高考物理一轮复习 专题710 带电粒子在匀强电场中的运动千题精练Word格式文档下载.docx

高考物理一轮复习 专题710 带电粒子在匀强电场中的运动千题精练Word格式文档下载.docx

《高考物理一轮复习 专题710 带电粒子在匀强电场中的运动千题精练Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 专题710 带电粒子在匀强电场中的运动千题精练Word格式文档下载.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3.（多选）如图8所示，带电荷量之比为qA∶qB＝1∶3的带电粒子A、B以相等的速度v0从同一点出发，沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中，分别打在C、D点，若OC＝CD，忽略粒子重力的影响，则（　　）

图8

A.A和B在电场中运动的时间之比为1∶2

B.A和B运动的加速度大小之比为4∶1

C.A和B的质量之比为1∶12

D.A和B的位移大小之比为1∶1

【参考答案】ABC

4.如图9所示，两个平行带电金属板M、N相距为d，M板上距左端为d处有一个小孔A，有甲、乙两个相同的带电粒子，甲粒子从两板左端连线中点O处以初速度v1平行于两板射入，乙粒子从A孔以初速度v2垂直于M板射入，二者在电场中的运动时间相同，并且都打到N板的中点B处，则初速度v1与v2的关系正确的是（　　）

图9

A.＝B.＝C.＝2D.＝

【参考答案】C

5.（多选）如图10所示的直角坐标系中，第一象限内分布着均匀辐向的电场，坐标原点与四分之一圆弧的荧光屏间电压为U；

第三象限内分布着竖直向下的匀强电场，场强大小为E。

大量电荷量为－q（q>

0）、质量为m的粒子，某时刻起从第三象限不同位置连续以相同的初速度v0沿x轴正方向射入匀强电场。

若粒子只能从坐标原点进入第一象限，其他粒子均被坐标轴上的物质吸收并导出而不影响原来的电场分布。

不计粒子的重力及它们间的相互作用。

下列说法正确的是（　　）

A.能进入第一象限的粒子，在匀强电场中的初始位置分布在一条直线上

B.到达坐标原点的粒子速度越大，入射速度方向与y轴的夹角θ越大

C.能打到荧光屏上的粒子，进入O点的动能必须大于或等于qU

D.若U<

2q），荧光屏各处均有粒子到达而被完全点亮

【参考答案】CD

6.（2017·

静海调研）如图6所示，一种β射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成。

放射源O在A极板左端，可以向各个方向发射不同速度、质量为m的β粒子（电子）。

若极板长为L，间距为d，当A、B板加上电压U时，只有某一速度的β粒子能从细管C水平射出，细管C离两板等距。

已知元电荷为e，则从放射源O发射出的β粒子的这一速度为（　　）

图6

A.B.

C.D.

【名师解析】β粒子反方向的运动为类平抛运动，水平方向有L＝v0t，竖直方向有＝at2，且a＝。

从A到C的过程有－qU＝mv－mv2，以上各式联立解得v＝，选项C正确。

7.（多选）如图7所示，一带电荷量为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°

角。

已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，不计重力作用，设P点的电势为零。

图7

A.带电粒子在Q点的电势能为－Uq

B.带电粒子带负电

C.此匀强电场的电场强度大小为E＝

D.此匀强电场的电场强度大小为E＝

【参考答案】AC

8．（2017·

合肥联考）如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料。

ABCD面带正电，EFGH面带负电。

从小孔P沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是（　　）

A．三个液滴在真空盒中都做平抛运动

B．三个液滴的运动时间一定相同

C．三个液滴落到底板时的速率相同

D．液滴C所带电荷量最多

【参考答案】BD

9．如图所示，一个带电粒子从粒子源飘入（初速度很小，可忽略不计）电压为U1的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中线射入，A、B板长为L，相距为d，电压为U2。

则带电粒子能从A、B板间飞出应该满足的条件是（　　）

A.＜　　　　　　　　B.＜

C.＜D.＜

【名师解析】根据qU1＝mv2，t＝，y＝at2＝·

·

2，由题意知，y＜d，解得＜，故选项C正确。

10．（2016·

山东潍坊高三期末）一带电荷量为＋q、质量为m的带电粒子从O点以速率v0射入电场，运动到A点时速率为2v0。

现有另一电荷量为－2q、质量为m的粒子仍以速率v0从O点射入该电场，运动到B点时速率为2v0。

若忽略重力的影响，带电粒子从O到A和从O到B的运动过程中（　　）

A．在O、A、B三点中，B点电势最高

B．在O、A、B三点中，A点电势最高

C．带电荷量为＋q的粒子电势能的变化量大

D．两粒子的电势能变化量相等

【参考答案】AD　

【名师解析】带正电的粒子由O到A，动能变大，电场力做正功，电势能减小，电势降低，所以O点的电势比A点的高；

带负电的粒子的电势从O到B速度增大，电场力做正功，电势能减小，电势升高，B点电势比O点高，所以B点最高，故A正确，B错误；

两个粒子的质量相等，动能的变化量大小相等，根据能量守恒定律可知，两粒子的电势能变化量相等，故C错误，D正确。

11．（2016·

湖北荆州高三质检）三个质量相等的带电微粒（重力不计）以相同的水平速度沿两极板的中心线方向从O点射入，已知上极板带正电，下极板接地，三微粒的运动轨迹如图所示，其中微粒2恰好沿下极板边缘飞出电场，则（　　）

A．三微粒在电场中的运动时间有t3>

t2>

t1

B．三微粒所带电荷量有q1>

q2>

q3

C．三微粒所受电场力有F1＝F2>

F3

D．微粒2和3出电场时动能相等

【参考答案】B　

12．（2016·

湖南郴州监测）空间内有高度为d、宽度足够宽、方向水平向左的匀强电场。

当在该空间内建立如图所示的坐标系后，在x轴上的P点沿y轴正方向连续射入质量和电荷量均相同、且带电性质也相同的带电粒子（粒子重力不计），由于粒子的入射速率v（v＞0）不同，有的粒子将在电场中直接通过y轴，有的将穿出电场后再通过y轴。

设粒子通过y轴时，离坐标原点的距离为h，从P到y轴所需的时间为t，则（　　）

A．由题设条件可以判断出粒子的带电性质

B．对h≤d的粒子，h越大，t越大

C．对h≤d的粒子，在时间t内，电场力对粒子做的功不相等

D．h越大的粒子，进入电场时的速率v也越大

13．（2016·

浙江湖州高三模拟）如图，空间存在沿OM方向的匀强电场，ON与OM的夹角∠NOM＝θ，某带正电粒子从OM上的P点垂直于OM进入电场，仅在电场力作用下运动，第一次经过ON的位置记为Q点。

当粒子以不同大小的初速度进入电场，Q点的位置会不同，若Q点离O点最远距离OQ＝L。

A．Q点最远时，粒子的速度沿ON方向

B．粒子在OM方向的分运动是匀加速直线运动，垂直OM方向的分运动是匀速直线运动

C．粒子进入电场的初速度越大，Q点离O点越远

D．根据条件可以求得OP＝cosθ

【参考答案】ABD　

【名师解析】当粒子的运动轨迹与ON相切时，Q点最远，则粒子的速度方向沿ON方向，A项正确；

粒子垂

直电场线方向上不受力，垂直OM方向的分运动是匀速直线运动，在OM方向上仅受电场力，初速度为零，做匀加速直线运动，B项正确；

粒子进入电场的初速度越大，Q点离O点越近，C项错误；

依题意得，粒子在Q点的速度方向沿着射线ON，粒子从P点开始做类平抛运动，如图所示。

设加速度为a，沿着OM方向做匀加速直线运动，PS＝at2

在Q点平行于OM方向的分速度vOM＝at

SQ方向做匀速运动，有Lsinθ＝v0t，

又tanθ＝，解得OP＝PS＝cosθ，故D正确。

二．计算题

1.如图7所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长L＝0.4m，两板间距离d＝4×

10－3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下极板的正中央，已知微粒质量为m＝4×

10－5kg，电荷量q＝＋1×

10－8C，g＝10m/s2。

求：

（1）微粒入射速度v0为多少？

（2）为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上极板应与电源的正极还是负极相连？

所加的电压U应取什么范围？

【名师解析】

（1）开关S闭合前，由＝v0t，＝gt2可解得

v0＝＝10m/s。

答案　

（1）10m/s　

（2）与负极相连，120V≤U≤200V

3．（2018河北衡水六调）如图所示，在真空空间中的M、N处存在两个被固定的、电荷量相同的正点电荷，在它们的连线上有A、B、C三点，已知MA=CN=NB，MA<

NA。

现有一正点电荷q，在电场中移动此点电荷q，下列说法中正确的是（）

A．沿半圆弧l将q从B点移到C点，电场力不做功

B．沿曲线r将q从B点移到C点，电场力做负功

C．沿曲线s将q从A点移到C点，电场力做正功

D．沿直线将q从A点移到B点，电场力做正功

【命题意图】本题考查带电粒子在等量正电荷电场中的运动、电场力做功及其相关的知识点。

【解题思路】由于B点的电势高于C点，所以沿半圆弧l将q从B点移到C点，电场力做功，电势能减小，选项A错误；

沿曲线r将q从B点移到C点，电场力做正功，电势能减小，选项B错误；

由对称性可知，AB电势相等，A点的电势高于C点，所以沿曲线s将q从A点移到C点，电场力做正功，选项C正确；

沿直线将q从A点移到B点，电场力先做负功后做正功，总功为零，选项D错误。

12.（福建省×

×

市2016届高三第二次质量检查理科综合试题）在匀强电场中有一个半径为R=1m的圆，电场方向与圆的平面平行，O、P两点电势差为10V，一个电子在该匀强电场中仅受电场力作用下运动，且在P、Q两点上速度方向与圆的切线一致，速度大小均为1m/s，则

A．电子从P到Q的运动过程中，动能先增大后减小

B．电子可能做圆周运动

C．该匀强电场的电场强度E＝10V/m

D．O点与圆周上电势最低的点的电势差为10V

考点：

电势差与电场强度的关系；

电势能

【名师点睛】紧扣动能相等作为解题突破口，由于仅在电场力作用下，所以得出两点的电势能大小关系．并

利用等势面与电场线垂直的特性，从而推出电场线位置．再由曲线运动来确定电场力的方向．同时考查中的含义重要性。

24．（12分）（2018四川四市二诊）如图所示，在竖直平面内xOy坐标系的第一、二象限内有沿x轴正方向的匀强电场，第三、四象限内有沿y轴负方向的匀强电场．长度为L的绝缘轻质细线一端固定在O点，另一端系质量为m、电荷量为＋q的小球，小球恰能绕O点做完整的圆周运动。

轨迹与y轴负半轴交于A点，距地面高度为L，重力加速度为g，四个象限内匀强电场的场强大小都是E＝，不计阻力，运动过程中电荷量保持不变。

（1）求小球做圆周运动过程中的最小速度；

（2）小球运动到A点，剪断细线，求小球落地点与A点间的水平距离。

【答案】解：

（1）小球在三、四象限内做圆周运动，在最左端或者最右端，最小速度可以为零，但是，这种情况下，小球不能在一、二象限内做圆周运动．

小球在一、二象限内做圆周运动过程中，设受到的电场力为F1，合力为F，合力与水平方向的夹角为．则

Fl＝qE（1分）

（1分）

解得：

＝45°

，F＝mg

即小球在圆周上与O点连线夹角为45°

的C点时速度最小，设最小速度为vc，则

F＝（1分）

（1分）

25．（20分）（2018高考冲刺卷10）如图所示，两竖直虚线间距为L，之间存在竖直向下的匀强电场。

自该区域的A点将质量为M、电荷量电荷量分别为q和－q（q>

0）的带电小球M、N先后以相同的初速度沿水平方向射出。

小球进入电场区域，并从该区域的右边界离开。

已知N离开电场时的位置与A点在同一高度；

M刚离开电场时的动能为刚进入电场时动能的8倍。

不计空气阻力，重力加速度大小为g。

已知A点到左边界的距离也为L。

（1）求该电场的电场强度大小；

（2）求小球射出的初速度大小；

（3）要使小球M、N离开电场时的位置之间的距离不超过L，仅改变两小球的相同射出速度，求射出速度需满足的条件。

【解析】

（1）设小球M、N在A点水平射出的初速度大小为v0，则他们进入电场时是水平速度仍然为v0，所以小球M、N在电场中运动的时间相等。

进入电场前，水平方向

竖直方向下落的距离

进入电场时竖直速度

进入电场后，水平方向

故

（2）粒子M射出电场时竖直速度为

（3）以竖直向下为正，M的竖直位移为

N的竖直位移为

26．（2016·

浙江杭州高三月考）（20分）如图所示，在x>

0，y>

0区域内有平行于xOy平面的匀强电场和垂直xOy平面的匀强磁场。

现有一带负电的粒子从坐标原点O沿某一方向以一定的初动能入射，在电场和磁场的作用下发生偏转，先后经过A（8，6）、B（12，18）两点时，动能变为初动能的0.6和0.4。

不计重力的影响。

（1）确定电场强度的方向；

（2）若粒子的电荷量为－2×

10－7C，初动能为1×

10－5J，求电场强度的大小。

（1）方法1

令电场强度的方向与x轴的夹角为θ，粒子在O点时的初动能为EkO，粒子从O点运动到A点，根据动能定理得

qEOAcos（α－θ）＝EkO－EkA＝0.4EkO①

式中α为OA与x轴的夹角。

同理，粒子从O点运动到B点，有

qEOBcos（β－θ）＝EkO－EkB＝0.6EkO②

②式中β为OB与x轴的夹角。

联立①②并利用A、B两点的坐标值解得

θ＝0，即电场强度的方向沿x轴正方向。

方法2

设粒子在O点时的初动能为EkO，粒子从O点运动到A点，根据动能定理得

qUOA＝EkO－EkA＝0.4EkO

qUOB＝EkO－EkB＝0.6EkO

由于是匀强电场，沿OB方向电势均匀降落，设在OB上点C（xC，yC）的电势与A点相同，那么

＝＝＝＝

联立解得

xC＝8cm，yC＝12cm。

故AC连线与y轴平行，因此电场强度的方向沿x轴正方向。

（2）将q＝2×

10－7C，EkO＝1×

10－5J及θ＝0代入①或②，即可解得E＝250V/m。

答案　

（1）沿x轴正方向　

（2）250V/m

27．（2016·

江西南昌调研）（20分）如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，坐标系内有A、B两点，其中A点坐标为（6cm，0），B点坐标为（0，cm），坐标原点O处的电势为0，A点的电势为8V，B点的电势为4V。

现有一带电粒子从坐标原点O处沿电势为0的等势线方向以速度v＝4×

105m/s射入电场，粒子运动时恰好通过B点，不计粒子所受重力，求：

（1）图中C处（3cm，0）的电势；

（2）匀强电场的场强大小；

（3）带电粒子的比荷。

又U＝Ed

可得E＝＝＝V/m＝×

102V/m。

（3）带电粒子做类平抛运动，则有

Lcosθ＝vt

Lsinθ＝t2

解得＝＝C/kg

＝2.4×

1011C/kg

所以带电粒子的比荷为2.4×

1011C/kg。

答案　

（1）4V　

（2）×

102V/m　（3）2.4×

28.如图所示，一个带正电的粒子以平行于x轴正方向的初速度v0从y轴上a点射入第一象限内，为了使这个粒子能经过x轴上定点b，可在第一象限的某区域内加一方向沿y轴负方向的匀强电场．已知所加电场的场强大小为E，电场区域沿x方向的宽度为s，Oa＝L，Ob＝2s，粒子的质量为m，带电量为q，重力不计，试讨论电场的左边界与b的可能距离．

【名师解析】设电场左边界到b点的距离为Δx，已知电场宽度为s，Ob＝2s，分以下两种情况讨论

（1）若粒子在离开电场前已到达b点，如图甲所示，即

Δx≤s，则Δx＝v0t　y＝L＝t2

联立解得Δx＝.

（2）若粒子离开电场后做匀速直线运动到达b点，如图乙所示，即s<

Δx≤2s，则s＝v0t　y＝t2

由几何关系知tanθ＝＝

联立解得Δx＝＋.