高中物理 重点强化卷(一) 带电粒子在电场中的加速与偏转问题 教

重点强化卷(一)

带电粒子在电场中的加速与偏转问题

(建议用时：60分钟)

一、选择题

1．下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后速度最大的是( ) A．质子1H C．α粒子2He

12

【解析】 由qU＝mv，得v＝

2【答案】 A

2．如图1所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速度，下列说法正确的是( ) 【导学号：33410041】

2qU41

B．氘核1H D．钠离子Na

＋

2

m，然后比较各粒子的可得A正确．

qm

图1

A．两板间距离越大，加速的时间就越长，获得的速率就越大 B．两板间距离越小，加速度就越大，获得的速度就越大 C．与两板间距离无关，仅与加速电压有关 D．以上说法均不正确

12

【解析】 电子由P至Q的过程中，电场力做功，根据动能定理有eU＝mv，得v＝

22eUm，速度大小与U有关，与距离无关．

【答案】 C

3．两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m、电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射入电场，最远到达A点，然后返回，重力不计，如图2所示，OA间距为h，此电子具有的初动能是( )

图2

1

A．edh/U C．eU/dh

B．edUh D．eUh/d

【解析】 电子从O点运动到A点，只受电场力，不计重力，则电场力做负功，由动能1212eUh定理得eUOA＝mv0，平行板间电场为匀强电场，所以UOA＝Eh，而E＝U/d，求得mv0＝，D

22d正确．

【答案】 D

4．如图3甲所示平行板电容器A、B两板上加上如图乙所示的交变电压，开始B板的电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力)( ) 【导学号：33410042】

甲 乙

图3

A．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动 B．电子一直向A板运动 C．电子一直向B板运动

D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动

【解析】 由运动学和动力学规律画出如图所示的v -t图像可知，电子一直向B板运动，C正确．

【答案】 C

5．(多选)如图4所示，一质量为m、带电荷量为＋q的带电粒子，以速度v0垂直于电场方向进入电场，不计重力，关于该带电粒子的运动，下列说法正确的是( )

图4

A．粒子在初速度方向做匀加速运动，平行于电场方向做匀加速运动，因而合运动是匀加速直线运动

2

B．粒子在初速度方向做匀速运动，平行于电场方向做匀加速运动，其合运动的轨迹是一条抛物线

C．分析该运动，可以用运动分解的方法，分别分析两个方向的运动规律，然后再确定合运动情况

D．分析该运动，有时也可用动能定理确定其某时刻速度的大小

【解析】 在初速度方向上，带电粒子不受力，做匀速直线运动，在平行于电场方向上只受电场力，做匀加速直线运动，合运动的轨迹是抛物线．

【答案】 BCD

6．如图5所示，在真空中离子P1、P2以相同速度从O点垂直场强方向射入匀强电场，经电场偏转后分别打在极板B上的C、D两点．已知P1电荷量为P2电荷量的3倍．GC＝CD，则P1、P2离子的质量之比为( )

图5

A．3∶4 C．2∶3

121qUx【解析】 y＝at＝··2，

22mdv0

2

B．4∶3 D．3∶2

qUx2

所以m＝2，

2ydv0

2

m∝qx2，所以m1∶m2＝(q1x21)∶(q2x2)＝3∶4.

【答案】 A

7．图6(a)为示波管的原理图．如果在电极YY′之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧交屏上会看到的图形是( )

(a)

(b) (c)

3

图6

【解析】 在0～2t1时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当Uγ为正的最大值时，电子打在荧光屏上有正的最大位移，当Uγ为负的最大值时，电子打在荧光屏上有负的最大位移，因此一个周期内荧屏上的图像为B.

【答案】 B

8．如图7所示，静止的电子在加速电压为U1的电场的作用下从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( ) 【导学号：33410043】

图7

A．使U2加倍

B．使U2变为原来的4倍 C．使U2变为原来的2倍 D．使U2变为原来的1/2倍

【解析】 要使电子的运动轨迹不变，则应使电子进入偏转电场后的水平位移x所对应121qU2?x?2qU2x12U2x的侧移量y保持不变．由y＝at＝··??＝2和qU1＝mv0得y＝.可见在x、y22md?v0?2mv0d24U1d一定时，U2∝U1.

【答案】 A

9．如图8所示，左侧为加速电场，右侧为偏转电场，加速电场的加速电压是偏转电场电压的k倍．有一初速度为零的带电粒子经加速电场加速后，从偏转电场两板正中间垂直电场强度方向射入，且正好能从下极板右边缘穿出电场，不计带电粒子的重力，则偏转电场长、宽的比值为( )

2

2

ld

图8

A.k

B.2k

4

C.3k D.5k

2qU1

；12

【解析】 偏转电压为U2，因为qU1＝mv0，带电粒子离开加速电场时的速度v0＝2

md1qU22

在偏转电场中＝·t，解得t＝d22md2k，B正确． 【答案】 B 二、计算题

m，水平距离l＝v0t＝dqU2

2U1

U2

＝d2k，所以＝

ld10．一束电子流在经U＝5 000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图9所示．若两极板间距离d＝1.0 cm，板长l＝5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？

【导学号：33410044】

图9

12

【解析】 加速过程中，由动能定理得eU＝mv0①

2

进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速直线运动l＝v0t② 在垂直于板面的方向上做匀加速直线运动，加速度a＝＝12

竖直方向偏移的距离y＝at④

2能飞出的条件y≤⑤

2由①②③④⑤式得 2UdU′≤2＝2

－2

－222

FeU′

③

mdmdl V＝400 V

即要使电子能飞出，所加电压最大为400 V. 【答案】 400 V

11．如图10所示，质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0垂直于电场方向从A射入匀强电场，并从电场另一侧B点射出，且射出的速度方向与电场方向的夹角为30°，已知匀强电场的宽度为L，求：

5

图10

(1)匀强电场的电场强度E； (2)求A、B两点的电势差UAB.

【解析】 (1)带电粒子在匀强电场的水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，将v沿水平方向和竖直方向分解，则

vy＝

＝3v0①

tan 30°

v0

又vy＝t②

qEmL＝v0t③

3mv0

解①②③得E＝.

2

qL1212

(2)由qUAB＝mv－mv0④

22又v＝

⑤ sin 30°

2

v0

3mv0

由④⑤得UAB＝.

2q3mv03mv0

【答案】 (1) (2) qL2q12．图11是示波管的示意图，竖直偏转电极的极板长l＝4 cm，板间距离d＝1 cm.板右端距离荧光屏L＝18 cm(水平偏转电极上不加电压，没有画出)．电子沿中心线进入竖直偏转电场的速度是1.6×10 m/s，电子电荷量e＝1.60×10【导学号：33410045】

7

－19

2

2

C，质量m＝0.91×10

－30

kg.

图11

(1)要使电子束不打在偏转电极的极板上，加在竖直偏转电极上的最大偏转电压U不能超过多大？

(2)若在偏转电极上加40 V的电压，在荧光屏的竖直坐标轴上看到的光点距屏的中心点多远？

6

ld121Ue2

【解析】 (1)电子经过偏转电场的时间为t＝，纵向最大位移为＝at＝··t，

v222dmd2mmd2v2

所以U＝2＝2＝91 V.

etelU121eU?l?2

(2)当U＝40 V时，电场强度E＝，电子在电场中的偏移量y1＝at＝·??≈2.2×10

d22dm?v?

－3

m，

由于电子离开电场做匀速直线运动，设偏转角为θ，则 tan θ＝at＝

eUlvdmv2≈0.11

所求距离y＝y＋L tan θ＝2.2×10－3

1＋y2＝y1 m＋0.18×0.11 m＝2.2 cm. 【答案】 (1)91 V (2)2.2 cm

7

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库高中物理 重点强化卷(一) 带电粒子在电场中的加速与偏转问题 教在线全文阅读。