高二物理 专题04 带电粒子在电场中的运动（第04期）（解析版）

2016-2017学年高二物理百所名校速递分项汇编（选修3-1、3-2）专题04带电粒子在电场中的运动一、单项选择题1.【辽宁省庄河市高级中学2016-2017学年高二上学期期中考试物理试题】在地面附近，存在着一个有界电场，边界MN将空间分成上下两个区域I、II，在区域II中有竖直向上的匀强电场，在区域I中离边界某一高度由静止释放一个质量为m的带电小球A，如图甲所示，小球运动的v-t图像如图乙所示，不计空气阻力，则下列说法错误的是()A．小球受到的重力与电场力之比为3：5B．在t=5s时，小球经过边界MNC．在小球向下运动的整个过程中，重力做的功等于电场力做功D．在1s～4s过程中，小球的机械能先减小后增大【答案】B考点：考查了带电粒子在电场中的运动[来源:学科网]【名师点睛】本题一要能正确分析小球的运动情况，抓住斜率等于加速度是关键；二要运用牛顿第二定律和动能定理分别研究小球的受力情况和外力做功关系．2.【新疆生产建设兵团第二中学2016-2017学年高二上学期期中考试】如图所示，水平放置的平行板电容器，闭合电键与稳压直流电源连接，下板固定，当上板在AB位置时，一个带电油滴刚好静止在电容器的中点，现在断开电键，使上板在AB位置与A′B′位置之间上下往复移动，以下关于带电油滴的运动描述正确的是()A．油滴在电容器两极板间上下往复运动B．油滴始终向下极板运动最后到达下极板C．油滴始终处于静止状态D．上板向上移动时，油滴做加速运动；上板向下移动时，油滴做减速运动【答案】C考点：带电粒子在匀强电场中的运动、电容器的动态分析【名师点睛】断开开关后，电容器带电量不变，根据4SCkd、QCU、EdU结合可分析出板间场强不变，判断出油滴仍处于静止状态。学科网3.【湖南省长沙市第一中学2016-2017学年高二上学期期中考试物理试题】如图所示，A、B两导体板平行放置，在0t时将电子从A板附近由静止释放（电子的重力忽略不计），分别在A、B两板间加四种电压，A、B两板间的电压随时间变化的规律如图所示，其中可能使电子到不了B板的是（）【答案】B【解析】加A图电压，电子从A板开始向B板做匀加速直线运动一定能到达B板，故A错误；加B图电压，开始向B板匀加速，再做相同大小加速度的匀减速，但时间是2倍，然后为相同加速度大小的匀加速，做出一个周期的vt图，可知有可能到不了B板，故B正确；加C图电压，由vt图，电子一直向前运动，可知一定能到达B板，故C错误；加D图电压，可以知道电子在一个周期内速度的方向不变，一直向前运动，一定能到达能到达，故D错误。考点：带电粒子在匀强电场中的运动【名师点睛】解决本题的关键理清电子在四种图象下的运动情况，并能结合vt图象求解。4.【宁夏银川一中2016-2017学年高二上学期期中考试物理试题】在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束．已知电子的电量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为△L的电子束内电子个数是（）A．eUmeSlI2B．eUmelI2C．eUmeSI2D．eUmelIS2【答案】B考点：带电粒子在电场中的加速【名师点睛】本题解决的关键是一、要理解电流tqI的意义。二、电子出加速电场后在一小段长为△l内可以看成做匀速运动。根据动能定理求出电子刚出加速电场时的速度v，由vlt求出电子运动的时间，根据电流求出长为△l电子束的电量，再求解电子数。5.【河北省武邑中学2016-2017学年高二上学期周考（11.20）物理试题】磁流体发电机是一项新兴技术，如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场，图中虚线框部分相当于发电机，把两个极板与用电器相连，则[来源:Z#xx#k.Com]A．用电器中的电流方向从A到BB．用电器中的电流方向从B到AC．若只增大磁场，发电机的电动势增大D．若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大【答案】ACD考点：考查了带电粒子在复合场中的运动【名师点睛】正确受力分析和运动过程分析是解决动力学问题的关键，先根据左手定则判断等离子体的正离子（或负离子）所受洛伦兹力的方向，从而知道金属板的电势高低，进一步受力分析结合牛顿第二定律可得出最终等离子体做匀速直线运动，根据洛伦兹力等于电场力即可得出结论．学科网6.【江苏省清江中学2016—2017学年第一学期期中考试】如图所示，两极板与电源相连接，电子从紧靠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，现在使电子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．14倍B．12倍C．4倍D．2倍[来源:学.科.网]【答案】B【解析】带电粒子在电场中做类平抛运动，在水平方向上有0Lvt，在竖直方向上有212yat，FEeUeammmd，故联立可得222001()22UeLUeLdmdvmdv，即22202UeLdmv，现在02vv即，则1'2dd，B正确；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．7.【山西省怀仁县第一中学2016-2017学年高二上学期第三次月考（11月）物理试题】如图所示，一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子（重力忽略不计），经加速电压U加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子打到P点，OP=x，能正确反映x与U之间关系的是（）A．x与U成正比B．x与U成反比C．x与U成正比D．x与U成反比【答案】C考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题是质谱仪的原理，带电粒子在电场中先加速，然后在磁场中做圆周运动，根据物理规律得到解析式，即可求解，难度适中。8.【内蒙古赤峰二中2016-2017学年高二上学期第二次月考物理试题】静电场方向平行于x轴,其电势随x的分布可简化为如图所示的折线。一质量为m、带电量为q的粒子(不计重力),以初速度0v从O点进入电场,沿x轴正方向运动。下列叙述正确的是A.粒子从O运动到1x的过程中，速度逐渐增大B.粒子从1x运动到3x的过程中,电势能先减小后增大C.要使粒子能运动到4x处,粒子的初速度0v至少为mq02D.若mqv002,粒子在运动过程中的最大速度为mq06【答案】D[来源:学科网]考点：带电粒子在电场中的运动；动能定理【名师点睛】根据电势φ随x的分布图线可以得出电势函数关系，由电势能和电势关系式得出电势能的变化．利用动能定理列方程解答。9.【重庆市第二外国语学校2016-2017学年高二上学期周周清（第13周）物理试题】如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料．ABCD面带负电，EFGH面带正电．从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个带负电的小球A、B、C，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是A．三个小球在真空盒中都做类平抛运动B．C球在空中运动时间最长[来源:学科网]C．C球落在平板上时速度最大D．C球所带电荷量最少【答案】C考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】此题中涉及类平抛运动，其研究方法与平抛运动相似，采用运动的分解法．由轨迹直接分析位移关系。10.【重庆市第二外国语学校2016-2017学年高二上学期周周清（第13周）物理试题】如图所示，在真空中有一水平放置的不带电平行电容器，板间距为d，电容为C，上板B接地，现有大量质量均为m、带电荷量为q的小油滴，以相同的初速度持续不断地从两板正中间沿途中虚线方向射入，第一滴油滴正好落到下板A的正中央p点，如果能落到A板的油滴仅有N滴，且第1N滴油滴刚好能飞离电场，假设落到A板的油滴的电荷量能被板全部吸收，不考虑油滴间的相互作用，重力加速度为g，则不正确的是．．．．．（）A．落到A板的油滴数234CdmgNqB．落到A板的油滴数24CdmgNqC．第1N滴油经过电场的整个过程中所增加的动能为8mgdD．第1N滴油经过电场的整个过程中所减少的机械能为38mgd【答案】B考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】考查如何处理平抛运动的思路，掌握运动的合成与分解的方法，理解运动学公式与牛顿第二定律的综合应用。学科网[来源:Z+xx+k.Com]11.【宁夏石嘴山市第三中学2016-2017学年高二上学期期中考试物理试题】图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点．则该粒子（）A．带负电B．在c点受力最大C．在b点的电势能小于在c点的电势能D．由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化【答案】D考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题中，点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越大，场强越小，掌握住电场线和等势面的特点，即可解决本题．属于基础题目。12.【宁夏石嘴山市第三中学2016-2017学年高二上学期期中考试物理试题】如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2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、U1:U2=1：4B、U1:U2=1：8C、U1:U2=1：1D、U1:U2=1：2【答案】B【解析】带电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=12at2；qUamd＝，解得20222yvmdyUqxx＝，故2112122218yUxyxU＝＝；故选A考点：带电粒子在电场中运动【名师点睛】本题关键根据类平抛运动的分位移公式和牛顿第二定律联立列式求解出电压的一般表达式，然后再进行分析讨论。13.【新疆哈密地区第二中学2016-2017学年高二上学期期中考试物理试题】如图为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点，在这一运动过程中克服重力做的功为1.5J，电场力做的功为2.5J，则下列说法正确的是()A．粒子一定带负电B．粒子在A点的电势能比在B点少2.5JC．粒子在A点的动能比在B点少0.5JD．粒子在A点的机械能比在B点少2.5J【答案】D考点：功能关系【名师点睛】解决本题关键要掌握常见的功与能的关系，能运用能量转化和守恒定律进行分析；除重力以外的其它力做功等于机械能的变化量。学科网14.【新疆哈密地区第二中学2016-2017学年高二上学期期中考试物理试题】一带正电的点电荷（不计重力）向右水平射入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则点电荷（）[来A.做曲线运动B．做直线运动C．速率不断增大D．速率不断减小【答案】B考点：【名师点睛】本题考查带电粒子在电场中的运动，解决本题的关键明确受力情况，知道物体做直线线运动的条件，关键看合力的方向与速度方向的关系，从而明确速度大小和方向的变化。15.【贵州省思南中学2016-2017学年高二上学期半期考试物理试题】如图所示，带有正电荷量Q的细铜圆环竖直固定放置，一带正电荷量q的粒子从很远处沿水平轴线飞来并到达圆心O。不计粒子的重力。关于粒子的上述过程，下列说法中正确的是A．粒子先做加速运动后做减速运动[来源:学科网]B．粒子的电势能先增大，后减小C．粒子的加速度先增大，后减小D．粒子的动能与电势能之和先减小，后增大【答案】C【解析】、圆环带正电，电场线从圆环出发到无穷远终止，带正电的粒子q所受的电场力方向与其运动方向相反，所以粒子一直做减速运动．故A错误．电场力对粒子q做负功，电势能一直增大．故B错误．无+Q+qO穷远场强为零，O点场强也为零，即可从无穷远到O点，场强先增大后减小，粒子所受的电场力先增大后减小，所以其加速度先增大，后减小．故C正确．根据能量守恒得知：粒子的动能与电势能之和保持不变．故D错误．故选