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1、1 拼十年寒窗挑灯苦读不畏难；携双亲期盼背水勇战定夺魁。如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。 贵州省贵阳市花溪清华中学 2016-2017 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 贵州省贵阳市花溪清华中学 2016-2017 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
2、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. edh U edhU eU dh eUh d 【答案】D 【解析】试
3、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 Ek0E = U d 理：，解得：，D 正确； eEh = 0Ek0Ek0= eUh d 2 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
4、 C. 粒子 D. 钠离子 1 1H 2 1H 4 2HeNa + 【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 3 【名师点睛】根据题目所给的信息，找到粒子在竖
5、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 U1U2 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 U1U2U1U2 C. 变大，变小 D. 变小，变小 U1U2U1U2 【答案】B 【解析】根据动能定理：eU1=mv2 在偏转电场中 vy=at a = qU2 md 且t = L v 而 vy=at 则tan = vy v = U2L 2U1d 若使偏转角变大即使 tan 变大，由上式看出可以增大 U2，减小 U1故 B 正确，AC
6、D 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 U1 沿轨迹从两板正中间飞出：当偏转电压为时，带电粒子沿轨迹落到 B 板中间；设粒子 U2 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. U1 :U 2= 1:8U1 :U 2= 1:4 4 C. D. U1 :U 2= 1:2U1 :U 2= 1:1 【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
7、直平板方向正交分 解，有 x=v0t y=at2 a qU md 解得 U 2yv20md qx2 y x2 故，故选 A U1 U2 y1 x21: y2 x22 1 8 7. 一个电子（质量为kg，电荷量为C）以=的初速度沿着匀 9.1 10311.6 1019v04 107m/s 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 2 105 ，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） 3.5 1016m/s22.28 102m3.632 1016J 【
8、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：， qE = ma 得：a = qE m = 1.6 1019 2 105 9.1 1031 m/s2= 3.5 1016m/s2 （2）电子做匀减速直线运动由运动学公式得 ：，得 ： v02= 2axx = v02 2a = (4 107) 2 2 3.5 1016 = 2.28 102 m （3）根据动能定理可得，解得 qE x 2= Ek 1 2mv 2 0Ek= 3.632 1016J 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
9、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、 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 5 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 v0 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
10、入， U0 则，与 m、q 无关，随加速电压的增大而_，随偏转电压的增大而_。 y = UL2 4dU0 （4）偏转角正切； 【答案】 (1). （1） (2). （2） (3). （3）； t = L v0 v = q2U2L2 m2d2v20 + v20 qUL2 2mdv20 y q m y (4). 减小；增大 (5). （4） qtan = qUL mdv0 q2U2L2 m2d2v20 + v20 【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t = L v0 （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 y =
11、1 2at 2 a = qU md t = L v0 ，根据动能定理，解得 y = 1 2 qU md( L v0) 2 = qUL2 2mdv20 Eqy = 1 2mv 21 2mv 2 0v = q2U2L2 m2d2v20 + v20 （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 y = 1 2 qU md( L v0) 2 = qUL2 2mdv20 y q m 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 yqy = UL2 4dU0 大 （4）因为，所以 vy= at = qU md L v0= qUL mdv0 tan = qUL
12、 mdv0 q2U2L2 m2d2v20 + v20 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 6 示外，对基本粒子（例如电子，质子、 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 U1 间的电压为，现设有质量为
13、 m，电荷量为 q 的质子初速度为零，从 A 被加速电压加速后 U2U1 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） v = 2qU1 m L m 2qU1 U2L2 4dU1 【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
14、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 U0 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： 7 （1）金属板 AB 的长度； （2）电场穿出电场时的动能。 【答案】（1）（2） L = d 2U0 U e(U0+ U 2) 【解析】试题分析：（1）电子在加速电场中有 eU1mv02 在偏转电场中有， t = L v0 d 2= 1 2 eU2 mdt 2 上述三式联立得 AB
15、 板长 L = d 2U1 U2 （2）对电子全过程应用动能定理 eU1eU2Ek 所以 Eke（U1U2） 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
16、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： eU = 1 2mv 2 0 8 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上作匀速运动 l = v0t 在垂直于板面的方向上作匀加速直线运动，加速度 ：，偏转距离能飞出 a = F m= eU dm y = 1 2at 2 的条件为 y 1 2d 解式得：U 2Ud2 l2 = 2 5000 (1.0 102) 2 (5.0 102) 2= 4.0 102V 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
