1、第六章 第三讲 带电粒子在电场中的运动一、单项选择题(此题共5小题，每题7分，共35分)1如图1所示，从F处释放一个无初速的电子向B板方向运动，指出以下对电子运动的描述中错误的选项是(设电源电动势为E) ()A电子到达B板时的动能是E eVB电子从B板到达C板动能变化量为零C电子到达D板时动能是3E eVD电子在A板和D板之间做往复运动解析：由电池的接法知：A板带负电，B板带正电，C板带正电，D板带负电，所以A、B板间有向左的电场，C、D板间有向右的电场，B、C板间无电场，由动能定理知：电子到达B板时的动能为E eV，到达D板时的动能为零，在B、C板间做匀速直线运动，总之电子能在A板和D板间往
2、复运动，所以错误选项为C.答案：C2如图2所示，静止的电子在加速电压U1的作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压U2的作用下偏转一段距离现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该 ()A使U2加倍B使U2变为原来的4倍C使U2变为原来的倍D使U2变为原来的1/2解析：要使电子的运动轨迹不变，那么应使电子进入偏转电场后任一水平位移x所对应的偏转距离y保持不变由yat2()2和qU1mv02，得y，可见在x、y一定时，U2U1.所以选项A正确答案：A3(2023厦门模拟)如图3所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电
3、场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点(重力不计)，那么从开始射入到打到上板的过程中()A它们运动的时间tQtPB它们运动的加速度aQaPC它们所带的电荷量之比qPqQ12D它们的动能增加量之比EkPEkQ12解析：设P、Q两粒子的初速度为v0，加速度分别为aP和aQ，粒子P到上极板的距离是h/2，它们做类平抛运动的水平距离为l.那么对P，由lv0tP，aPtP2，得到aP；同理对Q，lv0tQ，haQtQ2，得到aQ.由此可见tPtQ，aQ2aP，而aP，aQ，所以qPqQ12.由动能定理，它们的动能增加量之比EkPEkQmaPmaQh14.综上所述，C项正确答
4、案：C4如图4所示，一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b，从电容器边缘的P点(如图)以相同的水平速度射入两平行板之间测得a和b与电容器极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为12，假设不计重力，那么a和b的比荷之比是 ()A12 B18C21 D41解析：带电粒子受到的电场力FEq，产生的加速度a，在电场中做类平抛运动的时间t ，位移xv0t，所以，D正确答案：D5如图5所示，一个平行板电容器，板间距离为d，当对其加上电压后，A、B两板的电势分别为和，下述结论错误的选项是()A电容器两极板间可形成匀强电场，电场强度大小为E/d
5、B电容器两极板间各点的电势，有的相同，有的不同；有正的，有负的，有的为零C假设只减小两极板间的距离d，该电容器的电容C要增大，极板上带的电荷量Q也会增加D假设有一个电子水平射入穿越两极板之间的电场，那么电子的电势能一定会减小解析：由题意可知，两板间电压为2，电场强度为E，A错误；板间与板平行的中线上电势为零，中线上方电势为正，下方电势为负，故B正确；由C知，d减小，C增大，由QCU知，极板带电荷量Q增加，C正确；电子水平射入穿越两极板之间的电场时，电场力一定对电子做正功，电子的电势能一定减小，D正确答案：A二、双项选择题(此题共5小题，共35分在每题给出的四个选项中，只有两个选项正确，全部选对
6、的得7分，只选一个且正确的得2分，有选错或不答的得0分)6(2023泰安质检)传感器是一种采集信息的重要器件，图6所示是一种测定压力的电容式传感器当待测压力F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的选项是 ()A假设F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流B假设F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流C假设F向上压膜片电极，电路中不会出现电流D假设电流表有示数，那么说明压力F发生变化解析：F向上压膜片电极，使得电容器两板间的距离减小，电容器的电容增加，又因电容器两极板间的电压不变，所以电容器的电荷量增加，电容器继续充电综上所述，选项B、D正确答案：BD7(2023宁夏高考)如图7所示，C为中间
7、插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地；P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P板与b板用导线相连，Q板接地开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度.在以下方法中，能使悬线的偏角变大的是 ()A缩小ab间的距离B加大ab间的距离C取出a、b两极板间的电介质D换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质解析：电容器C带电荷量不变，a、Q两板均接地，电势为零，b、P两板电势相等当ab间距离缩小时，电容器C的电容变大，电压U变小，即b、P两板电势减小，即P、Q间电压减小，电场强度E减小，悬线偏角减小，所以A错误，B正确取出a、b两极板间电介质时，电容器C的
8、电容变小，电压U变大，悬线偏角增大，所以C正确当换一块介电常数更大的电介质时，电容器C的电容变大，电压U变小，悬线偏角减小，所以D错误答案：BC8如图8所示，示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的 ()A极板X应带正电 B极板X应带正电C极板Y应带正电 D极板Y应带正电解析：由荧光屏上亮斑的位置可知，电子在XX偏转电场中向X极板方向偏转，故极板X带正电，A正确，B错误；电子在YY偏转电场中向Y极板方向偏转，故极板Y带正电，C正确，D错误答案：AC9(2023四川高考)如图9所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的
9、小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2(v2v1)假设小物体电荷量保持不变，OMON，那么 ()A小物体上升的最大高度为B从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小C从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小解析：因为OMON，M、N两点位于同一等势面上，所以从M到N的过程中，电场力对小物体先做正功再做负功，电势能先减小后增大，B、C错误；因为小物体先靠近正点电荷后远离正点电荷，所以电场力、斜面压力、摩擦力都是先增大后减小，D正确；设小物体上升的最大高度为h，摩擦力做功为W，在上
10、升过程、下降过程根据动能定理得mghW0mv12 mghWmv22， 联立解得h，A正确答案：AD10如图10所示，D是一只理想二极管，电流只能从a流向b，而不能从b流向a.平行板电容器的A、B两极板间有一电荷，在P点处于静止状态以E表示两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，Ep表示电荷在P点的电势能假设保持极板B不动，将极板A稍向上平移，那么以下说法中正确的选项是 ()AE变小 BU变大CEp变大 D电荷仍保持静止解析：B板不动而A板上移，那么电容器的电容减小，本应放电，但由于二极管的单向导电性使电容器不能放电，带电量不变而极板间场强不变，电荷仍保持静止，A错D正确；而极板间电压UEd变
11、大，B正确；由于场强E不变，那么UPBEdPB不变，故Ep不变，C错误答案：BD三、非选择题(此题共2小题，共30分)11(15分)(2023北京东城模拟)如图11所示为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力(1)求电子穿过A板时速度的大小；(
12、2)求电子从偏转电场射出时的侧移量；(3)假设要使电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？解析：(1)设电子经电压U1加速后的速度为v0，由动能定理eU1mv020解得v0 (2)电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场中运动的时间为t，加速度为a，电子离开偏转电场时的侧移量为y.由牛顿第二定律和运动学公式tFma，FeE，Eayat2解得y(3)由y可知，减小加速电压U1和增大偏转电压U2均可增大y值，从而使电子打到屏上的位置在P点上方答案：(1) (2)(3)减小加速电压U1和增大偏转电压
13、U212(15分)(2023鞍山模拟)在场强为E100 V/m的竖直向下的匀强电场中有一块水平放置的足够大的接地金属板，在金属板的正上方，高为h0.8 m处有一个小的放射源放在一端开口的铅盒内，如图12所示放射源以v0200 m/s的初速度向水平面以下各个方向均匀地释放质量为m21015 kg、电荷量为q1012 C的带电粒子粒子最后落在金属板上不计粒子重力，试求： (1)粒子下落过程中电场力做的功；(2)粒子打在金属板上时的动能；(3)计算落在金属板上的粒子图形的面积大小(结果保存两位有效数字)解析：(1)粒子在下落过程中电场力做的功WEqh10010120.8 J81011 J(2)粒子在整个运动过程中仅有电场力做功，由动能定理得WEk2Ek1Ek281011 J210152023/2 J1.21010 J(3)粒子落到金属板上的范围是一个圆设此圆的半径为r，只有当粒子的初速度与电场的方向垂直时粒子落在该圆的边缘上，由运动学公式得hat2t2代入数据求