人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动随堂练习题

1．如图所示，平行金属板A、B间加速电压为U1，C、D间的偏转电压为U2，M为荧光屏。今有不计重力的一价氢离子（H+）和二价氦离子（He2+）的混合体，从A板由静止开始经加速和偏转后，打在荧光屏上，则它们

A．同时到达屏上同一点

B．先后到达屏上同一点

C．同时到达屏上不同点

D．先后到达屏上不同点

2．如图(甲)所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图(乙)所示，电子原来静止在左极板小孔处，不计电子的重力，下列说法正确的是（    ） 

A．从t＝0时刻释放电子，电子始终向右运动，直到打到右极板上

B．从t＝0时刻释放电子，电子可能在两板间振动

C．从t＝T/4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上

D．从t＝3T/8时刻释放电子，电子必将打到左极板上

3．真空中的某装置如图所示，现有质子、氘核和α粒子都从O点由静止释放，经过相同加速电场和偏转电场，射出后都打在同一个与OO′垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点(已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4，电量之比为1∶1∶2，重力不计).下列说法中正确的是

A.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶1∶2

B.三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2∶1∶1

C.三种粒子出偏转电场时的速度相同

D.在荧光屏上将只出现2个亮点

4．如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子（  ）．

A．所受重力与电场力平衡          B．动能逐渐增加

C．电势能逐渐增加                D．做匀速直线运动

5．如图，平行板电容器两极板水平放置，现将其和二极管串联接在电源上，已知A和电源正极相连，二极管具有单向导电性。一带电小球沿AB中心水平射入，打在B极板上的N点，小球的重力不能忽略且重力一定大于电场力，现通过上下移动A板来改变两极板AB间距(两极板仍平行），则下列说法正确的是（  ）

A．若小球带正电，当AB间距增大时，小球将打在N的右侧

B．若小球带正电，当AB间距减小时，小球将打在N的左侧

C．若小球带负电，当AB间距减小时，小球将打在N的右侧

D．若小球带负电，当AB间距增大时，小球将打在N的左侧

6．如图所示的示波管，当两偏转电极XX′、YY′电压为零时，电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标的O点，其中x轴与XX′电场的场强方向重合，x轴正方向垂直于纸面向里， y轴与YY′电场的场强方向重合)．若要电子打在图示坐标的第Ⅲ象限，则(  )

A．X、Y极接电源的正极，X′、Y′接电源的负极

B．X、Y′极接电源的正极，X′、Y接电源的负极

C．X′、Y极接电源的正极，X、Y′接电源的负极

D．X′、Y′极接电源的正极，X、Y接电源的负极

7．如图所示，一电子沿x轴正方向射入电场，在电场中的运动轨迹为OCD，已知O＝A，电子过C、D两点时竖直方向的分速度为vCy和vDy；电子在OC段和OD段动能的变化量分别为ΔEk1和ΔEk2，则(  )

A．vCy∶vDy＝1∶2     B．vCy∶vDy＝1∶4

C．ΔEk1∶ΔEk2＝1∶3    D．ΔEk1∶ΔEk2＝1∶4

8．示波管的内部结构如图甲所示。如果在偏转电极XX/、YY/之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心．如果在偏转电极XX/之间和YY/之间加上图丙所示的几种电压，荧光屏上可能会出现图乙中（a）、（b）所示的两种波形。则

A．若XX/和YY/分别加电压（3）和（1），荧光屏上可以出现图乙中（a）所示波形

B．若XX/和YY/分别加电压（4）和（1），荧光屏上可以出现图乙中（a）所示波形

C．若XX/和YY/分别加电压（3）和（2），荧光屏上可以出现图乙中（b）所示波形

D．若XX/和YY/分别加电压（4）和（2），荧光屏上可以出现图乙中（b）所示波形

9．示波管原理如图所示，电子在电压为的加速电场中由静止开始运动，然后进入电压为的偏转电场，最后打在荧光屏上的点，要使电子打在荧光屏上的位置到荧光屏中心O的距离增大，下列措施可行的是（    ）

A.只增大

B.只增大

C.增大同时减小

D.将电子换成比荷（）较大的带电粒子

10．一水平放置的平行板电容器的两极板间距为，两极板分别保持与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方处的P点有一带电油滴，该油滴从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回，下列说法正确的是(  )

A．若把上极板往上平移，油滴未到达下极板便返回

B．若把上极板往下平移，油滴未到达下极板便返回

C．若把下极板往上平移，油滴将在距上极板处返回

D．若把下极板往上平移，油滴将在距上极板处返回

11．如图所示，水平放置的平行板电容器，两板间距为d=8cm，板长为L=25cm，接在直流电源上，有一带电液滴以υ0=0.5m/s的初速度从板间的正中央水平射入，恰好做匀速直线运动，当它运动到P处时迅速将下板向上提起cm，液滴刚好从金属板末端飞出，求：

（1）将下板向上提起后，液滴的加速度大小和方向；

（2）液滴从射入运动到P点所用时间。（g取10m/s2）

12．如图所示为两组平行金属板，一组竖直放置，一组水平放置，今有一质量为m、电量为q的电子静止在竖直放置的平行金属板的A点，经电压U0加速后通过B点进入两板间距为d、电压为U的水平放置的平行金属板间，若电子从两块水平平行板的正中间射入，且最后电子刚好能从右侧的两块平行金属板间穿出，求：

（1）电子通过B点时的速度大小；

（2）右侧平行金属板的长度；

（3）电子穿出右侧平行金属板时的动能。

参考答案

1．B

【解析】

试题分析：粒子在加速电场中加速，由动能定理得：，在偏转电场中做类平抛运动，水平方向：，竖直方向：，解得：，粒子的偏移量与电荷量及电荷的质量无关，粒子将打在光屏的同一个点上，故B正确；故选B．

考点：本题考查带电粒子在匀强电场中的运动、类平抛运动、牛顿第二定律、动能定理。

2．AC

【解析】

试题分析：若t=0时刻释放电子，在前内，电子受到的电场力向右，向右做匀加速直线运动；后内，电子受到向左的电场力作用，电子继续向右做匀减速直线运动；接着周而复始，所以电子一直向右做单向的直线运动，直到打在右板上．即电子将重复先加速后减速，直到打到右极板，不会在两板间振动，故A正确，B错误；若从时刻释放电子，电子先加速，再减速，有可能电子已到达右极板，若此时未到达右极板，则电子将在两极板间振动，故C正确；若从时刻释放电子，电子有可能到达右极板，也有可能从左极板射出，这取决于两板间的距离，故D错误。

考点：考查了带电粒子在交变电场中的运动

3．A

【解析】

试题分析：根据动能定理得，，则进入偏转电场的速度，因为质子、氘核和α粒子的比荷之比为2：1：1，则初速度之比为,在偏转电场中运动时间，则知时间之比为．故B错误；在竖直方向上的分速度，则出电场时的速度．因为粒子的比荷不同，则速度的大小不同．故C错误；偏转位移，因为，则，与粒子的电量和质量无关，则粒子的偏转位移相等，荧光屏将只出现一个亮点．故D错误．偏转电场的电场力对粒子做功，因为E和y相同，电量之比为1：1：2，则电场力做功之比为1：1：2，故A正确。

考点：考查了带电粒子在电场中的偏转以及加速

4．C

【解析】

试题分析：由粒子的受力图可知，粒子受竖直向下的重力和垂直极板的电场力作用，两个力的合力方向水平向左，故粒子向右做匀减速运动，动能减小；因电场力做负功，则电势能增加，故选项C正确。

考点：带电粒子在复合场中的运动。

5．BC

【解析】

试题分析：若小球带正电，当AB间距增大时，电容器电容减小，电容器应该放电，但是由于二极管的单向导电性，使得电容器带电量不变，故两板场强是不变的，故小球还将打在N点，选项A错误；同理，若小球带负电，当AB间距增大时，电容器电容减小，电容器应该放电，但是由于二极管的单向导电性，使得电容器带电量不变，故两板场强是不变的，故小球还将打在N点，选项D错误；若当AB间距减小时，电容器电容增大，电容器充电，两板场强增大，小球向下的加速度变大，打到极板的时间减小，故小球将打在N点左侧，选项B正确；同理，若小球带负电，当AB间距减小时，电容器电容增大，电容器充电，两板场强增大，小球向下的加速度变小，打到极板的时间增加，故小球将打在N点右侧，选项C正确；故选BC.

考点：电容器；电场强度；平抛运动的规律.

6．D

【解析】

试题分析：根据示波管的工作物理可知，电子打在第III象限，说明电子水平方向上向偏转，故接电源正极，同理可知，电子在竖直方向上向偏转，接正极，故可知，只有选项C正确，其它均错误；

考点：示波管的工作原理

7．AD

【解析】

试题分析：电子在垂直电场方向上做匀速直线运动，所以到C点的时间与到D点的时间之比为，在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，，所以，A正确B错误；在竖直方向上的位移为，所以到C点与到D点的竖直位移之比为，故电场力做功为，所以动能变化量之比为，故C错误，D正确。

考点：考查了带电粒子在电场中的运动

8．AC

【解析】

试题分析：要在荧光屏上得到待测信号在一个周期内的稳定图象．XX′偏转电极要接入锯齿形电压，即扫描电压．B和D在XX′偏转电极所加的电压（4）不可能要水平向完成偏转，而AC在XX′偏转电极接入的是（3）锯齿形电压可实现显示的为YY′偏转电压上加的是待显示的信号电压．故AC正确，BD错误．

故选：AC

考点：示波器的原理.

9．B

【解析】

试题分析：电子从K至P做直线加速，由动能定理，进入偏转电场做类平抛运动，，，，将射出偏转电场的速度反向延长交于水平位移的中点，由三角形相似可得，故与O的距离，联立各式得，要使电子打在荧光屏上的位置到荧光屏中心O的距离增大,即使增大,可只减小,或只增大,或减小同时增大.与电子的比荷无关，所以将电子换成比荷（）较大的带电粒子不变．故A、C、D错误，B正确．故选：B．

考点：本题考查了带电粒子在电场中的运动、类平抛运动.

10．C

【解析】

试题分析:根据动能定理知mg（2d）-qU=0，知电场力做功等于重力做功的大小．若将上极板向下或向上移动一小段距离，仍有mg（2d）-qU=0，小球到达下极板速度仍为零然后返回，故A、B错误；把下极板向上平移d /3 ，设粒子能到达距上极板的为h的A点，根据U=Ed，得，根据动能定理知，mg（h+d）-qUA=0，结合：mg（2d）-qU=0，解得：h=d/2 ，故D错误，C正确。

考点：带电粒子在匀强电场中的运动

11．（1）2m/s2，方向竖直向上（2）0.3s

【解析】

试题分析：（1）带电液滴在板间受重力和竖直向上的电场力，因为液滴匀速运动，所以有：

当下板向上提后，d减小，E增大，电场力增大，故液滴向上偏转，在电场中做类平抛运动。

此时液滴所受电场力F’=

此时加速度a=，方向竖直向上

（2）设液滴从P点开始在匀强电场中飞行的时间为，=0.2s

而液滴从刚进入电场到出电场的时间=0.5s

所以液滴从射入开始匀速运动到P点时间为=0.3s

考点：本题旨在考查带电粒子在电场中的偏转问题。

12．（1）；（2）（3）

【解析】

试题分析：（1）在加速过程根据动能定理得：eU0=mv02

解得到质子射出加速电场的速度

（2）粒子在竖直方向：y=d＝at2，

在水平方向：x=L=v0t

联立上式得到，代入数据得

（2）从刚开始到射出电场的过程中运用动能定理得：

考点：带电粒子在电场中的运动；动能定理.