高三物理一輪復(fù)習(xí)-帶電粒子在勻強電場的直線運動專項練習(xí)

1、帶電粒子在勻強電場中的直線運動專項練習(xí)1.兩平行金屬板相距為d，電勢差為U，一電子質(zhì)量為m、電荷量為e，從O點沿垂直于極板的方向射出，最遠到達A點，然后返回，如圖2所示，OAh，此電子具有的初動能是()A.eq f(edh,U) B.edUh C.eq f(eU,dh) D.eq f(eUh,d)2.如圖4所示 ，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，板間有勻強電場，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，以初速度v0由小孔進入電場，當M、N間電壓為U時，粒子剛好能到達N板，如果要使這個帶電粒子能到達M、N兩板間距的eq f(1,2)處返回，則下述措施能滿足要求的是() A使初速度減為原來的eq

2、f(1,2)B使M、N間電壓提高到原來的4倍C使M、N間電壓提高到原來的4倍D使初速度和M、N間電壓都減為原來的eq f(1,2)3.如圖所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上則t0可能屬于的時間段是A0t0Bt0C0t0Dt0T4某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進行治療。在這種療法中為了能讓質(zhì)子進入癌細胞，首先要實現(xiàn)質(zhì)子的高速運動，該過程需要一種被稱作“粒子加速器”的裝置來實現(xiàn)。質(zhì)子先被加速到較高的速度，然后轟擊腫瘤并殺死癌細胞。如圖，來自質(zhì)子源的質(zhì)子

3、（初速度為零），經(jīng)加速電壓為U的加速器加速后，形成細柱形的質(zhì)子流。已知細柱形的質(zhì)子流橫截面積為S，質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)為n，其等效電流為I，質(zhì)子電量為e，則質(zhì)子的質(zhì)量為（）ABCD5.如圖甲所示，兩平行金屬板MN、PQ的板長和板間距離相等，板間存在如圖乙所示的隨時間周期性變化的電場，電場方向與兩板垂直，不計重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向源源不斷地射入電場，粒子射入電場時的初動能均為Ek0。已知t=0時刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場。則（）A所有粒子最終都垂直電場方向射出電場Bt=0之后射入電場的粒子有可能會打到極板上C所有粒子在經(jīng)過電場過程中最大動能都不可能超過

4、3Ek0D若入射速度加倍成2v0，則粒子從電場出射時的側(cè)向位移與v0相比必定減半6.如圖甲所示，A、B是兩塊水平放置的足夠長的平行金屬板，組成偏轉(zhuǎn)勻強電場，B板接地，A板電勢隨時間變化情況如圖乙所示，C、D兩平行金屬板豎直放置，中間有兩正對小孔和，兩板間電壓為，組成減速電場現(xiàn)有一帶負電粒子在時刻以一定初速度沿AB兩板間的中軸線進入，并能從沿進入C、D間已知帶電粒子帶電荷量為，質(zhì)量為m，不計粒子重力求：（1）該粒子進入A、B間的初速度為多大時，粒子剛好能到達孔；（2）在的條件下，A、B兩板長度的最小值；（3）A、B兩板間距的最小值7.如圖甲所示，A、B為兩塊平行金屬板，極板間電壓為UBA=112

5、5 V，兩板中央各有小孔O和O現(xiàn)有足夠多的電子源源不斷地從小孔O由靜止進入A、B之間在B板右側(cè)，平行金屬板M、N長度相同，L1=4102 m，板間距離d=4103 m，在距離M、N右側(cè)邊緣L2=0.1 m處有一熒光屏P，當M、N之間未加電壓時電子沿M板的下邊沿穿過，打在熒光屏上的O點并發(fā)出熒光現(xiàn)在金屬板M、N之間加一個如圖乙所示的變化電壓u，在t=0時刻，M板電勢低于N板電勢已知電子質(zhì)量為me=9.01031 kg，電荷量為e=1.61019 C（1）每個電子從B板上的小孔O射出時的速度為多大？（2）電子打在熒光屏上的范圍是多少？8.當金屬的溫度升高到一定程度時就會向四周發(fā)射電子，這種電子叫熱

6、電子，通常情況下，熱電子的初始速度可以忽略不計如圖所示，相距為L的兩塊平行金屬板M、N接在輸出電壓恒為U的高壓電源E2上，M、N之間的電場近似為勻強電場，a、b、c、d是勻強電場中四個均勻分布的等勢面，K是與M板距離很近的燈絲，電源E1給K加熱從而產(chǎn)生熱電子電源接通后，電流表的示數(shù)穩(wěn)定為I，已知電子的質(zhì)量為m、電量為e求：（1）電子達到N板瞬間的速度；（2）電路穩(wěn)定的某時刻，M、N之間運動的熱電子的總動能；（3）電路穩(wěn)定的某時刻，c、d兩個等勢面之間具有的電子數(shù)9.如圖所示，傾角為=30的絕緣斜面AB長度為3，BC長度為，斜面上方BC間有沿斜面向上的勻強電場.一質(zhì)量為、電荷量為+q的小物塊自A

7、端左上方某處以初速度水平拋出，恰好在A點與斜面相切滑上斜面，沿斜面向下運動，經(jīng)過C點但未能到達B點，在電場力作用下返回，最終恰好靜止在A點，已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為，不考慮運動過程中物塊電荷量的變化，重力加速度為g，求:（1）物塊平拋過程中的位移大小;（2）物塊在電場中的最大電勢能20如圖所示，在豎直面內(nèi)有一矩形區(qū)ABCD，水平邊AB=6L，豎直邊BC=8L，O為矩形對角線的交點。將一質(zhì)量為m的小球以一定的初動能自O(shè)點水平向右拋出，小球恰好經(jīng)過C點。使此小球帶電，電荷量為q（q0），同時加一平行于矩形ABCD的勻強電場，現(xiàn)從O點以同樣的初動能沿各個方向拋出此帶電小球，小球從矩形邊界的不同

8、位置射出，其中經(jīng)過D點的小球的動能為初動能的5倍，經(jīng)過E點（DC中點）的小球的動能和初動能相等，重力加速度為g，求(1)小球的初動能；(2)取電場中O點的電勢為零，求D、E兩點的電勢；(3)帶電小球所受電場力的大小和方向1.答案D解析由動能定理得：e eq f(U,d)hEk，所以Ekeq f(eUh,d).2、答案：D解析：D在粒子剛好到達N板的過程中，由動能定理得qEd0eq f(1,2)mv02，所以deq f(mv02,2qE)，令帶電粒子離開M板的最遠距離為x，則使初速度減為原來的eq f(1,2)，xeq f(d,4)；使M、N間電壓提高到原來的2倍，電場強度變?yōu)樵瓉淼?倍，xeq

9、 f(d,2)，使M、N間電壓提高到原來的4倍，電場強度變?yōu)樵瓉淼?倍，xeq f(d,4)；使初速度和M、N間電壓都減為原來的eq f(1,2)，電場強度變?yōu)樵瓉淼囊话?，xeq f(d,2)。3.【答案】B【解析】AC.若，帶正電粒子先加速向板運動、再減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；如此反復(fù)運動，每次向右運動的距離大于向左運動的距離，最終打在板上，故選項A、C不符合題意；B.若，帶正電粒子先加速向板運動、再減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；如此反復(fù)運動，每次向左運動的距離大于向右運動的距離，最終打在板上，故選項B符合題意；D.若，帶正電粒子先加速向板運動、再

10、減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；如此反復(fù)運動，每次向左運動的距離小于向右運動的距離，最終打在板上，故選項D不符合題意。4.【答案】A【解析】根據(jù)電流微觀表達式，可得質(zhì)子在電場力作用下加速運動，根據(jù)動能定理，則有解得故A對，BCD錯。故選A。5【答案】A【解析】AB粒子在平行極板方向不受電場力，做勻速直線運動，故所有粒子的運動時間相同；t=0時刻射入電場的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向射入電場，沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場，說明豎直方向分速度變化量為零，說明運動時間為周期的整數(shù)倍；故所有粒子最終都垂直電場方向射出電場；由于t=0時刻射入的粒子在電場方向上始終做單向的直線運動

11、，豎直方向的位移最大，故所有粒子最終都不會打到極板上，A正確，B錯誤；Ct=0時刻射入的粒子豎直方向的分位移最大，為；根據(jù)分位移公式，有由于L=d，故故最大動能C錯誤；D粒子入射速度加倍成2v0，則粒子從電場出射時間減半，穿過電場的運動時間變?yōu)殡妶鲎兓胫芷诘恼麛?shù)倍，則不同時刻進入電場的側(cè)向位移與原v0相比關(guān)系就不確定，如t=0時刻，粒子從電場出射時的側(cè)向位移與v0相比減半，進入電場，入射速度v0時，側(cè)向位移為0，入射速度2v0時，側(cè)向位移為，D錯誤。故選A6.【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）因粒子在A、B間運動時，水平方向不受外力做勻速運動，所以進入孔的速度即為進入A、B板的初速

12、度在C、D間，由動能定理得，即（2）由于粒子進入A、B后，在一個周期T內(nèi)，豎直方向上的速度變?yōu)槌跏紶顟B(tài)即，若在第一個周期內(nèi)進入孔，則對應(yīng)兩板最短長度為（3）若粒子在運動過程中剛好不到A板而返回，則此時對應(yīng)兩板最小間距，設(shè)為d所以，即7.【答案】（1）2107m/s（2）范圍為從O向下0.02m內(nèi)【解析】（1） 電子經(jīng)A、B兩塊金屬板加速，有 解得：；（2） 當u=22.5V時，電子經(jīng)過MN極板向下的偏移量最大，為，y1d，說明所有的電子都可以飛出M、N8.【答案】（1）（2）Ek總=IL（3）【解析】（1）電子達到N板的過程中，由動能定理得：解得：（2）電子從燈絲K出發(fā)達到N板的過程中，在電場

13、力的作用下加速，由牛頓定律有：，解得： 由Lat2得： 根據(jù)功能關(guān)系，在M、N之間運動的熱電子的總動能應(yīng)等于t時間內(nèi)電流做功的，即Ek總=UIt=UI（）=IL （3）電子從燈絲出發(fā)達到c所經(jīng)歷的時間 電子從燈絲出發(fā)達到d所經(jīng)歷的時間 c、d兩個等勢面之間的電子數(shù)n= ，將時間td和tc代入，求出： 9.【答案】（1）（2）【解析】（1）物塊落到斜面上A點時，速度方向與水平方向夾角為，設(shè)此時速度為v則，豎直速度，平拋過程中水平位移，豎直位移，平拋的位移，解得.（2）設(shè)物塊沿斜面向下運動的最大位移為，自物塊從A點開始向下運動到再次返回A點根據(jù)動能定理有，解得.物塊位于最低點時，電勢能最大，物塊自A點到最低點過程中，設(shè)電場力做功為W，