中d为两极板间的距离按题意，当小球偏转角1时，小球处于平衡状态设小球质量为m，所带电荷量为q，则有Tcos1mgTsin1qE式中T为此时悬线的张力联立式，得tan1设第二次充电使正极板上增加的电荷量为Q，此时小球偏转角2，则tan2联立式，得代入数据，解得Q2Q答案2Q