9.5 带电粒子在电场中的运动（2）加速与偏转 作业10-2022-2023学年高二上学期物理沪科版（2020）必修第三册.docx

1、11A物理第九章静电场作业10第五节 带电粒子在电场中的运动（2）加速与偏转班级_姓名_学号_日期_一、 单项选择题（只有一个选项正确）1. 下列粒子初速度为零，经过电压为的加速电场加速后，速度最大的是（ ）（A）镁离子（B）氚核（）（C）粒子（）（D）钠离子2. 如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，现保持两板间的电压不变，则当减小两板间的距离时，下列判断正确的是（ ）（A）电子的速度v增大（B）电子的速度v减小（C）电子的速度v不变（D）电子在两板间运动的时间变长3. 如图所示，两平行金属板水平放置，板长为L，板间距离为d，板间电压为U，一不计重力、电荷量为q的带电

2、粒子以初速度v0沿两板的中线射入，经过t时间后恰好沿下板的边缘飞出，则（ ）（A）在前时间内，电场力对粒子做的功为（B）在后时间内，电场力对粒子做的功为（C）在粒子下落的前和后过程中，电场力做功之比为11（D）在粒子下落的前和后过程中，电场力做功之比为124. 如图所示，三个质量相同，带电荷量分别为+q、-q和0的小液滴a、b、c，从竖直放置的两极板中间上方由静止释放，最后从两极板间穿过，轨迹如图所示，则在穿过极板的过程中（ ）（A）电场力对液滴a、b做的功相同（B）三者动能的增量相同（C）液滴a与液滴b电势能的变化量一正一负，绝对值相等（D）重力对液滴c做的功最多5. 如图所示，两平行金属板

3、分别加上如下列选项中的电压，能使原来静止在金属板中央的电子（不计重力）有可能做往返运动的U-t图像应是（设两板距离足够大）（ ）（A）（B）（C）（D）二、 多项选择题（多个选项正确）6. 如图所示，平行板电容器充电后形成一个匀强电场，大小保持不变，让质子（）流先、后两次以不同初速度垂直射入电场，分别沿a、b轨迹落到极板的中央和边缘，则质子沿b轨迹运动时（ ） （A）加速度更大（B）初速度更大（C）动能增量更大（D）电势能增量与沿a轨迹运动时相同7. 真空中有场强为E的匀强电场，质量均为m、带电荷量均为q的两个粒子A、B（不计重力）从电场中P点沿垂直于电场方向以不同初速度v01、v02先后射入

4、电场，带电粒子A、B分别经过电场中的M、N两点时（图中未标出），速度与初速度方向的夹角分别为1、2，位移分别为l1、l2，位移与初速度方向的夹角分别为1、2，运动时间分别为t1、t2。那么（ ）（A）若12，则v01v02（B）若12，则12（C）若12，则t1t2（D）若12、l1l212，则t1t21三、 填空题8. 元电荷e的数值最早是由物理学家密立根测得的。实验装置如图所示，两块金属板水平放置，间距为d，电压为U，质量为m的油滴悬浮在两板间保持静止。已知重力加速度为g，两板间电场可视为匀强电场。则悬浮油滴带_（选填“正”或“负”）电，所带电荷量为_。9. 一束质量为、电荷量为的带电粒子

5、以平行于两极板的速度进入匀强电场，如图。如果两极板间电压为，两极板间的距离为，板长为，设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为_。（粒子的重力忽略不计）10. 如图所示，一质量为m、电荷量为+q的小球从距地面为h处，以初速度v0水平抛出，在小球运动的区域里，加有与小球初速度方向相反的匀强电场，若小球落地时速度方向恰好竖直向下，小球飞行的水平距离为L，小球落地时动能Ek=_，电场强度E=_四、 计算题11. 如图所示，一个质量为、电荷量为的带电粒子，经的电压加速后，在两平行金属板中点处沿垂直电场线方向进入偏转电场，两平行金属板之间的电压为。若两板间距为，板长为。整个装置

6、处在真空中，重力可忽略。求：（1）粒子从加速电场出射时的速度；（2）粒子离开偏转电场时的竖直位移以及速度的大小。12. 如图所示，带有小孔的平行极板A、B间存在匀强电场，电场强度为E0，极板间距离为L。其右侧有与A、B垂直的平行极板C、D，极板长度为L，C、D板间加恒定的电压。现有一质量为m、带电荷量为e的电子（重力不计），从A板处由静止释放，经电场加速后通过B板的小孔飞出；经过C、D板间的电场偏转后从电场的右侧边界M点飞出电场区域，速度方向与边界夹角为60，求：（1）电子在A、B间的运动时间；（2）C、D间匀强电场的电场强度。13. 如图所示，在坐标系的第象限内，分布着电场强度大小为E、沿轴

7、负方向的匀强电场；第象限内，圆心为O的圆环状区域存在沿半径方向的辐向均匀电场，虚线ab为圆环外径和内径间的中心线，中心线上电场强度的大小也恒为E、方向均指向O点，ab圆弧的半径为R。从离子源飘出的正离子束（初速度可忽略），经第象限的电场加速后从x轴上的a点进入辐向电场，并沿中心线ab做圆周运动，之后由b点进入第象限并射到位于x轴的靶上。不计重力和离子间的相互作用，求：（1）加速电场的电压。（2）离子射到靶上时离O点的距离及其速率与比荷的函数关系。参考答案：1C加速电场的电压为，设粒子的质量和电荷量分别为和，根据动能定理得，解得，可见，速度与粒子比荷的平方根成正比。由于选项中粒子的比荷最大，所以

8、粒子的速度最大。故选C。2CAB（C）由动能定理得，当改变两极板间的距离时，U不变，v就不变，AB错误，C正确；（D）粒子在极板间做初速度为零的匀加速直线运动，即，当d减小时，v不变，电子在两极板间运动的时间变短，D错误。故选C。3CA（B）由题意，粒子在两平行金属板间做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，在前后的时间内沿竖直方向的位移之比为13，根据电场力做功，可得在前时间内，电场力对粒子做的功为，在后时间内，电场力对粒子做的功为，故AB错误；C（D）由，y为粒子在竖直方向的位移，在粒子下落的前和后过程中，电场力做功之比为11，故C正确，D错误。故C正确

9、。4A（A）因为液滴a、b的电荷量大小相等，则两液滴所受的电场力大小相等，由静止释放，穿过两板的时间相等，则偏转位移大小相等，电场力做功相等，故A正确；（B）电场力对a、b两液滴做功相等，重力做功相等，则a、b动能的增量相等，对于液滴c，只有重力做功，液滴c动能的增量小于液滴a、b动能的增量，故B错误；（C）对于液滴a和液滴b，电场力均做正功，电场力所做的功等于电势能的变化量，故C错误；（D）三者在穿过极板的过程中竖直方向的位移相等，三者质量相同，所以重力做功相等，故D错误。故选A。5B（A）由图像可知，电子先做匀加速直线运动，时速度最大，从到T内沿原运动方向做匀减速直线运动，T时速度减为零，

10、然后重复这种运动，一直向一个方向运动，故A错误；（B）由图像可知，电子先做匀加速直线运动，时速度最大，从到内沿原运动方向做匀减速直线运动，时速度减为零；从到反向做匀加速直线运动，时速度最大，从到T内沿反向做匀减速直线运动，T时速度减为零，回到出发点，然后重复往返运动，故B正确；（C）由图像可知，电子0到做加速度增大的加速直线运动，从到做加速度减小的加速直线运动，时速度最大，从到做加速度增大的减速直线运动，从到T做加速度减小的减速直线运动，T时速度减为零，然后重复之前的运动，一直向一个方向运动，故C错误；（D）由图像可知，电子0到做匀加速直线运动，从到T内做匀速运动，然后重复加速直线运动和匀速运

11、动，一直向一个方向运动，故D错误。故选B。6BD（A）加速度为a=，所以加速度相同，故A错误；（B）质子在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，则偏转距离y=at2=，x是水平位移，当y相同时，v0越大，则x越大，故质子沿b轨迹运动时初速度v0更大，故B正确；C（D）静电力做功为W=qEy，所以两次静电力做功相同，电势能的增量相同，由能量守恒定律可知，两次动能的增量相同，故C错误，D正确。故选BD。7BDA（B）依题意，可知带电粒子在匀强电场中垂直于电场方向射入后做类平抛运动，由于tan2tan若12，故12，P、M、N三点在同一直线上，与初速度大小无关，如图所示。同理，若12，则12，故A

12、错误，B正确；（C）若12，P、M、N三点共线，位移大则运动时间长，故C错误；（D）若12、l1l212，P、M、N三点同线的同时，沿场强方向位移之比x1x2l1l212，由得t，则t1t21。故D正确。故选BD。8 负 由于油滴静止，故它受平衡力的作用，电场力的方向向上，而上极板带正电，故悬浮油滴带负电；因为。即。故悬浮油滴的电荷量为。9带电粒子以平行于两极板的速度进入匀强电场，在垂直极板方向做初速为零的匀加速直线运动，发生的侧移。带电粒子从进入电场到飞出极板的过程中电场力做的功为。所以带电粒子的电势能变化，即电势能减小10 mgh 把小球的运动分解到水平和竖直方向，竖直方向做自由落体运动，

13、水平方向作用下做匀减速运动。由小球落地时速度方向恰好竖直向下，知落地时v0恰好减为零，落地时速度为，落地时的动能为 。解得竖直方向，水平方向，联立可得11（1）；（2）0.03m，（1）由动能定理，解得。（2）电子在电场力作用下做类平抛运动，水平方向有。竖直方向有，。联立解得，速度为12（1）；（2）（1）电子在A、B间做匀加速直线运动，设电子在A、B间的运动时间为t，则，。所以。（2）设电子从B板的小孔飞出时的速度为v0，则由动能定理得。电子从平行极板C、D间射出时沿电场方向的速度为。根据速度时间关系。所以C、D间匀强电场的电场强度为。13（1）；（2）R，（1）设离子的质量为m，电荷量为q，加速电场的电压为U，加速后速度大小为v0，则有。离子沿中心线ab做匀速圆周运动，由牛顿运动定律有。解得。（2）离子在匀强电场中做类平抛运动，设该过程加速度大小为a，时间为t，离子通过匀强电场后射到靶上时离O点的距离为x，速率为v，由牛顿运动定律及运动学规律有，、。解得。设离子通过匀强电场后射到靶上时的速率为v，由动能定理有，解得。