10.5 《带电粒子在电场中的运动》筑基提能同步练习高中物理必修第三册（人教版2019）

试卷更新日期：2024-09-29 类型：同步测试

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一、筑基培根——建立物理观念

1. 下列粒子从静止状态经过电压为 $U$ 的电场加速后，动能最大的是（）

A、质子 $(_{1}^{1} H)$ B、氘核 $(_{1}^{2} H)$ C、 $α$ 粒子 $(_{2}^{4} H e)$ D、钠离子 $(N a^{+})$

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2. 一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔（小孔对电场的影响可忽略不计）．小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处（未与极板接触）返回．若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将（）

A、打到下极板上 B、在下极板处返回 C、在距上极板处返回 D、在距上极板处返回

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3.
静电喷涂时，喷枪带负电，被喷工件带正电，喷枪喷出的涂料微粒带负电，假设微粒被喷出后只受静电力作用，最后吸附在工件表面，微粒在向工件靠近的过程中（）

A、一定沿着电场线运动 B、所受电场力先减小后增大 C、克服电场力做功 D、电势能逐渐增大

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4.
如图，一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下，从静止开始由b沿直线运动到d，且bd与竖直方向所夹的锐角为45°，则下列结论不正确的是 ( )

A、此液滴带负电 B、液滴的加速度等于 $\sqrt{2} g$ C、合外力对液滴做正功 D、液滴的电势能增加

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5.
如图，两平行的带电金属板水平放置．若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态．现将两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转45°，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将（）

A、保持静止状态 B、向左上方做匀加速运动 C、向正下方做匀加速运动 D、向左下方做匀加速运动

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6. 让一价氢离子、一价氦粒子和二价氦粒子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，则（）

A、它们会沿同一轨迹运动 B、它们会分成三股射出 C、它们会分成两股射出 D、它们只是在同一位置射出轨迹并不相同

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7. 如图所示，静止的电子在加速电压为U₁的电场作用下从O经P板的小孔(位于P板的中点)射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压为U₂的电场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 $\sqrt{2}$ 倍 D、使U₂变为原来的 $\frac{1}{2}$

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8. 如图所示，一个质量为m、带电荷量为q的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为 $\frac{v}{2}$ ，仍能恰好穿过电场，则必须再使（）

A、粒子的电荷量变为原来的 $\frac{1}{2}$ B、两板间电压减为原来的 $\frac{1}{2}$ C、两板间距离增为原来的4倍 D、两板间距离增为原来的2倍

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二、能力发展——科学探究与思维

9. 如图所示，平行板电容器两极板长度均为 $L$ ，一个电荷量为 $q$ 、质量为 $m$ 的带正电粒子以大小为 $v_{0}$ 的初速度紧贴上板垂直电场线射入电场，并恰好从下板边缘射出，射出时速度方向与下板的夹角为 $37^{\circ}$ 。粒子重力不计， $s i n 37^{\circ} = 0.6$ 。下列判断正确的是（）

A、上极板带正电 B、粒子射出下板边缘时的速度大小为 $2 v_{0}$
C、上、下两极板的电势差为 $\frac{9 m v_{0}^{2}}{16 q}$ D、两极板间的距离为 $\frac{3 L}{8}$

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10. 如图所示，水平放置的平行板电容器，极板间所加电压为U。带电粒子紧靠下极板边缘以初速度v₀射入极板，入射时速度方向与极板夹角为45°，粒子运动轨迹的最高点恰好在上极板边缘，忽略边缘效应，不计粒子重力。下列说法正确的是（　　）

A、粒子电荷量q与质量m之比为 $\frac{q}{m} = \frac{v_{0}^{2}}{4 U}$ B、粒子的电荷量q与质量m之比为 $\frac{q}{m} = \frac{3 v_{0}^{2}}{4 U}$ C、保持入射方向不变，仅将粒子初速度大小变为原来的 $\frac{1}{2}$ ，粒子将打在下极板上 D、保持入射方向不变，仅将粒子初速度大小变为原来的 $\frac{1}{2}$ ，粒子仍从极板之间飞出

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11. 如图所示，在竖直向上的匀强电场中，有两个质量相等、带异种电荷的小球 $A$ 、 $B ($ 均可视为质点 $)$ 处在同一水平面上 $.$ 现将两球以相同的水平速度 $v_{0}$ 向右抛出，最后落到水平地面上，运动轨迹如图所示，两球之间的静电力和空气阻力均不考虑，则（）

A、 $A$ 球带正电， $B$ 球带负电 B、 $A$ 球比 $B$ 球先落地 C、在下落过程中， $A$ 球的电势能减少， $B$ 球的电势能增加 D、两球从抛出到各自落地的过程中， $A$ 球的动能变化量比 $B$ 球的小

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12. 空间中存在大小和方向均未知的匀强电场，一质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ （ $q > 0$ ）的带电粒子仅在电场力的作用下，先后通过 $A$ 、 $B$ 两点，如图所示。带电粒子经过 $A$ 点时速度大小为 $v_{0}$ ，方向与 $A B$ 连线成60°角，经过 $B$ 点时，速度方向与 $A B$ 连线成30°角。通过 $A$ 、 $B$ 两点的速度在同一平面内， $A$ 、 $B$ 之间的距离为 $d$ 。下列说法正确的是（）

A、粒子经过 $B$ 点时的速度大小为 $\sqrt{3} v_{0}$ B、 $A$ 、 $B$ 两点间的电势差为 $\frac{3 m v_{0}^{2}}{2 q}$ C、粒子从 $A$ 点运动到 $B$ 点的时间为 $\frac{d}{2 v_{0}}$ D、匀强电场的电场强度大小为 $\frac{2 m v_{0}^{2}}{q d}$

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13. 实验室常用荧光物质分析带电粒子的运动规律。如图所示，间距为 $3 d$ 的两块足够大的竖直平行金属板M、N，板间存在水平向左的匀强电场，两板内侧均匀涂有荧光物质。M板上某处有一粒子源O，可以向各个方向均匀发射质量为m、电荷量为q（ $q > 0$ ）、速度大小为 $v_{0}$ 的带电粒子，粒子撞击到荧光物质会使其发出荧光。已知粒子打在M板上的位置与O点最远的距离为 $8 d$ （图中未画出），不计粒子重力，下列说法正确的是（）

A、打在M板上、位置与O点相距最远的粒子，初速度方向与水平方向成30°角 B、打在M板上、位置与O点相距最远的粒子，在电场中运动时间为 $\frac{8 \sqrt{2} d}{v_{0}}$ C、打在N板上的粒子，在电场中运动的最长时间为 $\frac{8 \sqrt{2} d}{v_{0}}$ D、N板上的发光面积为 $12 π d^{2}$

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14. 如图所示，竖直平面内有一半径为 $R$ 的圆形光滑绝缘轨道，轨道的最高点为 $M$ ，最低点为 $N$ ，轨道所在空间存在匀强电场，电场强度大小为 $\frac{m g}{q}$ ，电场强度的方向与水平面夹角为 $30$ 度，轨道内有一质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ 的带正电小球，给小球一个沿轨道切线的初速度，使小球恰能沿轨道做完整的圆周运动，重力加速度为 $g$ ，忽略一切阻力，则小球在运动过程中 $()$

A、在 $M$ 点的速率最小 B、最大速率为 $\sqrt{5 g R}$
C、对轨道的压力最大为 $6 m g$ D、电势能最小时，动能最大

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三、科学本质——质疑交流与创新

15. 如图所示，一个带正电的小球，质量为m，电荷量为q，固定于绝缘轻杆一端，轻杆的另一端光滑铰接于O点，重力加速度为g。

(1)、未加电场时，将轻杆向左拉至水平位置，无初速度释放，小球到达最低点时，求轻杆对它的拉力大小。

(2)、若在空间中施加一个平行于纸面的匀强电场，大小方向未知。将轻杆从左边水平位置无初速度释放，小球到达最低点时，受到轻杆的拉力为4mg；将轻杆从右边水平位置无初速度释放，小球到达最低点时，受到轻杆的拉力为8mg。求电场强度的水平分量E_x和竖直分量E_y。

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16. 如图甲所示，两平行金属板水平放置，间距为d，金属板长为 $2 d$ ，两金属板间加如图乙所示的电压（初始时上金属板带正电），其中 $U_{0} = \frac{16 m d^{2}}{q T^{2}}$ 。一粒子源连续均匀发射质量为m、电荷量为 $+ q$ 的带电粒子（初速度 $v_{0} = \frac{4 d}{T}$ ，重力忽略不计），该粒子源射出的带电粒子恰好从上金属板左端的下边缘水平进入两金属板间。（若粒子碰到两金属板即被金属板吸收），求：

(1)、能从板间飞出的粒子在板间运动的时间；

(2)、若 $t = \frac{T}{4}$ 时刻进入两极板之间，飞出极板时的偏移量y是多少；

(3)、能从板间飞出的粒子数占入射粒子数的百分比。

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17. 如图所示，BC是半径为R的 $\frac{1}{4}$ 圆弧形光滑且绝缘的轨道，位于竖直平面内，其下端与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，电场强度大小为 $E = \frac{m g}{2 q}$ 。现有一质量为m、带电量为+q的小滑块（可视为质点），从C点由静止释放，滑到水平轨道上的A点时速度恰好减为零。已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，求：
（1）滑块经过圆弧轨道的B点时，所受轨道支持力的大小。
（2）水平轨道上A、B两点之间的距离。

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10.5 《带电粒子在电场中的运动》 筑基提能同步练习 高中物理必修第三册（人教版2019）

一、筑基培根——建立物理观念

二、能力发展——科学探究与思维

三、科学本质——质疑交流与创新

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