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1、- 1 - 专题 07 带电粒子在电场中的运动1 (2017江西红色七校联考)如图所示,空间存在一匀强电场,其方向与水平方向间的夹 角为30,A、B与电场垂直,一质量为m,电荷量为q的带正电小球以初速度v 0 从A点水 平向右抛出,经过时间t小球最终落在C点,速度大小仍是v 0 ,且AB=BC,则下列说法中错 误的是( ) AAC满足AC= t B电场力和重力的合力方向垂直于AC方向 C此过程增加的电势能等于 mg 2 t 2 D电场强度大小为E= 【参考答案】AC 2 (2017河南天一大联考)如图所示,以直线AB为边界,上下存在场强大小相等、方向相 反的匀强电场在P点由静止释放一质量为m、
2、电荷量为q的带电小球,小球穿过AB边界时- 2 - 速度为 0 ,到达M点速度恰好减为零此过程中小球在AB上方电场中运动的时间实在下方 电场中运动时间的 已知重力加速度为g,不计空气阻力,则下列说法正确的是( ) A小球带正电 B电场强度大小是 CP点距边界线AB的距离为 D若边界线AB电势为零,则M点电势为 【参考答案】B 【点评】本题考查了动能定理和牛顿第二定律的综合运用,抓住小球在上方电场和下方电场 中运动的对称性入手分析求解- 3 - 3.(2016浙江效实中学期中)图a为示波管的原理图。如果在电极YY之间所加的电 压按图b所示的规律变化,在电极XX之间所加的电压按图c所示的规律变化,
3、则在荧光屏 上会看到的图形是( ) 【参考答案】B 4.(多选)(2016广州市综合测试)如图所示的阴极射线管,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M 1 M 2 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- 4 - 【参考答案】.AC 【名师解析】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
4、错误;电子所受电 场力增大,因此加速度增大,由位移公式可知,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。 5.示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,电子枪发射电子经过 加速后,通过偏转电极打在荧光屏上形成亮斑,如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑, 那么示波管中的( ) A极板x应带正电 B极板x应带正电 C极板y应带正电 D极板y应带正电 【参考答案】.AC 6如图所示为示波管的示意图,以屏幕的中心为坐标原点,建立如图所示的直角坐标系 xoy,当在XX这对电极上加上恒定的电压UXX=2V,同时在YY电极上加上恒定的电压 UYY=-1V时,荧光屏
5、上光点的坐标为(4,-1),则当在XX这对电极上加上恒定的电压 UXX=1V,同时在YY电极上加上恒定的电压UYY=2V时,荧光屏上光点的坐标为( )- 5 - A(2,-2) B(4,-2) C(2,2) D(4,2) 【参考答案】.C 7.(2016洛阳联考)如图所示,平行金属板A、B水平正对放置,虚线为中心线,A、B板间 加上稳定的电压,有三个带电微粒a、b、c从靠近A板边缘处以相同的水平初速度射入 板间,a从中心线上M点飞出板间区域,b从B板右侧边缘飞出,c落在B板的中点N处, 不计微粒的重力,则带电微粒a、b、c的比荷关系为( ) A. 4 8 B. 4 qc mc qb mb qa
6、 ma qa ma qb mb qc mc C. 2 4 D. 2 4 qa ma qb mb qc mc qc mc qb mb qa ma 【参考答案】.A 【名师解析】 根据平抛运动的知识可知,微粒在竖直方向上的偏转距离 y at 2 t 2 ,t a t b 2t c ,解得 4 8 ,故选项A正确。 1 2 qU 2dm qc mc qb mb qa ma- 6 - 8.如图所示,带电荷量之比为q A q B 13的带电粒子A、B以相等的速度v 0 从同一点出发, 沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中,分别打在C、D点,若OCCD,忽略粒子 重力的影响,则( ) A.A和B在电
7、场中运动的时间之比为 12 B.A和B运动的加速度大小之比为41 C.A和B的质量之比为112 D.A和B的位移大小之比为11 【参考答案】.ABC 9、 (2015天津)如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线 水平向右的加速电场 1 E ,之后进入电场线竖直向下的匀强电场 2 E 发生偏转,最后打在屏上, 整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么( ) A、偏转电场 2 E 对三种粒子做功一样多 B、三种粒子打到屏上时速度一样大 C、三种粒子运动到屏上所用时间相同 D、三种粒子一定打到屏上的同一位置, 【参考答案】.AD- 7 - 【名师解析】 设加速电场
8、长度为d,偏转电场长度为L,在加速电场中,由动能定理,qE 1 d= 1 2mv 2 ;在偏 转电场中,L=vt,ma= qE 2 ,y= 1 2 at 2 = 2 2 1 4 E L Ed,与粒子比荷无关,三种粒子一定打到屏上的 同一位置,选项D正确。偏转电场对粒子做功W= qE 2 y= 2 2 2 1 4 E Lq Ed ,与粒子质量无关,偏转电 场 2 E 对三种粒子做功一样多,选项A正确。三种粒子在进入偏转电场时速度不同,而偏转电 场 2 E 对三种粒子做功一样多,所以三种粒子打到屏上时速度不一样大,选项B错误。三种粒 子在进入偏转电场时速度不同,三种粒子运动到屏上所用时间不相同,选
9、项C错误。 10.(2016昆明七校联考)如图甲所示,a、b是某电场中一条电场线上的两点,若在a点释放 一初速度为零的带负电的粒子,粒子仅在电场力作用下沿电场线由a运动到b,其电势 能W随位移s变化的规律如图4-乙所示。设a、b两点的电势分别为 a 和 b ,电场强 度的大小分别为E a 和E b 。则下列判断正确的是: A a b B a bCE a E b DE a = E b【参考答案】BD - 8 - 11.(2015四川乐山二模)相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板,它们之间的电场 除边缘外,可看作匀强电场,其电场线分布如图2所示。一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电 场,则从a运动到
10、d的过程中 ( ) A.粒子的速度一直在增大 B.粒子的电势能一直在减小 C.粒子在a点的电势能比在d点大 D.粒子的加速度先变大再不变后变小 【参考答案】.D 12.(2016江苏扬州测试)如图7所示,一半径为R的均匀带正电圆环水平放置,环心为O 点,质量为m的带正电的小球从O点正上方h高的A点由静止释放,并穿过带电环,关于小 球从A到A关于O的对称点A过程加速度(a)、重力势能(E pG )、机械能(E)、电势能(E p电 ) 随位置变化的图象一定正确的是(取O点为坐标原点且重力势能为零,竖直向下为正方向, 无限远处电势为零)( )- 9 - 【参考答案】.ABC 【名师解析】圆环中心的场
11、强为零,无穷远处场强也为零,则小球从A点到圆环中心的过程中,场强可 能先增大后减小,则小球所受的电场力先增大后减小,方向竖直向上,由牛顿第二定律得知, 重力不变,则加速度可能先减小后增大;小球穿过圆环后,小球所受的电场力竖直向下,加 速度方向向下,为正值,根据对称性可知,电场力先增大后减小,则加速度先增大后减小, 故A正确;小球从A点到圆环中心的过程中,重力势能E PG mgh,小球穿过圆环后, E PG mgh,重力势能与高度是线性变化的,故B正确;小球从A点到圆环中心的过程中, 电场力做负功,机械能减小,小球穿过圆环后,电场力做正功,机械能增大,故C正确;由 于圆环所产生的是非匀强电场,小
12、球下落的过程中,电场力做功与下落的高度之间是非线性 关系,电势能变化与下落高度之间也是非线性关系,故D错误。 13. (2015山东)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的带电微粒初速度为v 0 沿中线射入两板间,0 3 T 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0T时间内运动的描述,正确的是( )- 10 - A.末速度大小为 2 v 0 B.末速度沿水平方向 C.重力势能减少了 1 2 mgd D.克服电场力做功为mgd 【参考答案】. BC 【名师解析】 因0
13、- 3 T 内微粒匀速运动,故 0 E q mg ;在 2 3 3 T T 时间内,粒子只受重力作用,做平抛运 动,在 2 3 T t 时刻的竖直速度为 1 3 y gT v ,水平速度为v 0 ;在 2 3 T T 时间内,粒子满足 0 2E q mg ma ,解得a=g,方向向上,则在t=T时刻,粒子的竖直速度减小到零,水平速 度为v 0 ,选项A错误,B正确;微粒的重力势能减小了 1 2 2 P d E mg mgd ,选项C正确; 从射入到射出,由动能定理可知, 1 =0 2 mgd W 电 ,可知克服电场力做功为 1 2 mgd ,选项 D错误;故选BC 14. (2016河南开封一模)一个质量为m、电荷量为+q的小球以初速度v 0 水平抛出,在小 球经过的竖直平面内,存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区, 两区域相互间隔、竖直高度相等,电场区水平方向无限长,已知每一电场区的场强大小相等、 方向均竖直向上,不计空气阻力,下列说法正确的是( )- 11 - A小球在水平方向一直做匀速直线运动 B若场强大小等于mg/q,则小球经过每一电场区的时间均相同 C若场强大小等于2mg/q,则小球经过每一无电场区的时间均相同 D无论场强大小如何,小球通过所有无电场区的时间均相同 【参考答案】.AC