2018年高中物理 第1章 靜電場 1.14 帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)習題 新人教版選修3-1.doc

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帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn) （答題時間：30分鐘） 1. 如圖所示，A板發(fā)出的電子經(jīng)加速后，水平射入水平放置的兩平行金屬板間，金屬板間所加的電壓為U。電子最終打在熒光屏P上，關(guān)于電子的運動，下列說法中正確的是（ ） A. 滑動觸頭向右移動時，電子打在P上的位置上升 B. 滑動觸頭向左移動時，電子打在P上的位置上升 C. 電壓U增大時，電子從發(fā)出到打在P上的時間不變 D. 電壓U增大時，電子打在P上的速度大小不變 2. 如圖所示，燈絲發(fā)熱后發(fā)出的電子經(jīng)加速電場后，進入偏轉(zhuǎn)電場，若加速電壓為，偏轉(zhuǎn)電壓為，要使電子在電場中偏轉(zhuǎn)量變?yōu)樵瓉淼?倍，可選用的方法有（設(shè)電子不落到極板上）（ ） A. 只使變?yōu)樵瓉淼? B. 只使變?yōu)樵瓉淼? C. 只使偏轉(zhuǎn)電極的長度變?yōu)樵瓉淼谋? D. 只使偏轉(zhuǎn)電極間的距離增加為原來的2倍 3. 如圖所示，質(zhì)子（）和氘核（）同時從靜止開始，經(jīng)同一加速電場加速后，垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，偏轉(zhuǎn)后打在同一熒光屏幕上，不計重力，則它們（ ） A. 在偏轉(zhuǎn)電場中運動的加速度相同 B. 能到達屏幕上同一點 C. 從發(fā)出到到達屏幕的運動時間相同 D. 到達屏幕時的速度相同 4. 如圖所示，質(zhì)子、氘核和粒子都沿平行金屬板中心線方向射入兩板間，板內(nèi)存在勻強電場，粒子從板間射出后都能打在熒光屏上。下列說法中正確的是（ ） A. 若它們射入電場時的速度相等，在熒光屏上將出現(xiàn)3個亮點 B. 若它們射入電場時的動量相等，在熒光屏上將只出現(xiàn)2個亮點 C. 若它們射入電場時的動能相等，在熒光屏上將只出現(xiàn)1個亮點 D. 若它們是由同一個電場從靜止加速后射入此偏轉(zhuǎn)電場的，在熒光屏上將只出現(xiàn)1個亮點 5. 如圖所示，兩平行金屬板間有一勻強電場，板長為L，板間距離為d，在距板右端L處有一豎直放置的光屏M.一電荷量為q、質(zhì)量為m的質(zhì)點從兩板中央射入板間，最后垂直打在M屏上，則下列結(jié)論正確的是（ ） A. 板間的電場強度大小為mg/q B. 板間的電場強度大小為2mg/q C. 質(zhì)點在板間運動時動能的增加量等于電場力做的功 D. 質(zhì)點在板間的運動時間等于它從板的右端運動到光屏的時間 6. 如圖所示，一電子槍發(fā)射出的電子（初速度很小，可視為零）進入加速電場加速后，垂直射入偏轉(zhuǎn)電場，射出后偏轉(zhuǎn)位移為y，要使偏轉(zhuǎn)位移增大，下列哪些措施是可行的（不考慮電子射出時碰到偏轉(zhuǎn)電極板的情況）（ ） A.增大偏轉(zhuǎn)電壓U B.增大加速電壓U0 C.增大偏轉(zhuǎn)電場的極板間距離d D.將發(fā)射電子改成發(fā)射負離子 7. 初速度為0的電子經(jīng)電壓U1加速后，垂直射入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時的偏移量是Y，偏轉(zhuǎn)板間距為d，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，板長為L，為了提高偏轉(zhuǎn)的靈敏度（每單位偏轉(zhuǎn)電壓引起的偏移量即Y/ U2），可采用下列哪些辦法（ ） A. 增大偏轉(zhuǎn)電壓U2 B. 盡可能使板長L短一些 C. 盡可能使d小一些 D. 使加速電壓U1小一些 8. 如圖所示，質(zhì)量為m=1g、帶電荷量為q=210－6C的帶電微粒從偏轉(zhuǎn)極板A、B中間的位置以v0=10m/s的初速度垂直電場方向進入長為L=20cm、距離為d=10cm的偏轉(zhuǎn)電場，出電場后落在距偏轉(zhuǎn)電場x=40cm的擋板上，微粒的落點P離開初速度方向延長線的距離為y2=20cm，不考慮重力的影響。求： （1）加在A、B兩板上的偏轉(zhuǎn)電壓UAB； （2）粒子擊中擋板時的動能Ek； （3）改變偏轉(zhuǎn)電壓UAB，則當UAB為多少時，微粒落點P離開初速度延長線的距離最大？最大距離是多少？ 9. 如圖所示為兩組平行板金屬板，一組豎直放置，一組水平放置，今有一質(zhì)量為m的電子靜止在豎直放置的平行金屬板的A點，經(jīng)電壓U0加速后通過B點進入兩板間距為d、電壓為U的水平放置的平行金屬板間，若電子從兩塊水平放置的平行板的正中間射入，且最后電子剛好能從右側(cè)的兩塊平行金屬板穿出，A、B分別為兩塊豎直板的中點， 求：（1）電子通過B點時的速度大?。? （2）右側(cè)平行金屬板的長度； （3）電子穿出右側(cè)平行金屬板時的動能。  1. BC 解析：由題意知，電子在加速電場中運動時：，得：；電子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動，加速度大小，偏轉(zhuǎn)位移為；垂直電場方向：，故?；瑒佑|頭向右移動時，U1變大，y變小，因為電子向上偏轉(zhuǎn)，故在屏上的位置下降，選項A錯誤；滑動觸頭向左移動時，U1變小，y變大，在屏上的位置上升，選項B正確；偏轉(zhuǎn)電壓增大時，電子在垂直電場方向的運動時間不變，選項C正確；電子打在P上的動能，故U增大時，vP變大，選項D錯誤。 2. BC 解析：電子在電場中加速，由動能定理有qU1=，電子在電場中偏轉(zhuǎn)，加速度a=，由側(cè)移距離公式得y=， 故BC正確；U2變?yōu)樵瓉淼谋稌r側(cè)移距離也會變?yōu)樵瓉淼谋?，故A錯誤；偏轉(zhuǎn)電極間的距離增加為原來的2倍，側(cè)移距離會變?yōu)樵瓉淼谋?，故D錯誤。 3. B 解析：粒子在電場中加速時：，經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場射出時的偏轉(zhuǎn)角：，與粒子的電荷量及質(zhì)量無關(guān)，故兩粒子都能到達屏幕上同一點，選項B正確；在偏轉(zhuǎn)電場中運動的加速度，故兩粒子的加速度不同，選項A錯誤；由可知，粒子離開加速電場，進入偏轉(zhuǎn)電場的速度v0不同，在加速電場和在偏轉(zhuǎn)電場中的平均速度不同，故從發(fā)出到到達屏幕的運動時間不相同，選項C錯誤；粒子離開電場的速度即為到達屏幕的速度，即 ，故兩粒子到達屏幕時的速度不相同，選項D錯誤；故選B。 4. D 解析：，，，，聯(lián)立整理解得，，y=。射入速度相等，氘核和粒子比荷相等，出現(xiàn)兩個亮點，A錯誤；動量相等，q/v各不相同，出現(xiàn)3個兩點，B錯誤；動能相等，質(zhì)子和氘核電量相等，打在同一點，出現(xiàn)兩個亮點，C錯誤；由同一個電場從靜止加速后射入偏轉(zhuǎn)電場，偏移量與比荷無關(guān)，D正確。故選D。 5. BD 解析：由題意知，質(zhì)點先在電場和重力場的復(fù)合場中做類平拋運動，要垂直打在M屏上，離開電場后，質(zhì)點一定打在屏的P點上方，做斜上拋運動。質(zhì)點從離開電場后到垂直打在M屏上的過程是平拋運動的逆運動。質(zhì)點先在水平放置的兩平行金屬板間做類平拋運動，要垂直打在M屏上，離開電場后，質(zhì)點一定打在屏的P點上方，做斜上拋運動。否則，質(zhì)點離開電場后軌跡向下彎曲，質(zhì)點不可能垂直打在M板上。質(zhì)點在板間類平拋運動和離開電場后的斜上拋運動，質(zhì)點垂直打在M板上時速度也水平，則質(zhì)點做類平拋運動的軌跡與斜上拋運動的軌跡具有中心對稱性，軌跡如圖中虛線所示，加速度大小相等，方向相反，根據(jù)牛頓第二定律得到，qE－mg=mg，E=。A錯誤，B正確；水平方向都不受外力，都做勻速直線運動，速度都等于v，而且v方向水平，質(zhì)點在板間的運動時間等于它從板的右端運動到光屏的時間，D正確；質(zhì)點在板間運動時動能的增加量等于電場力和重力做功之和，C錯誤。故選BD。 6. A 解析：電子經(jīng)加速電場加速后的速度為v，則由動能定理： 所以電子進入偏轉(zhuǎn)電場時速度的大小為：，電子進入偏轉(zhuǎn)電場后的偏轉(zhuǎn)的位移 ?？梢?，要增大y，可行的方法有：增大偏轉(zhuǎn)電壓U，減小加速電壓U0，或減小偏轉(zhuǎn)電場極板間距離d，與粒子的電性和質(zhì)量無關(guān)。故A正確。 7. CD 解析：電子經(jīng)過加速電壓后，根據(jù)動能定理有：，在偏轉(zhuǎn)電場中，電子在水平方向上做勻速直線運動 ，故有：，在豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運動，加速度為，偏移量，靈敏度，與偏轉(zhuǎn)電壓無關(guān)，應(yīng)使L長一些，d小一些，小一些，故AB錯誤，CD正確。 8. 解：（1）微粒的軌跡如圖所示，由類平拋運動的特點有： ，，且 解之：UAB=104V （2）粒子剛射出電場時（或），，離開電場后做勻速直線運動，故 （3）當時，偏轉(zhuǎn)距離達到最大 則，解得UAB=1.25104V 此時由，解得y2=25cm 9. 解：（1）電子在AB之間做加速運動，由得： （2）由，可得： （3）由動能定理得：，所以電子穿出右側(cè)平行金屬板時的動能：。