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内蒙古新苏版物理高三单元知识点测试47:(带电粒子在电场中的运动)


内蒙古新苏版物理高三单元知识点测试 47:(带电粒子在电场中
的运动)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________ 本卷须知 1、答题前填写好自己的姓 名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上
第 I 卷〔选择题共 45 分〕

评卷人
[来 源:]

得分

【一】选择题〔此题共 15 小题,每题 3 分,共 45 分。在每题
给出的四个选项中。有的小题只有一个选项正确,有的小题有多 个选项正确。全部选对的得 3 分,选对但不全的得 2 分,错选或 不答的得 0 分〕

1.如下图,平行的实线代表电场线,方向未知,电荷量为 1×10-2C 的正电荷在电场中只
受电场力作用,该电荷由 A 点移到 B 点,动能损失了 0.1J,假设 A 点电势为-10V,那么()

A、B 点电势不为零 B、B 点电势为-20V C、电荷运动轨迹可能是图中曲线 2 D、电荷运动轨迹可能是图中曲线 1
2.一带电油滴在匀强电场 E 中的运动轨迹如右图中虚线所示,电场方向竖直向下。假设不
计空气阻力,那么此带电油滴从 a 运动到 b 的过程中,能量变化情况为〔〕

A、动能减小 B、电势能增加 C、动能和电势能之和减少 D、重力势能和电势能之和增加
3.一个带电粒子,沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图 4 所示,径
迹上的每小段都可近似看成圆弧,由于带电粒子使沿途空气电离,粒子的能量逐渐减小,带 电荷量不变,从图中情况可以确定〔〕

图4 A.粒子从a运动到b,带正电。 B、粒子从b运动到a,带正电。 C、粒子从a运动到b,带负电。 D、粒子从b运动到a,带负电。
4.如下图,内壁光滑的绝缘材料制成的圆轨道固定在倾角为θ 的斜面上,与斜面的交点是A,
直径AB垂直于斜面,直径CD和MN分别在水平和竖直方向上、整个装置处在与圆轨道面平行的 水平向右的匀强电场中、一质量为m、带电荷量为q的小球(可视为点电荷)刚好能静止于圆轨 道内的A点、现给在A点的该小球一沿圆切线方向的初速度,使其恰能沿圆轨道完成圆周运动、 以下对该小球运动过程的分析中,错误的选项是〔〕
A、小球一定带负电 B、小球运动到B点时动能最小 C、小球运动到M点时动能最小 D、小球运动到D点时机械能最小
5.如下图,两平行金属板问有一匀强电场,板长为 l ,板间距离为d,在板右端 l 处有一竖直
放置的光屏M。一带电量为q、质量为m的质点从两极中央射入板间,最后垂直打在M屏上, 那么以下结论正确的选项是
A.板间电场强度大小为mg/q B.板间电场强度人小为2mg/q C.质点在板间运动的时间跟它从板的右端运动到光屏的时间相等 D.质点在板间运动的时间大于它从板的右端运动到光屏的时间
6.如下图,同心圆表示某点电荷 Q 所激发的电场的等势面,a 、b 两点在同一等势面上,c 、 d 两点在另一等势面上.甲、乙两个带电粒子以相同的速率,沿不同的方向从同一点 a 射入 电场,在电场中沿不同的轨迹 adb 曲线、 acb 曲线运动,不计重力.那么以下说法中正确的

选项是 A.两粒子所带的电荷电性不同
B.甲粒子经过 c 点的速度大于乙粒子经过 d 点时的速度
C.两粒子的电势能都是先减小后增大
D.经过 b 点时,两粒子的动能一定相等 7.如下图,MN 是一正点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带负电的粒子〔不计重力〕
从 a 到 b 穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示。以下结论正确的选项是
A、带电粒子从 a 到 b 过程中动能逐渐减小
B、正点电荷一定位于 M 点左侧
C、带电 粒子在 a 点时具有的电势能大于在 b 点时
具有的电势能
D、带电粒子在 a 点的加速度小于在 b 点的加速度
8.如下图为圆柱形区域的横截面,内有垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为 B,一带电粒子 〔不计重力〕以某一初速度沿截面直径方向射入时,穿过此区域的时间为 t,粒子飞出
此区域时,速度方向偏转 60°角,如下图,根据上述条件可求以下物理量中的

A、带电粒子的荷质比 B、带电粒子的初速度 C、带电粒子在磁场中运动的周期 D、带电粒子在磁场中运动的半径
9.如图中的虚线为某电场的等势面,今有两个带电粒子〔重力不计〕,以不同的速率方向,
从 A 点飞入电场后,沿不同的径迹 1 和 2 运动,由轨迹可以断定 A、两粒子的 电性一定不同 B、粒子 1 的动能先减小后增大 C、粒子 2 的电势能先增大后减小
D、经过 B、C 两点两粒子的速率可能相等
10.一个质量为 m、电荷量为+q 的小球以初速度 v0 水平抛出,在小球经过的竖直平面内,存
在着假设干个如下图的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区,两区域相互间隔 、 竖直高度相等,电场区水平方向无限长,每一电场区的场强大小相等、方向均竖直向 上,不计空气阻力,以下说法正确的选项是
A、假设场强大小等于 mg ,那么小球经过每一电场区的时间均相同 q

B、假设场强大小等于 mg ,那么小 球经过每一电场区都做直线运动 q

C、假设场强大小等于 2mg ,那么小球经过每一无电场区的时间均相同 q

D、无论场强大小如何,小球通过所有 无电场区的时间均相同

11.如下图,实线为点电荷形成电场中的三条电场线,某一带电粒子运动轨迹如图虚线所示。

那么下面判断正确的选项是

A、该带电粒子带负电

B、a 点的电场强度比 b 点的大

C、a 点的电势比 b 点的高

D、该粒子在 b 点的电势能比在 a 点大

12.如下图,长为 L、倾角为θ 的光滑斜面处于水平向右的匀强电场中。一电荷量为+q、质
量为 m 的小球,以初速度 v0 由斜面底端的 M 点沿斜面向上滑,到达斜面底端 N 的速度仍 为 v0,那么 A、小球在 N 点的电势能小于在 M 点的电势能 B、M、N 两点的电势差为 mgL/q C、电场强度等于 mgtanθ /q D、小球不一定是做匀速直线运动
13.如下图,一个质量为 m、带电量为 q 的物体处于场强按 E=E0—kt〔E0、k 均为大于零的常
数,取水平向左为正方向〕变化的电场中,物体与竖直墙壁间的动摩擦因数为μ ,当 t=0 时刻物体处于静止状态。假设物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且电场空 间和墙面均足够大,以下说法正确的选项是 A、物体开始运动后加速度先增加、后保持不变 B、物体开始运动后加速度不断增加

C、经过时间
t

?

E0

,物体在竖直墙壁上的位移达最大值

k

D、经过时间
t

?

?qE0

?

mg

,物体运动速度达最大值

?kq

14.

静电喷漆技术具有效率高、质量好、有益于健康等优点,其

装置可简化如图。A、B 为有一定间距的两块平行金属板,两

板间有方向由 B 指向 A 的匀强电场。在 A 板的中央放置一个

安全接地的静电油漆喷枪 P,油漆喷枪可向各个方向均匀地

喷出初速度大小相同且带负电的油漆微粒,假设油漆微粒的

质量、电荷量大小均相等,微粒的重力和所受空气阻力均不

计,油漆微粒最后都能落在金属板 B 上、对油漆微粒,以下

说法正确的选项是

A、落在 B 板上的微粒所形成的图形是圆形

B、所有微粒到达 B 板前的瞬间速度大小相等

C、电场力对每个微粒所做的功相同 zxxk

D、所有微粒到达 B 板所需的时间相同

15.如下图,电子在电势差为 U1 的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为 U2 的两块

平行极板间的电场中,射入方向跟极板平行,整个装置处在真空中,重力可忽略,在满足电

子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ 变大的是

A、U1 不变、U2 变大 C、U1 不变、U2 变小

B、U1 变小、U2 不变 D、U1 变大、U2 变小

评卷人 得分

第 II 卷〔非选择题〕
〔非选择题共 55 分〕
【二】填空题〔此题共 3 小题,每题 6 分,共 18 分〕

16.回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它获得很大动能的仪器,其核心部分是两个 D 形
金属扁盒,两盒分别和一高频交流电源两极相接,以便在盒间的窄缝中形成一匀强电场, 高频交流电源的周期与带电粒子在 D 形盒中的运动周期相同,使粒子每穿过窄缝都得到加 速〔尽管粒子的速率和半径一次比一次增大,运动周期却始终不变〕,两盒放在匀强磁场 中,磁场方向垂直于盒底面,磁场的磁感应强度为 B,离子源置于 D 形盒的中心附近,假设 离子源射出粒子的电量为 q,质量为 m,最大 回转半径为 R,其运动轨道如下图,那么:

〔1〕两盒所加交流电的频率为__________; 〔2〕粒子离开回旋加速器时的动能为_________; 〔3〕设两 D 形盒间电场的电势差为 U,忽略粒子在电场中加速所用的时间,那么粒子 在回旋加速器中运动的总时间 t 为__________。
17.如下图,电子〔质量 m,电量 e〕经加速电场〔电压为 U1〕后由中央进入偏转 电场〔电
压为 U2〕,然后从下极板的边缘飞出偏转电场,电子飞出电场时的动能为;偏转电场极板长 度为 L,板间距离为 d,该电子在偏转电场运动的加速度大小是 a=。

18.如图,E 发射的电子初速度为零,两电源的电压分别为 45V、30V,A、B 两板上有小孔
Oa、Ob,那么电子经过 Oa、Ob 孔以及到达 C 板时的动能分别是:EKA=,EKB=,EKC=。

评卷人 得分

【三】计算题〔此题共 4 小题,共 37 分,解答时应写出 必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计 算的题,答案中必须明确写出数值和单位,只写出最后 答案的不能得分〕

19.如图xoy平面坐标系,x轴方向为水平方向,y轴方向为竖直方向,在第一象限内有竖直
向下的匀强电场E,在第二象限内场强为E的匀强电场与x轴正方向成37°〔sin37°

=0.6,cos37°=0.8〕,在 (?l,l) 处一带电荷量为q的带电小球由静止开始沿x轴正方向直线运

动,然后进入第一象限。求:

〔1〕带电小球第一次经过x轴时的位置坐标 〔2〕带电小球第一次经过x轴是的动能
20.如下图,两平行金属板 A、B 水平放置,板长 L1=8cm,板间距离 d=8cm,板间
电压 U=300V。一质量 m ? 10?20 kg ,电量 q ? 10?10 C 的带正电的粒子〔重力不
计〕,以初速度 v0 ? 2?106 m / s 从两板中央垂直电场线飞入电场,粒子飞出平
行板电场后,进入 CD、EF 间的无电场区域,两界面 CD、EF 相距为 L2=12cm, 粒子穿过界面 EF 后,又射入固定在中心线上 O2 处的点电荷 Q 形成的电场区 域,且粒子在 EF 右侧运动过程中速率始终不变。求〔1〕粒子飞出平行板电 场时的速度大小和方向? 〔2〕粒子穿过界面 EF 时偏离中心线 O1O2 的距离? 〔3〕点电荷 Q 的电量和电性?(静电力常数 k=9×109Nm2/C2) 21.如下图,电路 A、B 两点分别接恒压电源的正、负极,滑动变阻器 R 的最大阻值为 3R0,
ab=bc=cd,伏特表的内阻 Rv 的阻值为 2R0,水平放置的平行金属板长为 L、极板间距为 d,
且 d= L ,极板间电场均匀分布、现有一个质量为 m、电量大小为 q 的粒子以大小为 v0 的初
2
速度从下极板边缘飞入匀强电场,当滑片 p 处于 a 点时,粒子恰好从上极板边缘水平飞出, 粒子重力不计、 求 〔1〕粒子的带电性质及 v0 与水平极板间的夹角θ ; 〔2〕恒压电源的电压 U; 〔3〕假设保持 v0 大小不变但改变 v0 方向,使得带点粒子恰能沿极板中央轴线水平飞出,这

时伏特表的读数多大?滑片 p 应处于哪个位置?
22.如图 19 所示,在以坐标原点 O 为圆心、半径为 R 的半圆形区域内,有相互垂直的匀强 电场和匀强磁场,磁感应强度为 B,磁场方向垂直于 xOy 平面向里。一个带正电的粒子〔不

计重力〕从 O 点沿 y 轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经过 t0 时间

从 p 点射出。 解:〔1〕粒子带正电〔2 分〕

分运动时间相等 t?

L

?

2d

(2 分) tg?

?

2d

θ ?1

=45o(1

分)

vo cos? vo sin?

L

〔2〕

y

?

1 2

at 2

?

1 2

Eq m

( vo

L cos?

)2

?

Uq dm

L2 vo2

〔2

分〕

y=d,电压 U

?

d 2mvo2 qL2

?

mvo2 4q

〔1 分〕

〔3〕y= d ,由分运动时间相等

L

d 得 tg? / = 1 (1 分)

t?

?

2

vo cos? / vo sin ? /

2

,相应的伏特表读数

(2 分)

cos? / ? 4

U / ? mvo2 ? 4 U

5

5q 5

由分压关系知滑片 P 应处于 ab 之间〔1 分〕,滑动变阻器滑片 P 以下部分电阻为 Rx≈2.7Ro 〔1 分〕
22.见解析 解析:〔1〕设带电粒子的质量为 m,电荷量为 q,初速度为 v,电场强度为 E。可判断出粒子 受到的洛伦磁力沿 x 轴负方向,于是可 知电场强度沿 x 轴正方向且有:
qE=qvB①〔1 分〕
又 R=vt0②〔1 分〕
那么 E ? BR ③〔1 分〕 t0
〔2〕仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动在 y 方向位移:

y ? v t2 ④〔1 分〕 2

由②④式得: y ? R ⑤〔1 分〕 2

设 在水平方向位移为 x,因射出位置在半圆形区域边界上,

于是:
x?

3 R 〔6〕〔1 分〕

2

又有: x ? 1 a(t0 )2 ⑥〔1 分〕 22

书得

⑦〔1 分〕

a

?

4

3R t02

轨迹如右图

〔3〕由公式
r

?

mv

可得: r2

?

4r1 〔2

分〕

qB

y P
0 图 19

R x



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