最新人教版高中物理选修3-1第一章《带电粒子在电场中的运动》自我小测

自我小测
夯基达标
1.一带电粒子在电场中只受静电力作用时，它不可能出现的运动状态是（ ） A. 匀速直线运动 B. 匀加速直线运动 C. 匀变速曲线运动 D. 匀速圆周运动
2.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（H 11） B. 氘核（H 21） C. α粒子（He 42） D. 钠离子（Na ＋
）
3.一束正离子以相同的速率从同一位置，沿垂直于电场方向飞入匀强电场中，所有离子的轨迹都是一样的，这说明所有粒子（ ） A. 具有相同的质量 B. 具有相同的电荷量 C. 电荷量和质量的比相同 D. 属于同一元素的同位素
4.如图所示，电子由静止开始从A 板向B 板运动，当到达B 板时速度为v ，保持两板电压不变，则（ ）
A. 当增大两板间距离时，v 增大
B. 当减小两板间距离时，v 变小
C. 当改变两板间距离时，v 不变
D. 当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间增长
5.带电荷量为q的α粒子，以初动能E k从两平行金属板的正中央沿垂直于电场线的方向进入匀强电场，恰从带负电的金属板边缘飞出来，且飞出时动能变为2E k.则金属板间的电压为（）
A. E k/q
B. 2E k/q
C. E k/2q
D. 4E k /q
6.如图所示，静止的电子在加速电压U1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变为原来的2倍，要想使电子的轨迹不发生变化，应该（）
A. 使U2变为原来的2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
7.一质量为4.0×10–15 kg、电荷量为2.0×10–9 C的带正电质点，以4.0×104 m/s的速度垂直于电场方向从a点进入匀强电场区域，并从b点离开电场区域.离开电场时的速度为5.0×104 m/s.由此可见，电场中a、b两点间的电势差为________ V.带电质点离开电场时，速度在电场方向的分量为________ m/s.（不考虑重力作用）
能力提升
8.如图所示，一束β粒子自下而上进入一水平方向的匀强电场后发生偏转，则电场方向向________，进入电场后，β粒子的动能________（填“增加”“减少”或“不变”）.
9.如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电小球，从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于E进入电场，它们分别落到A、B、C三点（）
A. 落到A点的小球带正电，落到B点的小球不带电
B. 三小球在电场中运动的时间相等
C. 三小球到达正极板时动能关系：E KA ＞E KB ＞E KC
D. 三小球在电场中运动的加速度关系：a A ＞a B ＞a C
10.长为L 的平行金属板电容器，两板间形成匀强电场，一个带电荷量为＋q 、质量为m 的带电粒子，以初速度v 0紧贴上极板沿垂直于电场线方向射入匀强电场中，刚好从下极板边缘射出，且射出时速度方向恰好与下板成30°角，如图所示.求匀强电场的场强大小和两极板间的距离.
11.如图所示，带等量异种电荷的两块相互平行的金属板AB 、CD 长都为L ，两板间距离为d ，其间为匀强电场.当两极板间电压为U 0时，有一质量为m 、带电荷量为q 的质子紧靠AB 板的上表面以初速度v 0射入电场中，设质子运动过程中不会和CD 相碰，求：
（1）当0
2v L
t =
时，质子在竖直方向的位移是多大? （2）当0
2v L
t =
时，突然改变两金属板带电性质，且两板间电压为U 1，则质子恰好能紧贴B 端飞出电场，求电压U 1和U 0的比值是多大? 拓展探究
12.下图是静电分选器的原理示意图，将磷酸盐和石英的混合颗粒由传送带送至两个竖直的带电平行板上方，颗粒经漏斗从电场区域中央处开始下落，经分选后的颗粒分别装入A 、B 桶中.混合颗粒离开漏斗进入电场时磷酸盐颗粒带正电，石英颗粒带负电，所有颗粒所带的电荷量与质量之比均为10–5 C/kg.若已知两板间的距离为10 cm ，两板的竖直高度为50 cm ，设颗粒进入电场时的速度为零，颗粒间相互作用不计.如果要求两种颗粒离开两极板间的电场区域时有最大的偏转量且又恰好不接触到极板.（g 取10 m/s 2）
（1）两极板间所加的电压应为多大？
（2）若带电平行板的下端距A 、B 桶底的高度为H ＝1.3 m ，求颗粒落至桶底时速度的大小.
参考答案
1解析：带电粒子在电场中受到静电力的作用，故不可能做匀速直线运动. 答案：A 2解析：由221mv qU =得m
qU v 2=，在电压一定的情况下，m q 大的粒子的速度大.所以A 对. 答案：A
3解析：由偏转距离2
2
20
02)(21mv qEl v l m qE y ==可知，若轨迹相同，则水平位移相同，偏转距离也应相同，已知E 、l 、v 0是相同的，若y 相同，应有m
q
相同. 答案：C
4解析：由动能定理2
2
1mv eU =
，当改变两极板距离时，v 不变，故C 选项正确；粒子做初速度为零的匀加速直线运动，t d v =，t d v =2，即v
d
t 2=，当d 变大时，电子
在板间运动时间增长，故D 选项正确.
答案：CD
5解析：两金属板间电压U 为金属板正中央到负极板间电压U ′的2倍，qU ′＝2E k –E k 所以，U ＝2U ′＝2E k /q . 答案：B
6解析：由动能定理2
2
1mv eU =
，要使电子的运动轨迹不发生变化，也就是粒子的偏转距离y 不变，0
22
2dmv l eU y =，即12
24dU l U y =.若U 1加倍，U 2也加倍，故A 选项正确.
答案：A 7解析：由2
022
121mv mv qU t -=
得： V 9002)
(2
02
=-=q
v v m U t
速度在电场方向的分量可由221mv qU =，即m
qU
v 2= 求得：v ＝3×104 m/s. 答案：900 3×104
8解析：由题图可知，β粒子（带负电）所受静电力方向水平向右，故电场方向向左.由于静电力做正功，根据动能定理可知粒子在电场中的动能增加. 答案：左 增加
9解析：带负电的小球受到的合力为：mg ＋F 电，带正电的小球受到的合力为：mg –F 电′，不带电小球仅受重力mg ，故a C ＞a B ＞a A ；小球在板间运动时间：0
v x
t =
，所以t C ＜t B ＜t A ，落在C 点的小球带负电，落在A 点的小球带正电，落在B 点的小球不带电.因为电场对带负电的小球C 做正功，对带正电的小球A 做负功，所以落在板上动能的大小：E KC ＞E KB ＞E K A . 答案：A
10解析：带电粒子经过匀强电场好像从平行金属板的中间
2
L
处发生偏转，其偏转角的正切为：
L y
L y 22
t a n ==
θ，
L y d 6
330tan 21tan 21=︒==
=θ，
而
L v L m qE at y 63
)(2121202===，则qL mv E 332
0=
. 答案：qL
mv 332
L 6
3
S
11解析：（1）两板间电压为U 0时，质子加速度为md qU a 01=
，当0
2v L
t =时，质子在竖直方向的位移为0
2
020218)2(21210mdv L qU v L md qU t a y ===. （2）当02v L t =
时，质子在竖直方向上的速度0
02mdv L qU v y =，改变两板带电性质后，质子在竖直方向做类似竖直上抛运动，加速度
2222122
1,t a t v y md qU a y -=-=
0002221v L v V L t =
-=
，解得，1
3
01=U U . 答案：(1)2
2
08mdv L qU (2)13 12解析：（1）颗粒在电场中受重力和静电力的共同作用，在竖直方向上分运动为自由落体运动，下落距离为极板高度L.由自由落体公式2
2
1gt L =
可得颗粒在电场中下落时间为g
L
t 2=
.粒沿水平方向的分运动为匀加速直线运动，加速度大小为md qU a =，离开电场时
颗粒在水平方向上的位移为d /2，由匀变速运动规律得：
2
22t md
qU d =.将t 代入整理得qL
g
md U 22=
，代入数值计算得U ＝1×104 V. （2）在颗粒下落的整个过程中，根据功能关系：
)(2
212H L mg qU mv ++=，解得)(2H L g m
qU
v ++=
，代入数据得 6.0m/s)m/s(61.3或=v . 答案：（1）1×104 V （2）6.0 m/s。