新高考2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題小練習(xí)專題48帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)

專題48帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)1．[2024·安徽省六安中學(xué)期末]下列粒子(不計(jì)重力)從靜止?fàn)顟B(tài)起先經(jīng)過電壓為U的電場(chǎng)加速后，速度最小的是()A．氚核(eq\o\al(3,1)H)B．氘核(eq\o\al(2,1)H)C．α粒子(eq\o\al(4,2)He)D．質(zhì)子(eq\o\al(1,1)H)2．[2024·廣東省六校聯(lián)考]中醫(yī)藥文化是我國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的重要組成部分，中藥的保存經(jīng)常須要做干燥處理．如圖所示是利用高壓電場(chǎng)干燥中藥的基本原理，在大導(dǎo)體板MN上鋪一薄層中藥材，針狀電極O和平板電極MN接高壓直流電源，其間產(chǎn)生非勻強(qiáng)電場(chǎng)E；水分子是極性分子，可以看成棒狀帶電體，一端帶正電荷，另一端帶等量負(fù)電荷；水分子在電場(chǎng)力的作用下會(huì)加速?gòu)闹兴幉闹蟹謩e出去，在鼓風(fēng)機(jī)的作用下飛離電場(chǎng)區(qū)域從而達(dá)到快速干燥的目的．已知虛線ABCD是某一水分子從A處由靜止起先的運(yùn)動(dòng)軌跡，則下列說法正確的是()A．水分子在B處時(shí)，上端帶正電荷，下端帶負(fù)電荷B.水分子在B處時(shí)，帶負(fù)電荷一端受到的電場(chǎng)力大于帶正電荷一端受到的電場(chǎng)力C．水分子運(yùn)動(dòng)軌跡上B、C和D點(diǎn)的電勢(shì)大小關(guān)系為φD＞φB＞φCD．假如把高壓直流電源的正負(fù)極反接，水分子從A處起先將向下運(yùn)動(dòng)3．[2024·河南濮陽市階段練習(xí)](多選)有三個(gè)質(zhì)量相等、分別帶正電、負(fù)電和不帶電的小球A、B、C，從同一位置以相同速度v0先后射入豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，它們落在正極板的位置如圖所示，則下列說法中正確的是()A．小球A帶正電，小球B不帶電，小球C帶負(fù)電B．三個(gè)小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等C．三個(gè)小球到達(dá)正極板的速度vA＜vB＜vCD．三個(gè)小球在電場(chǎng)中的加速度aC＜aB＜aA4．[2024·湖南岳陽市三模]示波管原理圖如圖甲所示．它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空．假如在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒有加電壓，電子束從電子槍射出后沿直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏中心，產(chǎn)生一個(gè)亮斑如圖乙所示．若板間電勢(shì)差UXX′和UYY′隨時(shí)間變更關(guān)系圖像如丙、丁所示，則熒光屏上的圖像可能為()5．[2024·浙江省稽陽聯(lián)誼學(xué)校聯(lián)考]如圖所示，含有大量eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(4,2)He的粒子流無初速度進(jìn)入某一加速電場(chǎng)，然后沿平行金屬板中心線上的O點(diǎn)進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最終打在熒光屏上．不計(jì)粒子重力和阻力，下列說法正確的是()A．熒光屏上出現(xiàn)兩個(gè)亮點(diǎn)B．三種粒子同時(shí)到達(dá)熒光屏C．三種粒子打到熒光屏上動(dòng)能相同D．三種粒子打到熒光屏上速度方向相同6.[2024·江西省二模]如圖所示，在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，A球位于B球的正上方，質(zhì)量相等的兩個(gè)小球以相同初速度水平拋出，它們最終落在水平面上同一點(diǎn)，其中只有一個(gè)小球帶電，不計(jì)空氣阻力，下列推斷不正確的是()A．假如A球帶電，則A球肯定帶負(fù)電B．假如A球帶電，則A球的電勢(shì)能肯定增加C．假如B球帶電，則B球肯定帶正電D．假如B球帶電，則B球的電勢(shì)能肯定增加7.[2024·福建省福州市其次次質(zhì)量檢測(cè)](多選)如圖所示，兩實(shí)線所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)有一徑向電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向沿半徑向外，電場(chǎng)強(qiáng)度大小可表示為E＝eq\f(a,r)，r為電場(chǎng)中某點(diǎn)到環(huán)心O的距離，a為常量．電荷量相同、質(zhì)量不同的兩粒子在半徑r不同的圓軌道運(yùn)動(dòng)．不考慮粒子間的相互作用及重力，則()A．兩個(gè)粒子均帶負(fù)電B．質(zhì)量大的粒子動(dòng)量較小C．若將兩個(gè)粒子交換軌道，兩個(gè)粒子仍能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D．若去掉電場(chǎng)加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)粒子肯定同時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)或向心運(yùn)動(dòng)8．[2024·江西省七校第一次聯(lián)考]如圖所示，xOy為豎直平面內(nèi)的一個(gè)直角坐標(biāo)系，在y1＝0.5m的直線的上方有沿y軸正方向范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝9.3×10－7V/m，在y軸上y2＝1.0m處有一放射源S，x軸上有一個(gè)足夠大的熒光屏，放射源S在如圖180°范圍內(nèi)，向x軸放射初速度v0＝200m/s的電子，電子質(zhì)量為9.3×10－31kg，電量為1.6×10－19C，整個(gè)裝置放在真空中，不計(jì)重力作用．求：(1)從放射源S放射的每個(gè)電子打到熒光屏上的動(dòng)能；(2)水平向右射出的電子在離開電場(chǎng)時(shí)沿x軸方向前進(jìn)的距離；(3)從放射源S放射的電子打到熒光屏上的范圍．9．[2024·遼寧省月考]如圖所示，豎直平面內(nèi)的矩形ABCD區(qū)域內(nèi)存在方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出)，AD豎直．若使一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球(視為質(zhì)點(diǎn))從AD上的O點(diǎn)沿OB方向(OB與OA的夾角θ＝37°)射入電場(chǎng)，則小球做直線運(yùn)動(dòng)并恰好能到達(dá)B點(diǎn)；若使該小球沿垂直于OB方向射入電場(chǎng)，則小球恰好從D點(diǎn)射出電場(chǎng)．AB＝d，BC＝3d，重力加速度大小為g，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，不計(jì)空氣阻力．求：(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E以及小球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間t1；(2)小球沿OB方向與垂直O(jiān)B方向射入電場(chǎng)的初速度大小之比eq\f(v1,v2).10．[2024·安徽省合肥市聯(lián)考]如圖所示，水平虛線MN和水平地面之間有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，MN到地面的距離為h＝3m，光滑絕緣長(zhǎng)木板PQ直立在地面上，電場(chǎng)與木板表面垂直，一個(gè)質(zhì)量為m＝0.1kg，帶電量為q＝＋1×10－3C的物塊貼在長(zhǎng)木板右側(cè)的A點(diǎn)由靜止釋放，物塊做初速度為零的加速直線運(yùn)動(dòng)，剛好落在地面上的C點(diǎn)，已知A點(diǎn)離地面的高度h1＝1.8m，C點(diǎn)離木板的距離為L(zhǎng)＝2.4m，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)物塊的大小，木板足夠長(zhǎng)，求：(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。?2)變更物塊貼在木板右側(cè)由靜止釋放的位置，使物塊由靜止釋放后仍能落在C點(diǎn)，則變更后的位置離地面的高度為多少．專題48帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)1．A設(shè)粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過電壓為U的電場(chǎng)加速后獲得的速度大小為v，依據(jù)動(dòng)能定理有qU＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(\f(2qU,m))，由上式可知粒子的比荷越小，v越小，四個(gè)選項(xiàng)中氚核的比荷最小，所以氚核的速度小，B、C、D錯(cuò)誤，A正確．2．B由正負(fù)電荷在電場(chǎng)中的受力特點(diǎn)可知，水分子在B處時(shí)，上端帶負(fù)電荷，下端帶正電荷，A錯(cuò)誤；水分子在B處時(shí)，由于帶負(fù)電荷一端電場(chǎng)線更密，電場(chǎng)強(qiáng)度更大，故受到的電場(chǎng)力大于帶正電荷一端受到的電場(chǎng)力，B正確；由電場(chǎng)線與等勢(shì)面在相交處垂直可得φC＞φB，C錯(cuò)誤；假如把高壓直流電源的正負(fù)極反接，產(chǎn)生的電場(chǎng)方向發(fā)生反轉(zhuǎn)，但水分子是一端帶正電，另一端帶等量負(fù)電，故水分子的正負(fù)端發(fā)生反轉(zhuǎn)，水分子還是從A處起先將向上運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．3．AC從極板左側(cè)中心以相同的水平速度先后垂直地射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)為類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，豎直方向?yàn)槌跛俣葹榱愕膭蚣铀龠\(yùn)動(dòng)．由圖可知水平位移關(guān)系xA＞xB＞xC，依據(jù)公式t＝eq\f(x,v)可得tA＞tB＞tC，再依據(jù)h＝eq\f(1,2)at2得，h相等，t越大a越小，即aA<aB<aC，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；又由于正電荷受到的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相反，不帶電的粒子不受電場(chǎng)力，所以A小球受到向上的電場(chǎng)力，即A小球帶正電，C小球帶負(fù)電，B小球不帶電，A正確，B錯(cuò)誤；三個(gè)小球以相同的水平速度v0射入豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，做類平拋運(yùn)動(dòng)，因?yàn)閔＝eq\f(vy,2)t，tA＞tB＞tC，落在正極板時(shí)豎直方向速度關(guān)系為vyA＜vyB＜vyC，又因?yàn)関＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,y))，所以三個(gè)小球到達(dá)正極板的速度vA＜vB＜vC，C正確．4．AUXX′和UYY′均為正值，電場(chǎng)強(qiáng)度方向由X指向X′，Y指向Y′，電子帶負(fù)電，電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向相反，所以分別向X、Y方向偏轉(zhuǎn)，可知A正確．5．D加速過程使粒子獲得速度v0，由動(dòng)能定理得qU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得v0＝eq\r(\f(2qU1,m)).偏轉(zhuǎn)過程經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間t＝eq\f(l,v0)，偏轉(zhuǎn)過程加速度a＝eq\f(qU2,md)，所以偏轉(zhuǎn)的距離y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(U2l2,4U1d)，可見經(jīng)同一電場(chǎng)加速的帶電粒子在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的偏移量，與粒子q、m無關(guān)，只取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)．偏轉(zhuǎn)角度θ滿意tanθ＝eq\f(U2l,2U1d)，三種粒子出射速度方向相同，也與g、m無關(guān)，D正確；三種粒子都帶正電，所以出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)，A錯(cuò)誤；依據(jù)y＝eq\f(1,2)at2，時(shí)間跟q、m有關(guān)，B錯(cuò)誤；依據(jù)動(dòng)能定理和W＝qU，可知?jiǎng)幽芨鷔有關(guān)，C錯(cuò)誤．6．B兩個(gè)小球以相同初速度水平拋出，它們最終落在水平面上同一點(diǎn)，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有x＝v0t，可知兩球下落時(shí)間相同；兩小球下落高度不同，依據(jù)公式h＝eq\f(1,2)at2，A球的加速度大于B球加速度，故若A球帶電，必定帶負(fù)電，受到向下的電場(chǎng)力作用，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減?。蝗鬊球帶電，必定帶正電，受到向上的電場(chǎng)力作用，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加．本題選擇錯(cuò)誤的，故選B.7．AC兩個(gè)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，則所受電場(chǎng)力指向圓心，可知兩粒子均帶負(fù)電，A正確；依據(jù)Eq＝eq\f(a,r)q＝meq\f(v2,r)，可得mv2＝aq，與軌道半徑無關(guān)，則若將兩個(gè)粒子交換軌道，兩個(gè)粒子仍能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，C正確；粒子的動(dòng)量p＝mv＝eq\r(2mEk)＝eq\r(maq)，質(zhì)量大的粒子動(dòng)量較大，B錯(cuò)誤；若撤去電場(chǎng)加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則滿意qvB＝meq\f(v2,r)，qB＝eq\f(mv,r)＝eq\f(p,r)，兩粒子電荷量相等，則qB相等；若qB＞eq\f(p,r)粒子做向心運(yùn)動(dòng)；當(dāng)qB＜eq\f(p,r)時(shí)粒子做離心運(yùn)動(dòng)，但是與eq\f(p,r)的關(guān)系不能確定，即兩個(gè)粒子不肯定能同時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)或向心運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．8．(1)9.3×10－26J(2)0.5m(3)－0.75m≤x≤0.75m解析：(1)全部電子達(dá)到熒光屏上的動(dòng)能相同，由動(dòng)能定理得：eEL＝Ek－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)其中L＝y(tǒng)2－y1得每個(gè)電子打到熒光屏上的動(dòng)能：Ek＝9.3×10－26J(2)平行x軸方向的粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，沿x軸方向運(yùn)動(dòng)距離最大，設(shè)電子在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，沿場(chǎng)強(qiáng)方向加速，eE＝may2－y1＝eq\f(1,2)at2在離開電場(chǎng)時(shí)沿x軸方向前進(jìn)的距離x1＝v0t解得水平向右射出的電子在離開電場(chǎng)時(shí)沿x軸方向前進(jìn)的距離：x1＝0.5m(3)平行x軸方向放射的粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿y軸的速度大小為vy＝at射現(xiàn)電場(chǎng)后勻速運(yùn)動(dòng)，沿x方向前進(jìn)的距離為x2，eq\f(x2,y1)＝eq\f(v0,vy)解得：Δx＝x1＋x2＝0.75m由對(duì)稱性可知，水平向左射出的電子到達(dá)熒光屏?xí)r的坐標(biāo)值：x′＝－0.75m故熒光屏接收到電子的范圍：－0.75m≤x≤0.75m．9．(1)eq\f(3mg,4q)eq\r(\f(8d,3g))(2)eq\f(4\r(5),3)解析：(1)小球的受力狀況如圖所示，有qE＝mgtanθ，解得E＝eq\f(3mg,4q)設(shè)小球沿OB方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，依據(jù)牛頓其次定律有eq\f(mg,cosθ)＝ma由題意知，小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度正好減到0，依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有eq\f(d,sinθ)＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)解得t1＝eq\r(\f(8d,3g)).(2)依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有v1＝at1依據(jù)幾何關(guān)系有OD＝eq\f(5,3)d此種狀況下，該小球做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)小球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的時(shí)間為t2，有ODsinθ＝v2t2ODcosθ＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,2)解得eq\f(v1,v2)＝eq\f(4\r(5),3).10．(1)1.33×103N/C(2)3.2m解析：(1)物塊在A點(diǎn)由靜止釋放，做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1則在水平方向L＝eq\f(1,