2011-2018年高考物理試卷分類匯編040帶電粒子在電場中的運動

1、第40節(jié) 帶電粒子在電場中的運動1.2015年海南卷5如圖，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)，在正極板附近有一質量為M、電荷量為q+ql-q（q0）的粒子，在負極板附近有另一質量為m、電荷量為-q的粒子，在電場力的作用下，兩粒子同時從靜止開始運動。已知兩粒子同時經過一平行于正極板且與其相距的平面。若兩粒子間相互作用力可忽略，不計重力，則M：m為（ A ）A. 32 B. 21 C. 52 D. 31 解析：設電場強度為E，兩粒子的運動時間相同，對M有，；對m有， 聯(lián)立解得，A正確。2. 2015年理綜新課標卷14.如圖，兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒，微粒

2、恰好保持靜止狀態(tài)?，F將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉45，再由a點從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將 （ D ）aA保持靜止狀態(tài) B向左上方做勻加速運動C向正下方做勻加速運動 D.向左下方做勻加速運動解析：現將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉時，兩板間的電場強度不變，電場力也不變，所以現將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉后，帶電微粒受兩大小相等的力的作用,合力方向向左下方，故微粒將向左下方做勻加速運動，故D正確，A、B、C錯誤。3. 2017年江蘇卷OMPP ABC4如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板、中央各有一小孔，小孔分別位于、點。由點靜止釋放的電子恰好能運動到點

3、，現將板向右平移到點，則由點靜止釋放的電子 （ A ）(A)運動到點返回(B)運動到和點之間返回(C)運動到點返回(D)穿過點解析：設AB板間的電勢差為U1，BC間的電勢差為U2，板間距為d，電場強度為E，第一次由O點靜止釋放的電子恰好能運動到點，根據動能定理qU1- qU2=qEd，將C向右移動，BC板間的電場強度：不變，所以電子還是運動到點速度減小為零，然后返回，故A正確；B、C、D錯誤。4.2017年天津卷MNAB7如圖所示，在點電荷Q產生的電場中，實線MN是一條方向未標出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡。設電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為

4、EpA、EpB。下列說法正確的是A電子一定從A向B運動B若aAaB，則Q靠近M端且為正電荷C無論Q為正電荷還是負電荷一定有EpAaB，說明電子在M點受到的電場力較大，M點電場強度較大，根據點電荷的電場分布可知，靠近M端為場源電荷的位置，應帶正電，故B正確；無論Q為正電荷還是負電荷，一定有電勢，電子電勢能，電勢能是標量，所以一定有，故C正確；D錯誤。5. 2013年廣東卷v圖4帶電室信號輸入墨盒紙15.噴墨打印機的簡化模型如圖4所示，重力可忽略的墨汁微滴，經帶電室?guī)ж撾姾?，以速度v垂直勻強電場飛入極板間，最終打在紙上，則微滴在極板間電場中A.向負極板偏轉 B.電勢能逐漸增大C.運動軌跡是拋物線

5、D.運動軌跡與帶電量無關答： C 解析：不計重力的微滴帶負電，所受電場力方向指向帶正電荷的極板，故A錯；在電場力方向做初速為零的勻加速直線運動, 故粒子動能增加, 電場力做正功, 電勢能減小，B錯；不計重力的帶負電微滴初速和恒定電場力垂直故軌跡為拋物線，C對；由 得：可知粒子加速度和電量有關，側向位移，可知運動軌跡與帶電量有關， D錯6.2011年理綜安徽卷18圖(a)為示波管的原理圖。如果在電極YY 之間所加的電壓圖按圖(b)所示的規(guī)律變化，在電極XX之間所加的電壓按圖(c)所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到的圖形是tt12t1OUy圖(b)t2t13t1t1UxO圖(c)圖(a)+YYXX

6、電子槍偏轉電極熒光屏XXY亮斑YA B C D答案：B【解析】由于電極XX加的是掃描電壓，電極YY之間所加的電壓信號電壓，所以熒光屏上會看到的圖形是B，答案B正確。7.2014年理綜山東卷18、如圖，場強大小為E、方向豎直向下的勻強電場中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長為s，豎直邊ad長為h。質量均為m、帶電量分別為+q和q的兩粒子，由a、c兩點先后沿ab和cd方向以速率v0進入矩形區(qū)（兩粒子不同時出現在電場中）。不計重力。若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于（ ）A、 B、 C、 D、【答案】B【解析】相切時速度方向相同，與水平方向夾角相同，因此 又 整理得，選項B對，ACD錯。8.2011年

7、物理江蘇卷8一粒子從A點射入電場，從B點射出，電場的等勢面和粒子的運動軌跡如圖所示，圖中左側前三個等勢面彼此平行，不計粒子的重力。下列說法正確的有A粒子帶負電荷 AB30V120VB粒子的加速度先不變，后變小C粒子的速度不斷增大 D粒子的電勢能先減小，后增大答：ABEAB30V120V【解析】由于電場線與等勢面垂直（如圖），電場線先向右后向上偏，而粒子卻向下偏了，所以電場力與電場強度方向相反，所以粒子帶負電，A正確；又等勢面先平行并且密集，后變稀疏，說明電場強度先不變，后變小，則粒子受電場力先不變，后變小，所以加速度先不變，后變小，B正確；電場力與初速度方向相反，所以速度先減小，C錯誤；而電場

8、力先做負功，所以電勢能先增大，D錯誤；9.2011年理綜安徽卷20如圖（a）所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖（b）所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處。若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上。則t0可能屬于的時間段是P圖(a)圖(b)tUABUO-UOOT/2TABA BC D 答案：B解析：若，帶正電粒子先加速向B板運動、再減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；如此反復運動，每次向右運動的距離大于向左運動的距離，最終打在B板上，所以A錯誤。若，帶正電粒子先加速向A板運動、再減速運動至零；然后再反方向加

9、速運動、減速運動至零；如此反復運動，每次向左運動的距離大于向右運動的距離，最終打在A板上，所以B正確。若，帶正電粒子先加速向A板運動、再減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；如此反復運動，每次向左運動的距離小于向右運動的距離，最終打在B板上，所以C錯誤。若，帶正電粒子先加速向B板運動、再減速運動至零；然后再反方向加速運動、減速運動至零；如此反復運動，每次向右運動的距離大于向左運動的距離，最終打在B板上，所以D錯誤。10.2015年理綜天津卷屏7、如圖所示，氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速度地飄入電場線水平向右的加速電場E1，之后進入電場線豎直向下的勻強電場E2發(fā)生偏轉，最后

10、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 （ AD ）A、偏轉電場E2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，解析：設加速電場長度為d，偏轉電場長度為L,在加速電場中有,在偏轉電場中有，偏移量與比荷無關，所以三種粒子一定打到屏上的同一位置，選項D正確；偏轉電場對粒子做功，與粒子的質量無關，選項A正確；三種粒子在進入偏轉電場時速度不同，而在偏轉電場中電場力做功相同，故最后離開電場時速度不同，所以選項B錯；因三種粒子的偏轉量相同，但粒子的質量越大則加速度越小，所以質量越大的粒子加速的時間越長，在

11、偏轉電場中的運動時間也越長，選項C錯誤。 故本題選AD。11. 2016年海南卷d456.如圖，平行板電容器兩極板的間距為d，極板與水平面成45角，上極板帶正電。一電荷量為q（q0）的粒子在電容器中靠近下極板處。以初動能豎直向上射出。不計重力，極板尺寸足夠大，若粒子能打到上極板，則兩極板間電場強度的最大值為A B C D【答案】B【解析】根據電荷受力可以知道，粒子在電場中做曲線運動，如圖所示：vy45dv0vxqE當電場足夠大時，粒子到達上極板時速度恰好與上極板平行，如圖，將粒子初速度分解為垂直極板的和平行極板的，根據運動的合成與分解，當分速度時，則粒子的速度正好平行上極板，則根據運動學公式：

12、，由于，聯(lián)立整理得到：，故選項B正確。12.2018年江蘇卷5如圖所示，水平金屬板A、B分別與電源兩極相連，帶電油滴處于靜止狀態(tài)?，F將B板右端向下移動一小段距離，兩金屬板表面仍均為等勢面，則該油滴 （ D ）油滴+-UABA仍然保持靜止B豎直向下運動C向左下方運動D向右下方運動mgF電解析：兩極板平行時帶電粒子處于平衡狀態(tài)，則重力等于電場力，當下極板旋轉時，板間距離增大場強減小，電場力小于重力；根據電場線與導體表面相垂直的特點，B板右端向下，所以電場線發(fā)生彎曲，電場力方向改變，電荷處的電場線如圖所示，所以重力與電場力的合力偏向右下方，故粒子向右下方運動，選項D正確。13.2018年天津卷MN3

13、如圖所示，實線表示某電場的電場線（方向未標出），虛線是一帶負電的粒子只在電場力作用下的運動軌跡，設M點和N點的電勢分別為，粒子在M和N時加速度大小分別為，速度大小分別為，電勢能分別為。下列判斷正確的是（ D ）A BC D解析：將粒子的運動分兩種情況討論：從M運動到N和從N運動到M，電場線越密，電場強度越大，同一個粒子受到的電場力越大，根據牛頓第二定律可知其加速度越大，故有MNvF答圖1若粒子從M運動到N點，則根據帶電粒子所受電場力指向軌跡彎曲的內側，可知在某點的電場力方向和速度方向如答圖1所示，故電場力做負功，電勢能增大，動能減小，即，負電荷在低電勢處電勢能大，故MNvF答圖2若粒子從N運動

14、到M，則根據帶電粒子所受電場力指向軌跡彎曲的內側，可知在某點的電場力方向和速度方向如答圖2所示，故電場力做正功，電勢能減小，動能增大，即，負電荷在低電勢處電勢能大，故綜上所述，選項D正確14.2018年全國卷III、21如圖，一平行板電容器連接在直流電源上，電容器的極板水平；兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號相反，使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近，與極板距離相等?，F同時釋放a、b，它們由靜止開始運動。在隨后的某時刻，a、b經過電容器兩極板間下半區(qū)域的同一水平面。a、b間的相互作用和重力可忽略。下列說法正確的是 （ BD ）abAa的質量比b的大B在時刻，a的動能比b的大 C在時刻，a和

15、b的電勢能相等D在時刻，a和b的動量大小相等解析：根據題述可知，微粒a向下加速運動，微粒b向上加速運動，根據a、b經過電容器兩極板間下半區(qū)域的同一水平面，可知a的加速度大小大于b的加速度大小，即aaab。對微粒a，由牛頓第二定律， qE=maaa，對微粒b，由牛頓第二定律，qE =mbab，聯(lián)立解得：，由此式可以得出a的質量比b小，選項A錯誤；在a、b兩微粒運動過程中，a微粒所受合外力大于b微粒，a微粒的位移大于b微粒，根據動能定理，在t時刻，a的動能比b大，選項B正確；由于在t時刻兩微粒經過同一水平面，電勢相等，電荷量大小相等，符號相反，所以在t時刻，a和b的電勢能不等，選項C錯誤；由于a微

16、粒受到的電場力（合外力）等于b微粒受到的電場力（合外力），根據動量定理，在t時刻，a微粒的動量大小等于b微粒的動量大小，選項D正確。故選BD。15. 2016年四川卷9.（15分）中國科學家2015年10月宣布中國將在2020年開始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人類揭示物質本源的關鍵設備，在放射治療、食品安全、材料科學等方面有廣泛應用。如圖所示，某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管（漂移管）組成，相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極。質子從K點沿軸線進入加速器并依此向右穿過各漂移管，在漂移管內做勻速直線運動，在漂移管間被電場加速，加速電壓視為不變。設質子進入漂移管B時速度為8106m

17、/s，進入漂移管E時速度為1107m/s，電源頻率為1107Hz，漂移管間縫隙很小，質子在每個管內運動時間視為電源周期的1/2.質子的荷質比取1108C/kg。求：加速縫隙脈沖電源漂移管BACDEK（1）漂移管B的長度；（2）相鄰漂移管間的加速電壓?！敬鸢浮浚?）0.4m（2）【解析】（1）設質子進入漂移管B時速度為vB，電源頻率、周期分別為f、T，漂移管A的長度為L，則 聯(lián)立式并代入數據得L=0.4m （2）設質子進入漂移管E的速度為vE，相鄰漂移管間的加速電壓為U，電場對質子所做的功為W，質子從漂移管B運動到E電場做功W，質子的電荷量為q、質量為m，則 聯(lián)立式并代入數據得U=6104V 1

18、6. 2016年北京卷23.（18分）如圖所示，電子由靜止開始經加速電場加速后，沿平行于版面的方向射入偏轉電場，并從另一側射出。已知電子質量為m，電荷量為e，加速電場電壓為U0，偏轉電場可看做勻強電場，極板間電壓為U，極板長度為L，板間距為d。U、dyLm、eU0（1）忽略電子所受重力，求電子射入偏轉電場時初速度v0和從電場射出時沿垂直版面方向的偏轉距離y；（2）分析物理量的數量級，是解決物理問題的常用方法。在解決（1）問時忽略了電子所受重力，請利用下列數據分析說明其原因。已知U=2.0102V，d=4.010-2m，m=9.110-31kg，e=1.610-19C，重力加速度g=10m/s2

19、。（3）極板間既有靜電場，也有重力場。電勢反映了靜電場各點的能的性質，請寫出電勢的定義式。類比電勢的定義方法，在重力場中建立“重力勢”G的概念，并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點。【答案】（1） （2）不需要考慮電子所受的重力（3）、電勢和重力勢G都是反映場的能的性質的物理量，僅僅由場自身的因素決定。【解析】（1）根據功能關系， 可得：在偏轉電場中，電子的運動時間為： 則偏轉側移：（2）考慮電子所受重力和電場力的數量級，有重力G=mg=10-29N 電場力由于FG，因此不需要考慮電子所受的重力。（3）電場中某點的電勢定義為電荷在該點的電勢能EP與其電荷量q的比值即，由于重力做功與路徑無關，可

20、以類比靜電場電勢的定義，將重力場中物體在某點的重力勢能EG與其質量m的比值，叫做重力勢，即。電勢和重力勢G都是反映場的能的性質的物理量，都是標量，沿場線方向“勢”降低，都具有相對性，僅僅由場自身的因素決定。17. 2011年理綜福建卷E1E2ABd1d2MN20（15分）反射式速調管是常用的微波器件之一，它利用電子團在電場中的振蕩來產生微波，其振蕩原理與下述過程類似。如圖所示，在虛線MN兩側分別存在著方向相反的兩個勻強電場，一帶電微粒從A點由靜止開始，在電場力作用下沿直線在A、B兩點間往返運動。已知電場強度的大小分別是E1=2.0103N/C和E2=4.0103N/C，方向如圖所示。帶電微粒質量m=1.010-20kg，帶電量q=-1.010-9C，A點距虛線MN的距離d1=1.0cm，不計帶電微粒的重力，忽略相對論效應。求：B點到虛線MN的距離d2；帶電微粒從