（新課標(biāo)）2020高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)（四十四）帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（重點(diǎn)突破課）（含解析）.doc

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) (重點(diǎn)突破課)1有一種電荷控制式噴墨打印機(jī)，它的打印頭的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示，其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒，此微粒經(jīng)過(guò)帶電室?guī)想姾螅砸欢ǖ某跛俣却怪鄙淙肫D(zhuǎn)電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打到紙上，顯示出字符。不考慮微粒的重力，為使打在紙上的字跡縮小(偏轉(zhuǎn)距離減小)，下列措施可行的是()A減小微粒的質(zhì)量B減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間的距離C減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓D減小微粒的噴出速度解析：選C微粒以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，則在垂直偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)方向上有Lv0t，在平行偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)方向上有yat2，加速度為a，聯(lián)立解得y，要縮小字跡，就要減小微粒在平行偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)方向上的偏轉(zhuǎn)量y，由上式分析可知，可采用的方法有：增大微粒的質(zhì)量、增大偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間的距離、增大微粒的噴出速度、減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓等，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。2.(2017江蘇高考)如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點(diǎn)。由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)。現(xiàn)將C板向右平移到P點(diǎn)，則由O點(diǎn)靜止釋放的電子()A運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回B運(yùn)動(dòng)到P和P點(diǎn)之間返回C運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回D穿過(guò)P點(diǎn)解析：選A電子在A、B板間的電場(chǎng)中做加速運(yùn)動(dòng)，在B、C板間的電場(chǎng)中做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)A、B板間的電壓為U，B、C板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，M、P兩點(diǎn)間的距離為d，則有eUeEd0，若將C板向右平移到P點(diǎn)，B、C兩板所帶電荷量不變，由E可知，C板向右平移到P時(shí)，B、C兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，由此可以判斷，電子在A、B板間做加速運(yùn)動(dòng)后，在B、C板間做減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度為零，然后返回，A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.如圖所示，a、b兩個(gè)帶正電的粒子，以相同的速度先后垂直于電場(chǎng)線從同一點(diǎn)進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，a粒子打在B板的a點(diǎn)，b粒子打在B板的b點(diǎn)。若不計(jì)粒子重力，則()Aa的電量一定大于b的電量Bb的質(zhì)量一定大于a的質(zhì)量Ca的比荷一定大于b的比荷Db的比荷一定大于a的比荷解析：選C由題知，粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，由h2得，xv0，由于v0<v0，可得>，C正確。4.真空中的某裝置如圖所示，現(xiàn)有質(zhì)子、氘核和粒子都從O點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過(guò)相同加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，射出后都打在同一個(gè)與OO垂直的熒光屏(未畫出)上，使熒光屏上出現(xiàn)亮點(diǎn)。已知質(zhì)子、氘核和粒子質(zhì)量之比為124，電量之比為112，重力不計(jì)。下列說(shuō)法中正確的是()A三種粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為211B三種粒子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度相同C在熒光屏上將只出現(xiàn)1個(gè)亮點(diǎn)D偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做功之比為122解析：選C由U1qmv02，有v0 ，得v1v2v311，再由t，得t1t2t31，A錯(cuò)誤；由y可知，三種粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)同一點(diǎn)射出，且速度方向相同，故熒光屏上將只出現(xiàn)1個(gè)亮點(diǎn)，C正確；由mv2U1qqy，得v ，因不同，故三種粒子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的速度不相同，B錯(cuò)誤；由偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)三種粒子做的功W電qy，得W電1W電2W電3112，D錯(cuò)誤。5.如圖所示，兩塊平行、正對(duì)的金屬板水平放置，分別帶有等量的異種電荷，使兩板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩板間的距離為d。有一帶電粒子以某速度v0緊貼著A板左端沿水平方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電粒子恰好落在B板的右邊緣。帶電粒子所受的重力忽略不計(jì)?，F(xiàn)使該粒子仍從原位置以同樣的方向射入電場(chǎng)，但使該粒子落在B板的中點(diǎn)，下列措施可行的是()A僅使粒子的初速度變?yōu)?v0B僅使粒子的初速度變?yōu)镃僅使B板向上平移D僅使B板向下平移d解析：選B帶電粒子在垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有xv0t，在沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有dat2t2，聯(lián)立可得x2，現(xiàn)在要使x變?yōu)樵瓉?lái)的一半，即x2為原來(lái)的四分之一，所以需要將粒子的初速度變?yōu)椋珹錯(cuò)誤，B正確；僅使B板向上平移，則根據(jù)C可得電容增大為原來(lái)的兩倍，根據(jù)U可得電壓變?yōu)樵瓉?lái)的，x2變?yōu)樵瓉?lái)的，C錯(cuò)誤；僅使B板向下平移d，同理可得電容變?yōu)樵瓉?lái)的，電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，x2變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，D錯(cuò)誤。6.(2019渭南模擬)如圖所示，平行板電容器板間電壓為U，板間距為d，兩板間為勻強(qiáng)電場(chǎng)。讓質(zhì)子流(不計(jì)重力)以初速度v0垂直電場(chǎng)射入，沿a軌跡落到下板的中央?，F(xiàn)只改變其中一條件，讓質(zhì)子沿b軌跡落到下板邊緣，則可以將()A開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)B質(zhì)子初速度變?yōu)镃板間電壓變?yōu)镈豎直移動(dòng)上板，使板間距變?yōu)?d解析：選C開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電容器極板電荷量不變，電容器電容不變，電容器板間電壓不變，場(chǎng)強(qiáng)不變，質(zhì)子所受電場(chǎng)力不變，加速度不變，所以仍落到下板的中央，A錯(cuò)誤；將質(zhì)子初速度變?yōu)?，質(zhì)子加速度不變，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，質(zhì)子的水平位移變?yōu)樵瓉?lái)的一半，不可能到達(dá)下板邊緣，B錯(cuò)誤；當(dāng)板間電壓變?yōu)闀r(shí)，場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的，電場(chǎng)力變?yōu)樵瓉?lái)的，加速度變?yōu)樵瓉?lái)的，根據(jù)yat2知，運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，由xv0t知水平位移變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，所以能沿b軌跡落到下板邊緣，C正確；豎直移動(dòng)上板，使板間距變?yōu)?d，則板間場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的，電場(chǎng)力變?yōu)樵瓉?lái)的，加速度變?yōu)樵瓉?lái)的，根據(jù)yat2知，運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的倍，同理可知水平位移變?yōu)樵瓉?lái)的倍，不能到達(dá)下板邊緣，D錯(cuò)誤。7(多選)兩平行極板間距為d，兩極板間電壓為U，不計(jì)重力的電子以平行于極板的速度v射入兩極板之間，沿極板方向運(yùn)動(dòng)距離為l時(shí)側(cè)移為y。如果要使電子的側(cè)移yy，僅改變一個(gè)量，下列哪些措施可行()A改變兩極板間距為原來(lái)的一半B改變兩極板所加電壓為原來(lái)的一半C改變電子沿極板方向運(yùn)動(dòng)距離為原來(lái)的一半D改變電子射入兩極板時(shí)的速度為原來(lái)的2倍解析：選CD電子做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)分運(yùn)動(dòng)公式，水平方向有l(wèi)v0t，豎直方向有yat2，其中a，聯(lián)立解得y。若改變兩極板間距d為原來(lái)的一半，y增加為原來(lái)的2倍，A錯(cuò)誤；若改變兩極板所加電壓U為原來(lái)的一半，y減小為原來(lái)的，B錯(cuò)誤；若改變電子沿極板方向運(yùn)動(dòng)距離l為原來(lái)的一半，y減小為原來(lái)的，C正確；若改變電子射入兩極板時(shí)的速度為原來(lái)的2倍，y減小為原來(lái)的，D正確。8.(多選)如圖所示，在矩形區(qū)域EFGH內(nèi)有平行于HE邊的勻強(qiáng)電場(chǎng)，以A點(diǎn)為圓心的半圓與EF、FG、HE分別相切于B、G、H點(diǎn)，C點(diǎn)是BG的中點(diǎn)。一個(gè)帶正電的粒子(不計(jì)重力)從H點(diǎn)沿HG方向射入電場(chǎng)后恰好從F點(diǎn)射出。以下說(shuō)法正確的是()A粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定經(jīng)過(guò)C點(diǎn)B粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定經(jīng)過(guò)BC之間某點(diǎn)C若將粒子的初速度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，粒子會(huì)由BF之間某點(diǎn)射出矩形EFGH區(qū)域D若將粒子的初速度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，粒子恰好由B點(diǎn)射出矩形EFGH區(qū)域解析：選BD粒子從H點(diǎn)沿HG方向射入電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，恰好從F點(diǎn)射出，則過(guò)F點(diǎn)作速度的反向延長(zhǎng)線，一定交于水平位移HG的中點(diǎn)，由幾何關(guān)系知延長(zhǎng)線又經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，所以粒子軌跡一定經(jīng)過(guò)BC之間某點(diǎn)，故A錯(cuò)誤，B正確；由類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，當(dāng)豎直位移一定時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，水平速度(即初速度)變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則水平位移也變?yōu)樵瓉?lái)的一半，粒子恰好從B點(diǎn)射出，故C錯(cuò)誤，D正確。9.(多選)如圖所示，從燈絲發(fā)射的初速度為零的電子(不計(jì)重力)，經(jīng)電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)U2。若要使電子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)量增大為原來(lái)的2倍，可供選用的方法是()A使U1減為原來(lái)的B使U2增大為原來(lái)的2倍C使偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板的長(zhǎng)度L增大為原來(lái)的2倍D使偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板的距離減小為原來(lái)的解析：選ABD根據(jù)動(dòng)能定理得，eU1mv02，設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，極板間的距離為h，則偏轉(zhuǎn)量dat2。使U1減為原來(lái)的，則偏轉(zhuǎn)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故A正確；使U2增大為原來(lái)的2倍，則偏轉(zhuǎn)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故B正確；使偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板的長(zhǎng)度增大為原來(lái)的2倍，則偏轉(zhuǎn)量變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，故C錯(cuò)誤；使偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板的距離減小為原來(lái)的，則偏轉(zhuǎn)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故D正確。10.(多選)三個(gè)不計(jì)重力的電子A、B、C同一地點(diǎn)同時(shí)沿同一方向垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，出現(xiàn)如圖所示的軌跡，則可以判斷()A它們?cè)陔妶?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同BA、B在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，C先飛離電場(chǎng)CC進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度最大，A最小D電場(chǎng)力對(duì)C做功最小解析：選BCD三個(gè)電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度a相同，沿電場(chǎng)方向上有yAyB>yC，由yat2知，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tAtB>tC，A錯(cuò)誤，B正確；B、C在電場(chǎng)中的水平位移相同，tB>tC，故vC>vB，而A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，但xA<xB，故vB>vA，故C進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度最大，A最小，C正確；電場(chǎng)力做功WEqy，而yAyB>yC，故電場(chǎng)力對(duì)C做功最小，D正確。11.如圖所示，粒子發(fā)射器發(fā)射出一束質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)，從靜止經(jīng)加速電壓U1加速后，沿垂直于電場(chǎng)方向射入兩平行板中央，受偏轉(zhuǎn)電壓U2作用后，以某一速度離開(kāi)電場(chǎng)。已知平行板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距離為d，求：(1)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；(2)粒子在離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的縱向偏移量y。解析：(1)粒子從靜止經(jīng)加速電壓U1加速后，由動(dòng)能定理得qU1mv02解得v0 粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間滿足Lv0t解得tL 。(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a縱向偏移量yat2解得y。答案：(1)L (2)12(2019北京通州模擬)如圖所示，一個(gè)電子由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，又沿偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板間的中心軸線從O點(diǎn)垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，并從另一側(cè)射出打到熒光屏上的P點(diǎn)，O點(diǎn)為熒光屏的中心。已知電子質(zhì)量m9.01031 kg，電荷量e1.61019 C，加速電場(chǎng)電壓U02 500 V，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓U200 V，極板的長(zhǎng)度L16.0 cm，板間距離d2.0 cm，極板的末端到熒光屏的距離L23.0 cm(忽略電子所受重力，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。求：(1)電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0；(2)電子打在熒光屏上的P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離h；(3)電子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)它所做的功W。解析：(1)根據(jù)動(dòng)能定理有eU0mv02解得v03.0107 m/s。(2)設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)在豎直方向上的側(cè)移量為y，電子在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)L1v0t電子在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)yat2根據(jù)牛頓第二定律有ma解得y0.36 cm電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的中點(diǎn)，由幾何關(guān)系知，解得h0.72 cm。(3)電子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)它做的功Wey5.81018 J。答案：(1)3.0107 m/s(2)0.72 cm(3)5.81018 J