2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題7.10帶電粒子在勻強電場中的運動千題精練

1、專題7.10帶電粒子在勻強電場中的運動選擇題1 . （ 2018 洛陽一模）如圖所示，氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加 速電場Ei之后進(jìn)入電場線豎直向下的勻強電場E2發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在屏上。整個裝置處于真空中，不計粒子重力及其相互作用，那么（）11All 1場 i-A. 偏轉(zhuǎn)電場E對三種粒子做功一樣多B. 三種粒子打到屏上時的速度一樣大C. 三種粒子運動到屏上所用時間相同D. 三種粒子一定打到屏上的同一位置【參考答案】AD【命題意圖】本題考查帶電粒子在電場中的加速和在勻強電場中的類平拋運動及其相關(guān)的知識點。12【解題思路】帶電粒子在電場E中加速，由動能定理，el

2、l=mv,2所以三種粒子一定打到屏上的同一位置，選項D 正確。12.如圖 10 所示，半徑R= 0.5 m 的 4 圓弧接收屏位于電場強度方向豎直向下的勻強電場中，OB水平，一質(zhì)量為 m= 104kg、帶電荷量為q= 8.0 x10一5C 的粒子從與圓弧圓心O等高且距O點 0.3 m 的A點以初速度V。解得v=,2eUl。進(jìn)入電場線豎直向下的勻強電場E2中做類平拋運動，L=vt,y=】at2,2eE2=ma聯(lián)立解得y旦24U,偏轉(zhuǎn)電場呂對三種粒子做功iE2.2W=eEy=eE2 L,與粒子質(zhì)量無關(guān)， 所以偏轉(zhuǎn)電場4U1E2對三種粒子做功一樣多， 選項 A 正確；三種粒子打到屏at不一樣大，所以

3、三種粒子打到屏上時的速度一樣大，選項B 錯誤；三種粒子運動到屏上所用時間不相同,選項 C 錯誤;由于丫=蟲與粒子質(zhì)量無關(guān),4U1三種粒子相同，上時的水平速度不一樣大，豎直速度=3 m/s 水平射出，粒子重力不計，粒子恰好能垂直打到圓弧曲面上的C 點（圖中未畫出），取 C 點電勢$=0，則（）A. 該勻強電場的電場強度 E= 100 V/mB. 粒子在 A 點的電勢能為 8X10一5JC. 粒子到達(dá) C 點的速度大小為 3 2 m/sD. 粒子速率為 4 m/s 時的電勢能為 4.5X10J【參考答案】D【名師解析】粒子在電場力作用下做類平拋運動，因粒子垂直打在點，由類平拋運動規(guī)律知 G 點速度

4、方 向的反冋延長線必過。點且QACf=O. 3nt,比=0. 4叫即有皿=鳳冇況=嚴(yán)孑，聯(lián)立并代入數(shù)擔(dān)可得E =35N/C,選項A錯誤因 ,410匚而以0兩點電勢相等，所以.加=10叭貝附子在Z點的電 勢能為 =.=SX10-J匚選頃B錯誤；從潤&由動能定理知換=就冷曲得心也選1恥 錯誤粒子在左點總能量為4 如25X10- J,由能量守恒知粒子速率為4ME時的電勢能為卅=& |i=4* 5X10-* J,選項D正確3.（多選）如圖 8 所示，帶電荷量之比為 qA： qs= 1 : 3 的帶電粒子AB以相等的速度 V。從同一點出發(fā)，沿著 跟電場強度垂直的方向射入平行板電容器中，分

5、別打在 C D 點，若 OC= CD 忽略粒子重力的影響， 則（）A.A和B在電場中運動的時間之比為1 : 2B.A和B運動的加速度大小之比為4 ： 1C.A和B的質(zhì)量之比為 1 : 12D.A和B的位移大小之比為 1 : 1【參考答案】ABC【名師解析】粒子/和占在勻強電場中做類平拋運動，水平方向由戶阮及OC=CJ）得，心：41：選 項A1E確；豎直方向由匸宅卡得3=?，它們沿豎直方向下落的力口速度大小之比為念：k4：1,選項B正確；根據(jù)尸翱尸寮故瞰；口：力和的位移大小不相等J選項D錯誤。4.如圖 9 所示，兩個平行帶電金屬板M N相距為d,M板上距左端為d處有一個小孔【參考答案】CA,有甲

6、、乙兩個相同的帶電粒子, 甲粒子從兩板左端連線中點0處以初速度V1平行于兩板射入，乙粒子從A孔以初速度V2垂直于M板射入, 二者在電場中N板的中點B處，則初速度V1與V2的關(guān)系正確的V111V1C= 2V2V1D2+ + + + + +cD【名師解析】設(shè)帶電粒子在電場中的加速度為 S 則對甲粒子，豎直方向字詁水平方向弄鞏解出vL=adf對乙粒子有旳+話#=必解出昭=討/所以 5 ：晦=2：lj即選項C正確。5.（多選）如圖 10 所示的直角坐標(biāo)系中，第一象限內(nèi)分布著均勻輻向的電場，坐標(biāo)原點與四分之一圓弧的熒光屏間電壓為U第三象限內(nèi)分布著豎直向下的勻強電場，場強大小為E。大量電荷量為一q（q0）

7、、質(zhì)量為m的粒子，某時刻起從第三象限不同位置連續(xù)以相同的初速度vo沿x軸正方向射入勻強電場。若粒子只能從坐標(biāo)原點進(jìn)入第一象限，其他粒子均被坐標(biāo)軸上的物質(zhì)吸收并導(dǎo)出而不影響原來的電場分布。不計粒子的 重力及它們間的相互作用。下列說法正確的是（）圖 10A. 能進(jìn)入第一象限的粒子，在勻強電場中的初始位置分布在一條直線上B. 到達(dá)坐標(biāo)原點的粒子速度越大，入射速度方向與y軸的夾角0越大C. 能打到熒光屏上的粒子，進(jìn)入O點的動能必須大于或等于qU2D. 若*乎，熒光屏各處均有粒子到達(dá)而被完全點亮【參考答案】CD,所嘆有朋二-f-A在勻強電場中 的初始位羞分布在一條抽物言址，選項A錯誤；因為金所以到達(dá)坐標(biāo)

8、原點的粒子速度越大，入 射速度方向與，軸的夾角F魅小，選項B錯誤夕能打到熒光屏上的粒子未動能必須大于或等于氧即扌詔 -淚0,貝百宀也選項匚正確若唱，艮呼_嘰到達(dá)。點的粒子均可到達(dá)炎光屛，到達(dá)。點 的粒子速度方向滿定%9尸，熒光屏各處均有粒子到達(dá)而被完全點亮，選項D正確 7【名師解析】能進(jìn)入第-象限的粒子，必須有-冊=2 -片護(hù)6.（2017 靜海調(diào)研）如圖 6 所示，一種3射線管由平行金屬板A、B和平行于金屬板的細(xì)管C組成。放射源O在A極板左端，可以向各個方向發(fā)射不同速度、質(zhì)量為m的3粒子（電子）。若極板長為L,間距為d, 當(dāng)A B板加上電壓U時，只有某一速度的3粒子能從細(xì)管C水平射出，細(xì)管C

9、離兩板等距。已知元電荷為e,則從放射源O發(fā)射出的3粒子的這一速度為（）【參考答案】CA.2eUm【名師解析】3粒子反方向的運動為類平拋運動，水平方向有L=vot,豎直方向有卜莎，且a=鴛從1 1212A到C的過程有一 2qU=qmv qmv,以上各式聯(lián)立解得v=7.（多選）如圖 7 所示，一帶電荷量為q的帶電粒子以一定的初速度由P點射入勻強電場，入射方向與電場線垂直。粒30 角。已知勻強電場的寬度為d,P、Q兩點的電勢差為 U,不計重力作用，設(shè)P點的電勢為零。下列說法正確的是A.帶電粒子在Q點的電勢能為一UqC.(d2+L2)mBeU（d+L），選項 C 正確。1dB.帶電粒子帶負(fù)電C此勻強電

10、場的電場強度大小為D此勻強電場的電場強度大小為E= 警3d【參考答案】AC【名師解析】根據(jù)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)方向，可判斷選項B錯誤因為只 Q 兩點.的電勢差為U9電場力做正功 電勢能減少，而尸點的電勢為爲(wèi) 所以選項A正確；設(shè)帶電粒子在尸點時的速度為吋在0點建立直角坐 標(biāo)系，垂直于電場線為譽軸，平行于電場線為尸軸，由曲線運動的規(guī)律和幾何知識求得帶電粒子在屛由方 向的分速度為巧=仏故帶電粒子在屛由方向上的平均速度為；二學(xué)，設(shè)帶電粒子在屛由方向上的位移 為川在電場中的運動時間為t貝U朋二斗蘭耳越丹耳得風(fēng)二由匸彳得選項c正確，D錯罠8. （2017 合肥聯(lián)考）如圖所示，正方體真空盒置于水平面上，它的ABC

11、D面與EFGH面為金屬板，其他面為絕緣材料。ABC面帶正電，EFGH面帶負(fù)電。從小孔P沿水平方向以相同速率射入三個質(zhì)量相同的帶正電液 滴A BC,最后分別落在 1、2、3 三點，則下列說法正確的是（）KI !n11上V 2 3- 1 ”cA. 三個液滴在真空盒中都做平拋運動B. 三個液滴的運動時間一定相同C. 三個液滴落到底板時的速率相同D. 液滴 C 所帶電荷量最多【參考答案】BD【名師解折】三個浹滴在水平方向受到電場力作用，水平方向不是勻速直線運動，所以三個液滴在真空盒 中不杲做平拋運動，選項A錯誤,由于三個浹滴在豎直方向做自由落體運動三個浹滴的運動時間相同，選項B正臨三個濟滴落到底板時豎

12、直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三個液滴到底板時的速率 不相同，選項c錯i吳3由于浹滴&在水平方向位移最大，說明液滴&在水平方向加速度最大所帶電荷量 最多-選項D正確9如圖所示，一個帶電粒子從粒子源飄入（初速度很小，可忽略不計）電壓為U的加速電場，經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板AB的中線射入，A、B板長為L,相距為d,電壓為U。則帶電粒子能從A、B板間飛出 應(yīng)該滿足的條件是（）【參考答案】C正確。10.（2016 山東濰坊高三期末）一帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子從O點以速率Vo射入電場，運動到A點時速率為 2vo?，F(xiàn)有另一電荷量為一 2q、質(zhì)量為m的粒子仍以速率vo從

13、O點射入該電場，運動到B點時速率為 2vo。若忽略重力的影響，帶電粒子從O到A和從O到B的運動過程中（）A.在O A、B三點中，B點電勢最高B.在O A、B三點中，A點電勢最高C. 帶電荷量為+ q 的粒子電勢能的變化量大D. 兩粒子的電勢能變化量相等【參考答案】AD【名師解析】帶正電的粒子由O到A,動能變大，電場力做正功，電勢能減小，電勢降低，所以O(shè)點的電勢比A點的高；帶負(fù)電的粒子的電勢從O到B速度增大，電場力做正功，電勢能減小，電勢升高，B點電勢比O點高，所以B點最高，故 A 正確，B 錯誤；兩個粒子的質(zhì)量相等，動能的變化量大小相等，根據(jù)能量守恒 定律可知，兩粒子的電勢能變化量相等，故C

14、錯誤，D 正確。11.（2016 湖北荊州高三質(zhì)檢）三個質(zhì)量相等的帶電微粒（重力不計）以相同的水平速度沿兩極板的中心線 方向從O點射入，已知上極板帶正電，下極板接地，三微粒的運動軌跡如圖所示，其中微粒2 恰好沿下極板邊緣飛出電場，則（）C.Ulv務(wù)12dB. v-U L.2U2 dD.UvL2【名師解析】根據(jù)qU=2mV, t =L,y= *at2=1晉2v 22md2U2d：由題意知，yvqd,解得石t2t1B.三微粒所帶電荷量有qiq2qC. 三微粒所受電場力有F=F2F3D. 微粒 2 和 3 出電場時動能相等【參考答案】B【名師解析】因三徹粒均只受豎亶向下的恒定電場力作用而做類平拋運動

15、，水平方向做速度大小相同的勻 速直線運動，由圖中水平射程知三微粒在電場中運動時間有 尸鮎A錯誤；豎直方向由片扣知三微 粒的加速度大小有沁宀,又只受電場力，所以三微粒所受電場力有盡C 錯誤而片換即三徽 粒所帶電荷量有B1E確；電場力對徽粒2做的功比對徽粒3做的功界 即撒粒2的動能増扣多， 所以出電場時徹粒2的動育鈦于徽粒3的動能D錯誤。12. （2016 湖南郴州監(jiān)測）空間內(nèi)有高度為d、寬度足夠?qū)?、方向水平向左的勻強電場。?dāng)在該空間內(nèi)建立 如圖所示的坐標(biāo)系后，在x軸上的P點沿y軸正方向連續(xù)射入質(zhì)量和電荷量均相同、且?guī)щ娦再|(zhì)也相同的 帶電粒子（粒子重力不計），由于粒子的入射速率v（v0）不同，有的

16、粒子將在電場中直接通過y軸，有的將 穿出電場后再通過y軸。設(shè)粒子通過y軸時，離坐標(biāo)原點的距離為h,從P到y(tǒng)軸所需的時間為t,則（）A.由題設(shè)條件可以判斷出粒子的帶電性質(zhì)B.對hd的粒子，h越大，t越大C.對hwd的粒子，在時間t內(nèi)，電場力對粒子做的功不相等D. h越大的粒子，進(jìn)入電場時的速率v也越大【參考答案】AD【名師解析】由題意可知，粒子向左偏，由電場線的方向，可確定電場力方向向左，因此粒子帶正電，故A正蒯對衣孑的所有粒子，受?啲電場力相同，抑速度也相同，因此運動時間也相等，由于粒子的入射速 率艮不同所以導(dǎo)致粒子的店不同，故B錯誤；對京川的所有粒子，在時間去內(nèi)，電場力方向的位移相同 因此電

17、場力做功相等，故C錯誤；若在電場中直接通過尸軸，水平分位移相等，由戶蘇#知，運動時間 湘等，豎直分位移 i,則必越大的粒子，進(jìn)入電場時的瞬卩也越犬，若穿出電場后再通過尸軸，通 過電場時豎直分位移列眸h 就,沿看電場力偏轉(zhuǎn)位移怡卜 由戶扣，可知 倔卜由殲皿 可知，F(xiàn)越大，故 Q 正確。13. （2016 浙江湖州高三模擬）如圖，空間存在沿OM方向的勻強電場，ON與OM勺夾角/NOMt0，某帶正 電粒子從OM上的P點垂直于OM進(jìn)入電場，僅在電場力作用下運動，第一次經(jīng)過ON的位置記為Q點。當(dāng)粒 子以不同大小的初速度進(jìn)入電場，Q點的位置會不同，若Q點離O點最遠(yuǎn)距離OQ= L。下列說法正確的是（ ）A.

18、Q點最遠(yuǎn)時，粒子的速度沿ON方向B.粒子在OM方向的分運動是勻加速直線運動，垂直O(jiān)M方向的分運動是勻速直線運動C.粒子進(jìn)入電場的初速度越大，Q點離O點越遠(yuǎn)D.根據(jù)條件可以求得OP=cos0【參考答案】ABD【名師解析】當(dāng)粒子的運動軌跡與ON相切時，Q點最遠(yuǎn)，則粒子的速度方向沿ON方向，A 項正確；粒子垂直電場線方向上不受力，垂直O(jiān)M方向的分運動是勻速直線運動，在OM方向上僅受電場力，初速度為零，做勻加速直線運動，B 項正確；粒子進(jìn)入電場的初速度越大，Q點離O點越近，C 項錯誤；依題意得，粒子在Q點的速度方向沿著射線ON粒子從P點開始做類平拋運動，如圖所示。設(shè)加速度為a,沿著OM方向做一 12勻

19、加速直線運動，PS=?at在Q點平行于OM方向的分速度VOXatSQ方向做勻速運動，有Lsin0=vt,又tane=VOM解得。圧 pg2cos0故 D 正確。計算題1.如圖 7 所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長L=0.4 m 兩板間距離d=4xio-3m有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度vo從兩板中央平行極板射入，開關(guān)S 閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中央，已知微粒質(zhì)量為作4X105kg，電荷量q=+ 1X108C,2g= 10 m/s。求：(1)微粒入射速度V。為多少?(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場，電容器的上極板應(yīng)與電

20、源的正極還是負(fù)極相連？所加的電 壓U應(yīng)取什么范圍？【名師解析】開關(guān)S閉合前，由 2=vot, 2=2gt2可解得（2）電容器的上極板應(yīng)接電源的員極。當(dāng)所加的電壓為歷時，徽粒恰好從下板的右邊緣射出，即人1、2叱一巧苗討白、又刊二一7上，解得120 V當(dāng)所加的電壓為窈時，徽粒恰好從上極板的右邊緣射出,d1心、2訂_隔即刁=6 或寸又怎= ?解得200 V所以120 V200 Vo答案（1）10 m/s （2）與負(fù)極相連，120 V IX 200 V3. （ 2018 河北衡水六調(diào)）如圖所示，在真空空間中的M N處存在兩個被固定的、電荷量相同的正點電荷，在它們的連線上有AB C 三點，已知MA=CN

21、=NEMA0）的帶電小球M N先后以相同的初速度沿水平方 向射出。小球進(jìn)入電場區(qū)域，并從該區(qū)域的右邊界離開。已知N離開電場時的位置與A點在同一高度；M剛離開電場時的動能為剛進(jìn)入電場時動能的8 倍。不計空氣阻力，重力加速度大小為g。已知A點到左邊界的距離也為L。（1）求該電場的電場強度大小；（2）求小球射出的初速度大??；要使小球M N離開電場時的位置之間的距離不超過L,僅改變兩小球的相同射出速度，求射出速度需滿足的條件。左_ fc* 右【解析】（1）設(shè)小球M N在A點水平射出的初速度大小為vo，則他們進(jìn)入電場時是水平速度仍然為vo,所以小球M N在電場中運動的時間相等。進(jìn)入電場前，水平方向L二V

22、ot112一_d =_ gt1豎直方向下落的距離2進(jìn)入電場時豎直速度Vy1詢進(jìn)入電場后，水平方向L二和2故 t1=t2 =td= 7#+ /設(shè)N粒子運動的加速度為6 豎直方向有：2解得丸由牛頓第二定律得：珂 FfEq mg =mai22i22尹他）尹他+g(3)以豎直向下為正，M的豎直位移為2yN =Vyit _atN的豎直位移為y2y-yL解得：Vo-2 gL26.(2016 浙江杭州高三月考)(20 分)如圖所示，在x0,y0 區(qū)域內(nèi)有平行于xOy平面的勻強電場和垂 直xOy平面的勻強磁場?，F(xiàn)有一帶負(fù)電的粒子從坐標(biāo)原點O沿某一方向以一定的初動能入射，在電場和磁場的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，先后經(jīng)過A

23、(8 , 6)、B(12 , 18)兩點時，動能變?yōu)槌鮿幽艿?.6 和 0.4。不計重力的影響。(1)確定電場強度的方向;若粒子的電荷量為一 2X107C,初動能為 1X105J，求電場強度的大小。解得:(2)粒子M射出電場時豎直速度為Vy2=Vyia tyM知218一-TjtIiilIl6 l 再A :IdI-I*i .昌12屛cm【名師解析】(1)方法 1令電場強度的方向與x軸的夾角為0，粒子在0點時的初動能為EO,粒子從0點運動到A點，根據(jù)動能定理得qEOAos(a 0)=EkoEA=0.4 EA=EkoEA=0.4EO同理，粒子從O點運動到B點，有qU0B=EkOEB=0.6EO由于是

24、勻強電場，沿OB方向電勢均勻降落，設(shè)在OB上點C(xc,yc)的電勢與A點相同，那么UOAUOCOCXCycUOB_UOB_OB1218y/cm聯(lián)立解得XC=8 cm ,yc= 12 cm。故AC連線與y軸平行，因此電場強度的方向沿x軸正方向。將q= 2X10 C,EO=1X10一5J 及0= 0 代入或，即可解得E= 250 V/m。答案 沿X軸正方向(2)250 V/m27. (2016 江西南昌調(diào)研)(20 分)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中，有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強電場，坐標(biāo)系內(nèi)有A、B兩點，其中A點坐標(biāo)為(6 cm , 0) ,B點坐標(biāo)為(0 , 3 cm)，坐標(biāo)原點O處的電勢為 0,A點的電勢為 8 V,B點的電勢為 4 V?，F(xiàn)有一帶