高考物理一轮复习 带电粒子在电场中的偏转



单选题 (共 4 题 ),每题只有一个选项正确
如图所示,一电荷量为 $q$ 的带电粒子以一定的初速度由 $P$ 点射入匀强电场,入射方向与电场线垂直.粒子从 $Q$ 点射出电场时,其速度方向与电场线成 $30^{\circ}$ 角.已知匀强电场的宽度为 $d$ ,方向竖直向上,$P 、 Q$ 两点间的电势差为 $U(U>0)$ ,不计粒子重力,$P$ 点的电势为零.则下列说法正确的是

$\text{A.}$ 粒子带负电 $\text{B.}$ 带电粒子在 $Q$ 点的电势能为 $q U$ $\text{C.}$ P、Q 两点间的坚直距离为 $\frac{d}{2}$ $\text{D.}$ 此匀强电场的电场强度为 $\frac{2 \sqrt{3} U}{3 d}$

如图所示,一电子枪发射出的电子(初速度很小,可视为零)经过加速电场加速后,垂直射入偏转电场,射出后偏转位移为Y.要使偏转位移增大,下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转极板的情况)
$\text{A.}$ 增大偏转电压U $\text{B.}$ 增大加速电压U0 $\text{C.}$ 增大偏转极板间距离 $\text{D.}$ 将发射电子改成发射负离子

如图甲所示,真空中水平放置两块长度为 $2 d$ 的平行金属板 $P 、 Q$ ,两板间距为 $d$ ,两板间加上如图乙所示最大值为 $U_0$ 且周期性变化的电压,在两板左侧紧靠 $P$ 板处有一粒子源 $A$ ,自 $t=0$ 时刻开始连续释放初速度大小为 $v_0$ 、方向平行于金属板的相同带电粒子,$t=0$ 时刻释放的粒子恰好从 $Q$ 板右侧边缘离开电场,已知电场变化周期 $T=\frac{2 d}{v_0}$ ,粒子质量为 $m$ ,不计粒子重力及相互间的作用力,则


$\text{A.}$ 在 $t=0$ 时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为 $v_0$ $\text{B.}$ 粒子的电荷量为 $\frac{m v_0{ }^2}{2 U_0}$ $\text{C.}$ 在 $t=\frac{1}{8} T$ 时刻进入的粒子离开电场时电势能减少了 $\frac{1}{8} m v_0^2$ $\text{D.}$ 在 $t=\frac{1}{4} T$ 时刻进入的粒子刚好从 $P$ 板右侧边缘离开电场

如图所示,一圆形区域有竖直向上的匀强电场,O为圆心,两个质量相等、电荷量大小分别为q1、q2的带电粒子甲、乙,以不同的速率v1、v2从A点沿AO方向垂直射入匀强电场,甲从C点飞出电场,乙从D点飞出,它们在圆形区域中运动的时间相同,已知∠AOC=45°,∠AOD=120°,不计粒子的重力,下列说法正确的是

$\text{A.}$ $ \frac{v_1}{v_2}=\frac{2-\sqrt{2}}{2+\sqrt{3}}$ $\text{B.}$ $\frac{v_1}{v_2}=\frac{2-\sqrt{2}}{3}$ $\text{C.}$ $\frac{q_1}{q_2}=\frac{\sqrt{3}}{\sqrt{2}}$ $\text{D.}$ $\frac{q_1}{q_2}=\sqrt{2}$

多选题 (共 4 题 ),每题有多个选项正确
如图所示,一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场,电场方向水平向左.不计空气阻力,则小球

$\text{A.}$ 做直线运动 $\text{B.}$ 做曲线运动 $\text{C.}$ 速率先减小后增大 $\text{D.}$ 速率先增大后减小

如图所示,在竖直向上的匀强电场中,A球位于B球的正上方,质量相等的两个小球以相同初速度水平抛出,它们最后落在水平面上同一点,其中只有一个小球带电,不计空气阻力,下列判断正确的是

$\text{A.}$ 如果A球带电,则A球一定带负电 $\text{B.}$ 如果A球带电,则A球的电势能一定增加 $\text{C.}$ 如果B球带电,则B球一定带负电 $\text{D.}$ 如果B球带电,则B球的电势能一定增加

四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y轴平行.不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是
$\text{A.}$ $\text{B.}$ $\text{C.}$ $\text{D.}$

如图所示,一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置,板长为L,板间距离为d,距板右端L处有一竖直屏M.一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间,最后垂直打在M上,则下列说法中正确的是(已知重力加速度为g)


$\text{A.}$ 两极板间电压为 $\frac{m g d}{2 q}$ $\text{B.}$ 板间电场强度大小为 $\frac{2 m g}{q}$ $\text{C.}$ 整个过程中质点的重力势能增加 $\frac{m g^2 L^2}{v_0{ }^2}$ $\text{D.}$ 若仅增大两极板间距,则该质点不可能垂直打在 $M$ 上

解答题 (共 2 题 ),解答过程应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤

如图所示,两平行金属板 $A 、 B$ 长 $L=$ 8 cm ,两板间距离 $d=8 cm$ ,$A$ 板比 $B$ 板电势高 300 V ,一个不计重力的带正电的粒子电荷量 $q=10^{-10} C$ 、质量 $m=10^{-20} kg$ ,沿电场中心线 $R O$ 垂直电场线飞入电场,初速度 $v_0=2 \times 10^6 m / s$ ,粒子飞出平行板电场后,可进入界面 $M N$ 和光屏 $P S$ 间的无电场的真空区域,最后打在光屏 $P S$ 上的 $D$ 点(未画出)。已知界面 $M N$与光屏 $P S$ 相距 $12 cm, ~ O$ 是中心线 $R O$ 与光屏 $P S$ 的交点. $\sin 37^{\circ}=0.6, ~ \cos 37^{\circ}=$ 0.8 ,求:
(1)粒子穿过界面 $M N$ 时偏离中心线 $R O$ 的距离;
(2)粒子射出平行板电容器时偏转角;
(3)OD两点之间的距离.

如图甲所示,真空中的电极可连续不断均匀地逸出电子(设电子的初速度为零),经加速电场加速,由小孔穿出,沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板 $A 、 B$ 的中线射入偏转电场, $A 、 B$ 两板距离为 $d, A 、 B$ 板长为 $L$ ,$A B$ 两板间加周期性变化的电场 $U_{A B}$ ,如图乙所示,周期为 $T$ ,加速电压 $U_1=\frac{2 m L^2}{e T^2}$ ,其中 $m$ 为电子质量、 $e$ 为电子电荷量,$T$ 为偏转电场的周期,
不计电子的重力,不计电子间的相互作用力,且所有电子都能离开偏转电场,求:

(1)电子从加速电场U1飞出后的水平速度v0的大小;
(2)t=0时刻射入偏转电场的电子离开偏转电场时距A、B间中线的距离y;
(3)在0~ 内射入偏转电场的电子中从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比.


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