人教版物理必修3同步练习: 10.5 带电粒子在电场中的运动(优生加练)

 一带正电微粒从静止开始经电压加速后，射入水平放置的平行板电容器，极板间电压为。微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为45°，微粒运动轨迹的最高点到极板左右两端的水平距离分别为和 ， 到两极板距离均为d ， 如图所示。忽略边缘效应，不计重力。下列说法正确的是（ ）

如图甲所示，直线加速器由一个金属圆板（序号为0）和多个横截面积相同的金属圆筒组成，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度遵照一定的规律依次增加。圆板和圆筒与交流电源相连，序号为奇数的圆筒和电源的一极相连，圆板和序号为偶数的圆筒和该电源的另一极相连，交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。若已知电子的质量为m、电荷量为e、电压的绝对值为u，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。在时，圆板中央的一个电子在圆板和圆筒之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1，电子在每个圆筒中运动的时间均小于T，且电子均在电压变向时恰从各圆筒中射出，则（   ）

某科研小组在进行一次科研实验时，将一个能产生多种正离子（质子、氘核、氚核及氦核等）的粒子源放在如图装置的位置。粒子源产生的正离子飘入（初速度很小，可忽略不计）电压为的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中心线射入。已知平行金属板A、B板长为L，相距为d，两板间的电压为。若离子能从A、B板间射出（不计离子的重力），则（   ）

如图所示，水平放置的平行板电容器与电源始终相连，两板间距为d。开关闭合，一带电微粒质量为m，电荷量为q，刚好静止在两板间。现将两板同时绕两板的中点A和B逆时针旋转角 ， 并给微粒一初速度 ， 重力加速度为 ， 则（   ）

如图甲所示，两个平行金属板、正对竖直放置，两板间加上如图乙所示的交变电压。时，板比板电势高 ， 在两板的正中央点有一电子在电场力作用下由静止开始运动电子所受重力可忽略不计 ， 已知电子在时间内未与两板相碰。则电子速度方向向左且速度大小逐渐增大的时间是（ ）

如图①所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图②所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t₀时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上。则t₀可能属于的时间段是（  ）

一匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象如图所示，在该匀强电场中，有一个带电粒子于t=0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，则下列说法中正确的是（   ）

如图所示的是示波管工作原理图：电子经电场加速后垂直射入偏转电场，若加速电压为U₁ ， 偏转电压为U₂ ， 偏转电场的极板长度与极板间的距离分别为L和d，取“单位偏转电压引起的偏转距离”来描述示波管的灵敏度（该距离越大则灵敏度越高），则下列哪种方法可使示波管的灵敏度提高（　　）

如图，在一柱形区域内有匀强电场，该区域的横截面是以О为圆心、半径为R的圆，AB为圆的直径。质量为m、电荷量为e的电子在纸面内从A点先后以不同大小的速度进入电场，速度方向与电场强度方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的电子，从圆周上的C点以速率离开电场，AC与AB的夹角为θ=60°，运动过程中电子仅受电场力作用。下列说法正确的是

在图甲的直角坐标系中，x轴上固定两点电荷M、N，距坐标原点O均为L，y轴上有P₁、P₂、P₃三点，其纵坐标值分别为L、L、L。y轴上各点电场强度E随y变化的关系如图乙所示，图中0~L的阴影部分面积为a，0~L的阴影部分面积为b。一个质量为m、电荷量为-q的带负电粒子，由P₁点静止释放，仅在电场力作用下，将沿y轴负方向运动，则（    ）

如图所示，一个氢离子和一个氦离子同时从同一点由静止开始，经同一电场加速后垂直射入同一偏转电场中，最终打在与偏转电场平行的竖直荧光屏上，整个过程中不考虑两离子间的相互作用，则下列说法正确的是（) 

如图所示，让带电粒子M和N分别以不同的初速度同时沿垂直于电场方向射入两平行金属板间的匀强电场中，M从两极板正中央射入，N从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点。已知 ， ， 不计带电粒子重力和带电粒子间的相互作用，则从粒子射入到打在上极板的过程中，下列说法正确的是（ ）

如图所示，竖直平面内建立直角坐标系，整个空间存在平行平面的匀强电场，电场强度方向与轴正方向成角。质量为的带电小球从坐标原点沿轴的正方向以初速度水平抛出，经过一段时间小球以的速度穿过轴正半轴某点（图中未画），重力加速度为 ， 不计空气阻力。则下列说法正确的是（    ）

如图所示，长为、倾角为的光滑绝缘细杆垂直穿过半径为l、带电荷量为的固定大圆环的圆心O ， 细杆上的B点及圆心O恰好将细杆三等分．现从细杆的顶端A由静止释放一个套在细杆上的质量为m、带电荷量为、可视为点电荷的小滑环，小滑环恰好在A、C之间做往复运动．已知大圆环上的电荷分布均匀，静电力常量为k ， 重力加速度大小为g ， ， 下列说法正确的是（ ）

 如图甲所示，半径为R的圆管道固定在竖直平面内，管道内径较小且与半径相比可忽略，内壁光滑，管道最低点为B，最高点为A，圆管所在平面内存在一匀强电场，在B点给质量为m、带电荷量为的小球一水平初速度，小球运动过程中动能与机械能随转过角度的变化关系分别如图乙、图丙所示，已知B点为重力势能和电势的零点，小球在管道内恰好做圆周运动，重力加速度为g，小球可视为质点，则（　　）

 如图，空间中存在水平向右的匀强电场，一带负电的小球以速度大小为v竖直向上射入匀强电场，经过一段时间，小球速度大小仍为v，但方向沿水平方向，已知小球质量为m，带电荷量为－q，重力加速度为g，则在该过程中（  ）

如图甲所示为两块水平金属板，在两板间加上周期为T的交变电压U，电压U随时间t变化的图像如图乙所示。现有一群质量为m、重力不计的带电粒子以初速度沿中线射入两金属板间，经时间T都能从两板间飞出。下列关于粒子运动的描述正确的是（ ）

如图所示，带电平行金属板A、B，板间的电势差为U，A板带正电，B板中央有一小孔，一带正电的微粒，带电荷量为q，质量为m，自孔的正上方距板高h处自由落下，若微粒恰能落至A、B板的正中央c点，保持两极板上电荷量不变，则（   ）

如图所示，匀强电场中有一个以 O 为圆心、半径为 R 的圆，电场方向与圆所在平面平 行，A、O 两点电势差为 U，一带正电的粒子在该电场中运动，经 A、B 两点时速度方向沿 圆的切线，速度大小均为 v₀ ， 粒子重力不计，则下列说法正确的是（   ）

如图所示，竖直放置的平行板电容器两板间的电势差 ， 在xOy平面直角坐标系第Ⅰ象限内分布着沿y轴正方向的匀强电场，离子源N放置在电容器左边极板的中间，可以水平向右发射带负电的离子．若离子进入电容器时速度为零，经电容器电场的加速后穿过右板垂直于y轴从P点处射入电场，并从x轴上的A点处射出．已知P点的纵坐标为 ， A点的横坐标为 ， 带电粒子的荷质比 ， 不考虑带电粒子所受的重力．

研究原子核的结构时，需要用能量很高的粒子轰击原子核。为了使带电粒子获得很高的能量，科学家发明了各种粒子加速器。

图为某加速装置的示意图，它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成，其轴线在同一直线上，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图所示。在时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板序号为的中央有一电子，在圆板和圆筒之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线进入圆筒。为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速，圆筒长度的设计必须遵循一定的规律。

若电子的质量为 ， 电荷量为 ， 交变电源的电压为 ， 周期为 ， 两圆筒间隙的电场可视为匀强电场，圆筒内场强均为。不计电子的重力和相对论效应。

某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物视为小球组成的台混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，空气和带电颗粒沿板方向的速度保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集。已知金属板长度为 ， 间距为。不考虑重力影响和颗粒间相互作用。

如图（a）所示，两竖直平行金属板A、B与x轴垂直，接在电压大小为的稳压电源上，A板过原点，在B板上靠近中间处有一长度的水平狭缝．在B板右侧水平放置边长为的两正方形平行金属板C、D，两板间距 ， 距板右端处垂直x轴有一足够大的荧光屏．A板中间位置沿z轴方向有一线形离子源，可以连续释放初速度为零的正离子．已知离子源、B板上的狭缝和C、D板中间线均在同一水平面内，且C、D板不加电压时，屏上会出现长2cm一条水平亮线．现在C、D两极板间接上如图（b）所示的交变电压（若每个离子穿过C、D板间的时间极短，可认为此过程中C、D板间电压不变，极板间形成的电场可视为匀强电场），忽略电场的边缘效应，不计离子重力以及离子间的相互作用力，离子的比荷均为= ． 求：

                               图（a）                                                                            图（b）

如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带电量为的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g，。

如图所示，竖直固定的半径R＝0.32m的光滑绝缘圆弧轨道在B点与粗糙绝缘水平轨道AB相切。整个轨道处于水平向左的匀强电场中。将一个质量m＝0.4kg、带电量q＝＋3×10^－3C的物块P（可视为质点）从水平轨道上B点右侧距离B点x＝0.64m的位置由静止释放，物块运动到B点时对圆弧轨道的压力大小为。圆弧轨道右下方留有开口，物块进入圆弧轨道后，开口将自动关闭形成一个闭合的圆轨道。已知物块P与水平轨道AB间的动摩擦因数μ＝0.25， ， sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：

如图建立xOy直角坐标系，在其第二象限中放置平行金属板A、B和平行于金属板的细管C，细管C开口紧靠金属板右侧且与两板等距，另一开口在y轴上。放射源P在A极板左端，可以沿任意方向发射某一速度的带电粒子。当A、B板加上某一大小为U的电压时，有带电粒子刚好能以速度v₀从细管C水平射出，进入位于第一象限的静电分析器并恰好做匀速圆周运动，t=0时刻带电粒子垂直于x轴进入第四象限的交变电场中，交变电场随时间的变化关系如图乙（图上坐标均为已知物理量），规定沿x轴正方向为电场正方向，静电分析器中电场的电场线为沿半径方向指向圆心O，场强大小为E₀。已知带电粒子电荷量为+q，质量为m，重力不计。求：

 如图建立竖直平面内坐标系，α射线管由平行金属板A、B和平行于金属板（场强的方向竖直向下）的细管C组成，放置在第II象限，细管C离两板等距，细管C开口在y轴上。放射源P在A极板左端，可以沿特定方向发射某一速度的α粒子（带正电）。若极板长为L，间距为d，当A、B板加上某一电压时，α粒子刚好能以速度v₀（已知）从细管C水平射出，进入位于第I象限的静电分析器并恰好做匀速圆周运动，t=0时刻α粒子垂直于x轴进入第IV象限的交变电场中，交变电场随时间的变化关系如图乙（图上坐标均为已知物理量），规定沿x轴正方向为电场正方向，静电分析器中电场的电场线为沿半径方向指向圆心O，场强大小为E₀。已知α粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。求：

某种空气净化装置原理如图所示，由空气和带负电的灰尘颗粒物视为小球组成的均匀混合气流进入由一对平行金属板构成的集尘器。在集尘器中，空气和带电颗粒沿板方向的速度保持不变，在匀强电场作用下，有些带电颗粒能打到集尘板上被收集。已知金属板长度为 ， 间距为、板间电压恒为 ， 不考虑重力影响和颗粒间的相互作用。求：

如图所示，一带电粒子由静止被电压为U₁的加速电场加速，然后沿着与电场垂直的方向进入另一个电压为U₂的匀强偏转电场，并射出偏转电场。已知粒子的带电量为q ， 质量为m；偏转电极长为L ， 极板间距为d、不计粒子的重力。求粒子：

 如图所示，真空中A、B两点分别固定电荷量均为的两个点电荷，O为A、B连线的中点，C为A、B连线中垂线上的一点，C点与A点的距离为 ， AC与AB的夹角为 ， 中垂线上距离A点为的点的电势为（以无穷远处为零电势点）。一个质量为的点电荷（其电荷量远小于Q），以某一速度经过C点，不计点电荷的重力，静电力常量为。