2019年高考物理双基突破：专题04-带电粒子在电场中的运动（精练）含答案解析

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1、1如图所示，电子由静止开始从 A板向 B 板运动，到达 B 板的速度为 v，保持两极间电压不变，则A当减小两板间的距离时，速度 v 增大 B当减小两极间的距离时，速度 v 减小C当减小两极间的距离时，速度 v 不变 D当减小两极间的距离时，电子在两极间运动的时间变长【答案】C2 （多选）如图所示，在真空中 A、B 两块平行金属板竖直放置并接入电路。调节滑动变阻器，使A、B 两板间的电压为 U 时，一质量为 m、电荷量为q 的带电粒子，以初速度 v0 从 A 板上的中心小孔沿垂直两板的方向射入电场中，恰从 A、B 两板的中点处沿原路返回，不计重力，则下列说法正确的是A使初速度变为 2v0 时，带

2、电粒子恰能到达 B 板B使初速度变为 2v0 时，带电粒子将从 B 板中心小孔射出 C使初速度 v0 和电压 U 都增加为原来的 2 倍时，带电粒子恰能到达 B 板D使初速度 v0 和电压 U 都增加为原来的 2 倍时，带电粒子将从 B 板中心小孔射出【答案】BC速度变为 v0；或使 A、B 两板间的电压变为 U；或使初速度 v0 和电压 U 都增加到原来的 2 倍，故212B、C 正确，A 、D 错误。 6 （多选）如图甲，两水平金属板间距为 d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。t0 时刻，质量为 m 的带电微粒以初速度 v0 沿中线射入两板间，0 时间内微粒匀速运动，T 时刻微粒恰好经金

3、属板边缘T3飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为 g。关于微粒在 0T 时间内运动的描述，正确的是A末速度大小为 v0 2B末速度沿水平方向C重力势能减少了 mgd 12D克服电场力做功为 mgd【答案】BC7如图所示，六面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度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 不一定相同C三个液滴落到底板时的速率相同 D液滴 C

4、 所带电荷量最多【答案】D8 （多选）如图的阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑。如果只逐渐增大 M1M2 之间的电势差，则A在荧屏上的亮斑向上移动B在荧屏上的亮斑向下移动C偏转电场对电子做的功增大D偏转电场的电场强度减小【答案】C【解析】电子束在偏转电场中做类平抛运动，沿垂直电场方向做匀速运动，故在电场中运动时间不变。电子在偏转电场中受向上的电场力，故向上偏转，A 项正确，B 项错误；沿电场方向上，电子束做匀变速直线运动，两板间电压增大，偏转电场的场强增大，D 项错误；电子所受电场力增大，因此加速度增大，由位移规律可知，电子在电场中侧移量增大，由功的定义式可知，电场力做

5、功增大，C 项正确。 9 （多选）如图所示，在正方形 ABCD 区域内有平行于 A B 边的匀强电场，E、F、G、H 是各边中点，其连线构成正方形，其中 P 点是 EH 的中点。一个带正电的粒子（不计重力）从 F 点沿 FH 方向射入电场后恰好从 D 点射出。下列说法正确的是A粒子的运动轨迹一定经过 P 点B粒子的运动轨迹一定经过 PE 之间某点C若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由 E、D 之间某点（不含 E、D）射出正方形 ABCD 区域D若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由 E 点射出正方形 ABCD 区域【答案】BD10 （多选）如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，

6、下板带正电，断开电源，带电小球以速度 v0 水平射入电场，且沿下板边缘飞出。若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v0 从原处飞入，则带电小球A将打在下板中央 B仍沿原轨迹运动由下板边缘飞出C不发生偏转，沿直线运动D若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央【答案】BD【解析】由题意可知电容器所带电荷量不变，因 E ，所以上板上移一小段距离，电容Ud QCd 4kQrS器产生的场强不变，以相同速度入射的小球仍将沿原轨迹运动由下板边缘飞出，选项 B 正确，A、C 错误；若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能 打在下板的中央，选项 D 正确。11如图所示，在竖直向上的

7、匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于 O 点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为 a，最低点为 b。不计空气阻力，则下列说法正确的是A小球带负电 B电场力跟重力平衡C小球在从 a 点运动到 b 点的过程中，电势能减少 D小球在运动过程中机械能守恒【答案】B12 （多选）美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量。如图，平行板电容器两极板 M、N 相距 d，两极板分别与电压为 U 的恒定电源两极连接，极板 M带正电。现有一质量为 m 的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为 k，则A

8、油滴带电荷量为 mgdUB电容器的电容为kmgdU2C将极板 M 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动D将极板 N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动【答案】ABC【解析】由题意知油滴受到的电场力方向竖直向上，又因上极板带正电，故油滴带负电荷，设油滴带电荷量为 q，则极板带电荷量为 Qkq，由 qEmg 、UEd、QCU，联立解得 q ，C ，选mgdU kmgdU2项 A、B 正确；当两极板间距离 d 减小时，板间场强 E 增大，电场力大于重力，油滴将向上运动 ，选Ud项 C 正确；当两极板间距离 d 增大时，板间场强 E 减小，重力大于电场力，油滴将向下运动 ，选项UdD 错误。13

9、 （多选）有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的小球，从左上同一点以相同的水平速度先后射入匀强电场中，A、B、C 三个小球的运动轨迹如图所示，A、B 小球运动轨迹的末端处于同一竖直线上，则如图运动轨迹对应的过程A小球 A 带负电，B 不带电， C 带正电 B三小球运动的时间 tAt Bt CC小球 B 和小球 C 的末动能可能相等D小球 A 和小球 C 的电势能变化绝对值可能相等【答案】AD14 （多选）如图所示，一个电荷量为Q （Q 0）的点电荷甲，固定在粗糙绝缘水平面上的 O 点，另一个电荷量为q（q0） 、质量为 m 的点电荷乙，从 A 点以初速度 v0 沿它们的连线向甲运动，到 B

10、 点时速度减小到最小值 v。已知点电荷乙与水平面间的动摩擦因数为 ，A、B 间距离为 L0，静电力常量为k，则下列说法中正确的是AO、B 间的距离为 kQqmgB在点电荷甲产生的电场中，B 点的场强大小为mgqC点 电荷乙在 A 点的电势能小于在 B 点的电势能D在点电荷甲产生的电场中， A、B 间的电势差 UABmv2 mv202q【答案】AB【解析】因点电荷乙到 B 点时速度减小到最小值 v，说明加速度为零，有 k mg ，解得Qqr2r ，A 对；联立点电荷场强公式得 Ek ， B 对；点电荷乙由 A 点向 B 点运动过程中，电场kQqmg Qr2 mgq力对点电荷乙做正功，点电荷乙的电

11、势能必减少，C 错；点电荷乙从 A 点到 B 点过程中，由动能定理可知WmgL 0 mv2 mv ，此过程中电场力对点电荷乙做功为 WqU AB，联立可得 UAB12 12 20，D 错。2mgL0 mv2 mv202q15如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为 L、电场强度为 E 的匀强电场，在与右侧虚线相距也为 L 处有一与电场平行的屏。现有一电荷量为q、质量为 m 的带电粒子，重力不计，以垂直于电场线方向的初速度 v0 射入电场中，v 0 方向的延长线与屏的交点为 O。试求：（1）粒子从射入到打到屏上所用的时间；（2）粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向夹角的正切值 tan ；（3）

12、粒子打在屏上的点 P 到 O 点的距离 x。【答案】 （1） （2） （3）2Lv0 qELmv20 3qEL22mv20（2）设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为 vy，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：aEqm所以 vya Lv0 qELmv0所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向夹角的正切值为 tan 。vyv0 qELmv20（3）解法一 设粒子在电场中的偏转距离为 y，则 y a（ ） 2 又 xy L tan ，12 Lv0 12qEL2mv20解得：x3qEL22mv20解法二 xyv y Lv0 3qEL22mv20解法三 由 y a（ ） 2 ， 12 Lv0

13、 12qEL2mv20 xyL L2L2得：x3y 。3qEL22mv2015如图，竖直放置的半圆形绝缘轨道半径为 R，下端与光滑绝缘水平面平滑连接，整个装置处于方向竖直向上的匀强电场 E 中。一质量为 m、带电荷量为 q 的物块（可视为质点） ，从水平面上的 A 点以初速度 v0 水平向左运动，沿半圆形轨道恰好通过最高点 C，场强大小 E ，g 为重力加速度。mgq（1）试分析说明物块在 AB 段做什么性质的运动；（2）试计算物块在 AC 段运动过程中克服摩擦力做的功；（3）证明物块从离开轨道到落回水平面的水平距离与场强 E 大小无关，且为一常量。【答案】 （1）匀速直线运动（2） mv02

14、 （Eqmg ）R（3）见解析12 52（3）物块离开半圆形轨道后做类平抛运动，水平方向有 xv Ct 竖直方向有 2R （g ）t 212 qEm由式联立解得 x2R因此，物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小 E 无关，大小为 2R。16质谱仪可对离子进行分析。如图，在真空状态下，脉冲阀 P 喷出微量气体，经激光照射产生电荷量为 q、质量为 m 的正离子，自 a 板小孔进入 a、b 间的加速电场，从 b 板小孔射出，沿中线方向进入M、N 板间的偏转控制区，到达探测器。已知 a、b 板间距为 d，极板 M、N 的长度和间距均为 L，a、b 间的电压为 U1，M、N 间的电压为 U2。不计离子重力及进入 a 板时的初速度。求：（1）离子从 b 板小孔射出时的速度大小；（2）离子自 a 板小孔进入加速电场至离子到达探测器的全部飞行时间；（3）为保证离子不打在极板上，U 2 与 U1 应满足的关系。【答案】 （1） （2） （2dL） （3）U 22U 12qU1m m2qU1