带电粒子在电场中的加速和偏转
课后强化演练
一、选择题
1．(2018·惠州期末)下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场后，速度最大的粒子是( )
A．质子(H) B．氘核(H)
C．α粒子(He) D．钠离子(Na＋)
解析：粒子在电场中做加速运动，根据动能定理可知，qU＝mv2－0，解得v＝ ，粒子的比荷越大，速度越大，故质子的速度最大，A选项正确．
答案：A
2．带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时(除电场力外不计其他力的作用)( )
A．电势能增加，动能增加 B．电势能减小，动能增加
C．电势能和动能都不变 D．上述结论都不正确
解析：根据能量守恒定律可知，只有电场力做功的情况下，动能和电势能之和保持不变，即带电粒子受电场力做正功，电势能减小，动能增加，故B选项正确．
答案：B
3.如图所示是真空中A、B两板间的匀强电场，一电子由A板无初速度释放运动到B板，设电子在前一半时间内和后一半时间内的位移分别为s1和s2，在前一半位移和后一半位移所经历的时间分别是t1和t2，下面选项正确的是( )
A．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝ ∶1
B．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝ ∶1
C．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝1∶(－1)
D．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝1∶(－1)
解析：s1＝at2，s2＝a(2t)2－at2＝at2，s1∶s2＝1∶3，x＝at，t1＝，2x＝at′2，t2＝t′－t1＝－，t1∶t2＝1∶(－1)，故D正确．
答案：D
4．(多选)(2018·运城市模拟)带有同种电荷的各种带电粒子(不计重力)沿垂直电场方向入射到平行带电金属板之间的电场中，并都能从另一侧射出．以下说法正确的是( )
A．若粒子的带电量和初动能相同，则离开电场时它们的偏向角φ相同
B．若质量不同的带电粒子由静止开始经相同电场加速后进入该偏转电场，则离开电场时它们的偏向角φ相同
C．若带电粒子由静止开始经相同电场加速后进入该偏转电场，离开电场时其偏移量y与粒子电荷量成正比
D．若带电粒子以相同的初速度进入该偏转电场，离开电场时其偏移量y与粒子的比荷成正比
解析：粒子做类平抛运动，偏向角tanφ＝＝∝，若粒子的带电量和初动能相同，则离开电场时它们的偏向角φ相同，A选项正确；加速电场中，qU1＝mv－0，偏向角tanφ＝＝＝，相同，B选项正确；偏移量y＝＝，偏移量应该相同，C选项错误；偏移量y＝∝，若带电粒子以相同的初速度进入该偏转电场，离开电场时其偏移量y与粒子的比荷成正比，D选项正确．
答案：ABD
5．(多选)欧洲核子研究中心于2008年9月启动了大型强子对撞机，如图甲所示，将一束质子流注入长27 km的对撞机隧道，使其加速后相撞，创造出与宇宙大爆炸之后万亿分之一秒时的状态相类似的条件，为研究宇宙起源和各种基本粒子特性提供强有力的手段．设n个金属圆筒沿轴线排成一串，各筒相间地连到正负极周期性变化的电源上，图乙所示为其简化示意图．质子束以一定的初速度v0沿轴线射入圆筒实现加速，则( )
A．质子在每个圆筒内都做加速运动
B．质子只在圆筒间的缝隙处做加速运动
C．质子穿过每个圆筒时，电源的正负极要改变
D．每个筒长度都是相等的
解析：由于同一个金属筒所在处的电势相同，内部无场强，故质子在筒内必做匀速直线运动；而前后两筒间有电势差，故质子每次穿越缝隙时将被电场加速，则B项对，A项错；质子要持续加速，下一个金属筒的电势要低，所以电源正负极要改变，故C项对；质子速度增加，而电源正、负极改变时间一定，则沿质子运动方向，金属筒的长度要越来越长，故D项错．
答案：BC
