十年高考试题分类解析物理专题10带电粒子在电场中的运动

容器，则在1.粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是cbc由a点到b点的动能变化不不大于由b点到c点 动能化【答案】3.·天津理综)A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静4（·四川理综）如图所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，AB段光滑水平，BC段为光倾斜轨道所在区域有场强大小为E=2×105N/C方向垂直于斜轨向下的匀强电场质量m=5×10-2kg、电荷量q=+1×10-6C的小物体（视为质点）被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在C点以速度v0=3m/s冲上斜轨。以小物体 通过C点时为计时起点，0.1s后来，场强大小不 μ=0.25。设小物体的电荷量保持不变，取PCP（1）W

-mgr(1-cosθ)=1mvf

（2）C0=v1+a2 s1v1t2+2a2t2CPsss1s21（【答案】【点评】题中给出的等势面是等差（相邻等势面之间的电势差相等0等势面。2（21题.）8为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带C.带电尘埃所受电场力的方向与电 方向相D.同一位置带电荷量越多的尘埃所 电场力越 达成集尘极的由F=qE可知，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，选项BD对的AC错误。【点评】此题考察荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始， 电场力用下沿直线在A、B两点间来回运动。已知电场强度的 小分别E2.0103N/CE4.0103N/C

电微粒质 m1.01020kgq1.0109C,A点距虚线离d11.0cmB点到虚线MN的距离d2AB点所经历的时间tAB的过程中，由动能定理有│q│E1d12d=E1d2

MN的距E2E2MNa1、a2│q│E1=ma1，│q│E2=m MNt1、t2d1=2a1t1 d2=2a2t2，t=联立解 1（18）图（a）YY’间所加的电压按图（c）xxB。答案2（效除尘器.除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板图 直线ab该收尘板的横截面。.工作时收尘板带正电，其左侧的电场 分布如所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后 在收尘上。.P点的带电粉尘颗粒的运4幅图中可能对的的是(忽视重力和空气阻力)

动轨迹，PA所示。【答案】势差相等光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固 不动杆 轻弹簧固定点O相连并以某一初速度从M点运动到N点 若滑块在M、N时弹簧的弹力大小相等，弹簧始终 AMNB1234CM、NDM、N3.【答案】D错误。甲所示，加在极板A、B间的电压UAB作周期性变化，其正向电压为U0m、电荷量为eA，且不若k50—2rAd40—2rB，求此运动过程中电子速度vtNk解析：.（1）0~τaeU0 x1=2a1ττ~2τa5eU0加速度的大 a′=

速度增 0≤t-2nτ<τ电子的运动速 解

ekU0,(n=0,1,2, 0≤t-(2n+1)τ<τ电子的运动速 v=(n+1)△v1+n△v2-a2′[t-(2n+1)v=[(n+1)(k+1τ-kτeU0,(n=0,1,2,电子在2(N-1)τ~(2N-1)τ时间内的位移 电子在(2N-1τ~2Nτx

1

2N-2τ+22 式可知

=(N-1)(1-kτeU0

2N-1τ-2 式可知

=(N-Nk+k)τeU0根据题意，x2N-1解得k=4N14N（广东理科基础）如图1，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹M和N是轨迹上的两点， 其中M点在轨计重力，下列表述对的的 A粒子在M点的速率最 B．粒子所受场力沿电场方 C．粒子在电场中的加速度不变D． 子在电场中【解析】根据做曲线运动物体的受力特点可知合力（电场力）指向轨迹的凹侧,即受到的电AD错误。在整个过程中带电粒子在匀强电场中运动，电场力不变，根据牛顿第二C对的。【答案】b点，自由释放，粒子bdbd点的过程中先从高电势到低电势，后从低电势到高 Od电场力做负功，电势能增加，D3（四川卷第20题．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方 ·点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1M点沿斜面上NM

b＜v1OM＝ON， cvv小物体上升的最大高度为 2 NM从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正 NM 答案

v2

12mgLsinθ－μmgLcosθ－W1＝ 电场力对小物体先作正功后作负功，电势能先减小后增大，BCNM的过程中，小O的距离先减小后增大，根据库仑定律可知小物体受到的电场力先增大后减小，DB3v0。若忽视重力的影响，则O、A、B三点中，BO、A、B三点中，A点电势最高C．OABO间的电势差大D．OABA间的电势差小AD5（天津卷5题如图所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子（不计重力）vMM与下板接触，vNB.MNC.MND.MNMNBCM、N点电势的高低，C错。6（21题．θEθ场强度大小为E、方向沿斜面对下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固上端为s0处静止释放，滑块在运动过程中 量保Eθ 处在弹性程度内，重力加速度大小为g。求滑块从静止释放到与弹簧上端接触 间所经v甲v若滑块在沿斜面对下运动的整个过程中大小为vm弹簧的弹力所做的功

乙

vma，则有 s1at 11qEmg 裂成两个质量均为mq0d）

E 1达成（0，－d）11达成（0，－d）yEθ（0,-yEθ（0,-在y方向上 －dx

am—d1at

v1

y

mv1mv2v

y 1达成（0，－d）S1 1达成（0，－d）点时，两微粒间的距离为BC2S12正电的离子经电压为U的电场加速后进入长度为L的 空管AB,测得离子飞越AB所用时间L1.改善以上办法，如图2, 离子飞AB后进入场强为E（方向如图）的匀强电场区域BC,在 电场的作用下离子返回B端，此时，测得离子从A出发后飞行的忽视离子源中离子的初速度，用t1计算荷质比;② 用t2计算荷离子源中相似荷质比离子的初速度不尽相似，设两个荷质比都为q/m的离子在A端的速度分别为v和v′（v≠v′）,在改善后的 法中 可通过调节电场E使Δt=0.求此时E的大小.L (1)(4)2 12

4U2

2 L 2

t2m

t

n（2）两离子初速度分别为v、v′, t=Ln

t′=L+

m qEmΔt=t—t′=

2mqEqE

要使 则须

2m

因此E=2mvv 【点评】此题以

【解析】：由电势差公式以及动能定理：W=qUab=q(φa－φb)=m(v2－v2)，可得比荷 o(·广东物理第8题)图中的实线表达电场线虚 表达只 过M点，再通过N点，能够鉴定A．MNB．MNMNMN【点评】此题给出电场线分布，考察电势、电场力等

【答案】3.（川延考区理综2ab。一带质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动，达成b点时速度正好为零。abbabD．ab场线方向竖直向下，abD错误【答案】4.（上海物理第23题如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图在ABCDEIII，两电场的边界均是L的正方形（不计电子所受重力。ABABCD区域的位置IABCDD处离开L/n（n≥1离开（D不随电场移动I解析：（1）meII时v0IICDy，有eEL12(Ly)

1eELat2

mv0解 y＝1L，因此原假设成立，即电子离开ABCD区域的位置坐标为（－2L，1L （x，yIID点离开，有eEx1 1eELy at2 2mv1eEx

yy

1eELat2

mv2yvateEL，yvy

2y2解得xyL211I 4 1.（·上海物理）Labcdq、动Ekaab方向进入电场，不计重力。若粒子从c点离开电场，求电 若粒子离开电场时动能为Ek’， 则电场强度为多【解析】：（1）若粒子从c点离开 由L＝v0t，L＝ 联立解得 （2）bcy Ek’－Ek＝mv2＝ 解得E＝ ycd解得 U，板间电场能够认为是均匀的。1（做以Q为焦点的椭圆运动。M、P、N为椭圆上的 三点，P点是轨道上离Q近来的点。电子在从M经P达成N 的过程解析：MPNACBD答案2.（天津理综卷第21题．在显像管的电子枪中，从火热的金属丝不停放出的电子进入电压USI电子的电量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为△L的电子束内电子个数I I I 答案 解析：电子进入电压为U的加速电场，由动能定理 mv2I 设长为△L的电子束内电子个数是n，由电流定义，ne=It，I CAB,与电动势为、m若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立刻变为零，带电状态也立刻变化，变化后，＜1＝。（２）TT时由以上三式有 d=（t1+t2 2qT4（四川理综卷第24.题如图所示的电路中 两平行属板AB水平放置两板间的距离d=40cm 电源电势E=24V,内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω。闭 开关S，电路稳定后，将一正电的小球从B板小孔以 初速度v0=4m/s竖直上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力解析:(1)A

-mgd-qUAB=0-2 U滑=UAB=8V 设通过滑动变阻器电流为I,由欧姆定律得I=EU滑=1A R滑动变阻器接入电路的电 R＝U滑＝8 (2)电源的输出功 P出=I2(R+R滑)=23 5.（·北京理综）1所示，真空中相距d5cmA、B与电源连接（图中未画出B板接地（电势为零，A2所示。将一种质量m2.01027kg，电量q1.61019CB在t0A板电势变化周期T1.0105st0BA（3）A板电势变化频率多大时，在tT届时tTB A解析：（1）Ed带电粒子所受电场力FqEUq,F da=Uq=4.0×109m/s2带电粒子在tT~tTA板做匀加速运动，在tT~t3TA A板运动可能的最大位移s22

4

)2

aTAf=1T

104a26.（·江苏物理）如图所示，平行板电容器两极板 有场强为Ea2匀强电场，且带正电的极板接地。一质量为m，电 量+q的带粒子（不计重力）从x轴上坐标为x0处静止 放x0Epx0 vx2=2a(x-x0),x处的动能

212Ekx=2x0Ex0Epx0qEx0xExEkx+Epx=qE(x-x0qExqEx0Ex0Ex，（2）1．(10分)（·上海物理）如图所示，带正电小球质量为m＝1×10-2kg，带电量为q＝l×10-6C，水平面做匀加速直线运动，当运动到B点时，测得其速度vB＝1.5m／s，此时小球的位移为SB E ＝ 2qS 因此tgθmg2Sg

20.1510 E q

4V/m1.2510V/5电阻。C为平行板电容器，虚线到两极板距离相等，极板长l1=8.0×10-2m，两极板的间距d=1.0×10-2m，Sl2=0.16m。P为一圆盘，由形状相似透光率不同的三个扇形a、b和cAA轴转动。当细光束通过a、b、cR21000ΩΩ4500ΩC。已知电子电量e1.61019C，电子质量m91031kg光束的宽度、R2S它离O点的距离y（计算成果保存1a、b分界处时t0,2给出的坐标纸上，画出电子达成屏S

时，它离Oy随时间t（0~6s间（不规定写出计算过程，只按画出的图U R1EdeEtv1v0y1at

ly

( )0 2mv2R 0 1y4.81031ydC Cy方向的速度为vyS所经历的时间为t2yy2vyt 0y2vyt2

l

( )10 mv2R 0

1.9210211y

2.4102（2）

（22分（北京理综，25）下图是某种静电分选器的原理示意图。两个竖直放置的平行金属板带有等量异号电荷，形成匀强电场。 选器漏 相等。混合在一的ab两种颗粒从漏斗出口下落时，a上正电，b种颗粒带上负电。经分选电场后，a、 b两种颗粒分别落到水平传送带A、B上。 电场仅g10m/s2。A、BH=0.3m，颗粒落至传送带时的速度n次碰撞反弹高度的体现式。并求出通过多少次碰撞，颗粒反