《人教版高中物理选修3-1 第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动 测试》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修3-1 第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动 测试（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9节 带电粒子在电场中的运动一、选择题：在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确。1如图1所示，一束带电粒子（不计重力）垂直电场方向进入偏转电场，试讨论以下情况中，粒子应具备什么条件下才能得到相同的偏转距离y和偏转角（U、d、L保持不变）（）图1A进入偏转电场的速度相同B进入偏转电场的动能相同C进入偏转电场的动量相同D先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场2如图2所示，一束一价正离子流垂直于电场方向进入匀强电场，若它们飞出电场的偏向角相同，则可断定它们进入电场时（）图2A一定具有相同的质量B一定具有相同的速度C一定具有相同的动能D一定具有相同的动量3如图3示，两平行金属板竖直放置，左极板
2、接地，中间有小孔。右极板电势随时间变化的规律如图所示。电子原来静止在左极板小孔处，不计重力作用。下列说法中，正确的是（）A从t0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上t图3U0-U0T2TOB从t0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C从tT/4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D从t3T/8时刻释放电子，电子必将打到左极板上图4EP1P2O4一带正电的小球，系于长为的不可伸长的轻线一端，线的另一端固定在O点，它们处在匀强电场中，电场的方向水平向右，场强的大小为E。已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力。现先把小球拉到图中的P1处，使轻线拉直，并在场强方向平行
3、，然后由静止释放小球。已知小球在经过最低点的瞬间，因受线的拉力作用，其速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化，则小球到达与P1点等高的P2点时速度的大小为（ ）A B C D05如图5示，K为灯丝，通电加热后可发射电子，A为有中心小孔O1的金属板，A、K间加有电压U1，可使电子加速，C、D为相互平行的金属板，MN为荧光屏，当C、D间不加电压时，电子束打在荧光屏的O2点；当C、D之间加有电压U2时，电子束打在荧光屏上另外一点P，欲使P点距O2再近一点，以下哪些措施是可行的（ ）图5A增大A、K之间距离B增大电压U1C增大C、D之间距离D增大电压U26如图6所示，A、B是一对平行的金属板。在两板
4、间加上一周期为T的交变电压U。A板的电势A0，B板的电势B随时间的变化规律为：在0到T/2的时间内，B0（正的常数）；在T/2到T的时间内，B0；在T到3T/2的时间内，B0；在3T/2到2T的时间内。B0，现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内。设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则（）图6UA若电子是在t0时刻进入的，它将一直向B板运动B若电子是在tT/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上C若电子是在t3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上D若电子是在tT/2时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动二、填空、实验题：
5、把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。OEv0图77如图7所示，在光滑水平面上的O点系一长为的绝缘细线，线的另一端系一质量为m、带电量为q的小球，当沿细线方向加上场强为E的匀强电场后，小球处于平衡状态，现给小球一垂直于细线的初速度v0使小球在水平面上开始运动，若v0很小，则小球第一次回到平衡位置所需时间为_。8来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800 kV的直线加速器加速，形成电流强度为1 mA的细柱形质子流，已知质子电荷量e1.601019 C，这束质子流每秒打在靶上的质子数为_，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相
6、等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1n2_。AE图8OB9如图8所示，匀强电场方向水平向右，场强E1.5106V/m，丝线长l40cm，上端系于O点，下端系质量为m1.0104kg，电荷量为q5.01010C的小球，将小球从最低点A由静止释放，则小球摆到最高点B时丝线与竖直方向的夹角为_。（g取10m/s2）三、计算题：解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。Om图910如图9示，在方向水平向右的匀强电场中，一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带正电的小球，另一端固定于O点。把小球拉起至细
7、线与场强平行，然后无初速解放。已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为。求：小球经过最低点时细线对小球的拉力。11真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中，若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放，运动中小球速度与竖直方向夹角为37（取sin370.6，cos370.8）。现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出。求运动过程中（1）小球受到的电场力的大小及方向；（2）小球从抛出点至最高点的电势能变化量；（3）小球的最小动量的大小及方向。12如图所示是示波器的示意图，竖直偏转电极的极板长L1=4cm，板间距离d=1cm。板右端距离荧光屏L2=18cm，（水平偏转
8、电极上不加电压，没有画出）电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是，电子电量，质量。(1)要使电子束不打在偏转电极上，加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过多大？(2)若在偏转电极上加的交变电压，在荧光屏竖直坐标轴上能观察到多长的线段？L1L2OOOd参考答案一、选择题：1【答案】D【点拨】偏转距离，偏转角。如果v0相同，还必须有比荷相同，y、才相同，A错误；如果相同，还必须有q相同，y、才相同，B错误；如果mv0相同，还必须有相同，y、才相同，C错误；设加速电压为U，由 ，可得：，所以，此时不论带电粒子的m、q如何，只要经过同一加速电场加速，再垂直进入同一偏转电场，y和都相同。D正确。2【答
9、案】C【点拨】因tan，质子和氘核的带电量q相同，只要mv02相同，或者说动能相同，就相同。3【答案】AC【点拨】从t0时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T/2，接着匀减速T/2，速度减小到零后，又开始向右匀加速T/2，接着匀减速T/2直到打在右极板上。电子不可能向左运动；如果两板间距离不够大，电子也始终向右运动，直到打到右极板上，A正确，B错误；从tT/4时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T/4，接着匀减速T/4，速度减小到零后，改为向左先匀加速T/4，接着匀减速T/4，即在两板间振动；如果两板间距离不够大，则电子在第一次向右运动过程中就有可能打在右极
10、板上，C正确；从t3T/8时刻释放电子，如果两板间距离不够大，电子将在第一次向右运动过程中就打在右极板上；如果第一次向右运动没有打在右极板上，那就一定会在第一次向左运动过程中打在左极板上，D错误。4【答案】B【点拨】小球的运动可分为三个过程：第一过程：小球沿直线做加速运动到达O点正下方的最低点。对于小球沿直线做加速运动到达O点正下方的最低点的过程，根据动能定理得： 。第二过程：小球在经过最低点的瞬间，因受线的拉力作用，其速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化，求得：。第三过程：小球在经过最低点后做圆周运动到达P2。设小球在经过最低点后做圆周运动到达P2时的速度为v，根据动能定理得：，由以上各
11、式解得：。B正确。5【答案】BC【点拨】经加速有：，由偏转规律得，偏转角的正切为：。带电粒子离开电场时速度的反向延长线交于极板的中点，根据几何关系知，欲使P点距O2再近点，即使tan减小，B、C正确。6【答案】AB【点拨】若电子在t0时刻进入，电子在0向B板加速，在T内，由对称性知电子在tT时恰减速至0，然后再重复前一周期内的运动，A正确；若电子在进入，在向B板加速，由对称性，在t时减速到0，在T内反向加速，T反向减速至0，再重复以上运动。粒子向B板运动距离大于反向向A板运动的距离，所以最后打在B板，B正确；同理可分析，在进入，电子会返回在A板小孔中穿出，C错误；在进入，进入以后即减速，因v0
12、很小，电子马上返回小孔射出，D错误。二、填空、实验题：7【答案】【点拨】小球沿场强方向的加速度为a，由于初速度v0很小，小球在水平面上做“类单摆运动”，周期2，题中所求时间为半周期。8【答案】6.251015；21【点拨】质子流每秒打在靶上的质子数为：n6.251015个；设质子在与质子源相距l和4l的两处的速度分别为v1、v2，则。极短的相等长度质子流中质子数之比为：。9【答案】74【点拨】根据等效重力场分析，由已知电场力FeqE0.75mg，摆动到平衡位置时丝线与竖直方向成37角，因此最大摆角为74。三、计算题：10【答案】【解析】由题给条件可知，小球受的电场力的方向水平向右。否则，带电小
13、球将不会沿图圆弧向下运动而是先沿电场力和重力的合力方向沿斜向下做匀加速直线运动。对全过程由动能定理得： mglcosqEl（1sin） qEOAvTmg当小球运动到最低点时，因电场力是水平力，所以不提供向心力，向心力是重力与拉力的合力，如图。根据向心力公式有Tmg 当小球由A摆至最低点B时，由动能定理mglqEl联立解得：T。11【答案】（1），水平向右；（2）减少；（3），与电场方向夹角为37，斜向上。【解析】（1）根据题设条件，电场力大小Femgtan37电场力的方向水平向右。（2）小球沿竖直方向做匀减速运动，根据运动学关系有：vyv0gt沿水平方向做初速度为0的匀加速运动，加速度为：ax小球上升到最高点的时间t此过程小球沿电场方向的位移为：sxaxt2电场力做功为WFxsx。故小球上升到最高点的过程中，电势能减少。（3）小球的水平速度vxaxt竖直速度vyv0gt小球的速度v由以上各式得出g2t22v0gt(v02v2)0解得，当t时，v有最小值：vmin。此时vx，vy，tan，即与电场方向夹角为37斜向上。小球动量的最小值为pminmvmin。最小动量的方向与电场方向夹角为37，斜向上。12 (1) U=91V (2) l=3cm
