2019年高考物理一轮复习 专题7.10 带电粒子在匀强电场中的运动千题精练.doc

专题7.10 带电粒子在匀强电场中的运动一选择题1（2018洛阳一模）如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么()A偏转电场E2对三种粒子做功一样多B三种粒子打到屏上时的速度一样大C三种粒子运动到屏上所用时间相同D三种粒子一定打到屏上的同一位置【参考答案】AD【命题意图】本题考查带电粒子在电场中的加速和在匀强电场中的类平抛运动及其相关的知识点。【解题思路】带电粒子在电场E1中加速，由动能定理，eU1=mv2，解得v=。进入电场线竖直向下的匀强电场E2中做类平抛运动，L=vt，y=at2，eE2=ma，联立解得y=，偏转电场E2对三种粒子做功W=eE2y=，与粒子质量无关，所以偏转电场E2对三种粒子做功一样多，选项A正确；三种粒子打到屏上时的水平速度不一样大，竖直速度at不一样大，所以三种粒子打到屏上时的速度一样大，选项B错误；三种粒子运动到屏上所用时间不相同，选项C错误；由于y=与粒子质量无关，三种粒子相同，所以三种粒子一定打到屏上的同一位置，选项D正确。2.如图10所示，半径R0.5 m的圆弧接收屏位于电场强度方向竖直向下的匀强电场中，OB水平，一质量为m104 kg、带电荷量为q8.0105 C的粒子从与圆弧圆心O等高且距O点0.3 m的A点以初速度v03 m/s水平射出，粒子重力不计，粒子恰好能垂直打到圆弧曲面上的C点(图中未画出)，取C点电势0，则()图10A.该匀强电场的电场强度E100 V/mB.粒子在A点的电势能为8105 JC.粒子到达C点的速度大小为3 m/sD.粒子速率为4 m/s时的电势能为4.5104 J【参考答案】D3.(多选)如图8所示，带电荷量之比为qAqB13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OCCD，忽略粒子重力的影响，则()图8A.A和B在电场中运动的时间之比为12B.A和B运动的加速度大小之比为41C.A和B的质量之比为112D.A和B的位移大小之比为11【参考答案】ABC4.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9A. B. C.2 D.【参考答案】C5.(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(q0)、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()图10A.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qUD.若Ut2t1B三微粒所带电荷量有q1q2q3C三微粒所受电场力有F1F2F3D微粒2和3出电场时动能相等【参考答案】B12(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(v0)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hd的粒子，h越大，t越大C对hd的粒子，在时间t内，电场力对粒子做的功不相等Dh越大的粒子，进入电场时的速率v也越大【参考答案】AD13(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，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OQL。下列说法正确的是()AQ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OPcos 【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，PSat2在Q点平行于OM方向的分速度vOMatSQ方向做匀速运动，有Lsin v0t，又tan ，解得OPPScos ，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L0.4 m，两板间距离d4103 m，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m4105 kg，电荷量q1108 C，g10 m/s2。求：图7(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v010 m/s。答案(1)10 m/s(2)与负极相连，120 V U200 V3（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，MA0)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解得：(3)以竖直向下为正，M的竖直位移为N的竖直位移为解得：26(2016浙江杭州高三月考) (20分)如图所示，在x0，y0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2107 C，初动能为1105 J，求电场强度的大小。【名师解析】(1)方法1令电场强度的方向与x轴的夹角为，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()EkOEkA0.4 EkO式中为OA与x轴的夹角。同理，粒子从O点运动到B点，有qEOBcos()EkOEkB0.6 EkO式中为OB与x轴的夹角。联立并利用A、B两点的坐标值解得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qUOAEkOEkA0.4EkO同理，粒子从O点运动到B点，有qUOBEkOEkB0.6EkO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xC8 cm，yC12 cm。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q2107 C，EkO1105 J及0代入或，即可解得E250 V/m。答案(1)沿x轴正方向(2)250 V/m27(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(6 cm，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8 V，B点的电势为4 V。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v4105 m/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(3 cm，0)的电势；(2)匀强电场的场强大小；(3)带电粒子的比荷。又UEd可得E V/m102 V/m。(3)带电粒子做类平抛运动，则有Lcos vtLsin t2解得 C/kg2.41011 C/kg所以带电粒子的比荷为2.41011 C/kg。答案(1)4 V(2)102 V/m(3)2.41011 C/kg28.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，OaL，Ob2s，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x，已知电场宽度为s，Ob2s，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xs，则xv0tyLt2联立解得x.(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sx2s，则sv0tyt2由几何关系知tan联立解得x.