新高考物理二轮复习讲与练专题3.2 带电粒子在电场运动练（练）（原卷版）

专题三电场和磁场（练）3.2带电粒子在电场运动第一部分：练真题【2022年真题】1、（2022·海南卷·T13）如图，带正电q=SKIPIF1<0的物块A放在水平桌面上，利用细绳通过光滑的滑轮与B相连，A处在匀强电场中，SKIPIF1<0，从O开始，A与桌面的动摩擦因数SKIPIF1<0随x的变化如图所示，取O点电势能为零，A、B质量均为SKIPIF1<0，B离滑轮的距离足够长，则（）A．它们运动的最大速度为SKIPIF1<0B．它们向左运动的最大位移为SKIPIF1<0C．当速度为SKIPIF1<0时，A的电势能可能是SKIPIF1<0D．当速度为SKIPIF1<0时，绳子的拉力可能是SKIPIF1<02、（2022·北京卷·T18）如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子的重力。（1）求带电粒子所受的静电力的大小F；（2）求带电粒子到达N板时的速度大小v；（3）若在带电粒子运动SKIPIF1<0距离时撤去所加电压，求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。3、（2022·江苏卷·T15）某装置用电场控制带电粒子运动，工作原理如图所示，矩形SKIPIF1<0区域内存在多层紧邻匀强电场，每层的高度均为d，电场强度大小均为E，方向沿竖直方向交替变化，SKIPIF1<0边长为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0边长为SKIPIF1<0，质量为m、电荷量为SKIPIF1<0的粒子流从装置左端中点射入电场，粒子初动能为SKIPIF1<0，入射角为SKIPIF1<0，在纸面内运动，不计重力及粒子间的相互作用力。（1）当SKIPIF1<0时，若粒子能从SKIPIF1<0边射出，求该粒子通过电场的时间t；（2）当SKIPIF1<0时，若粒子从SKIPIF1<0边射出电场时与轴线SKIPIF1<0的距离小于d，求入射角SKIPIF1<0的范围；（3）当SKIPIF1<0，粒子在SKIPIF1<0为SKIPIF1<0范围内均匀射入电场，求从SKIPIF1<0边出射的粒子与入射粒子的数量之比SKIPIF1<0。4、（2022·辽宁卷·T14）如图所示，光滑水平面SKIPIF1<0和竖直面内的光滑SKIPIF1<0圆弧导轨在B点平滑连接，导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放，脱离弹簧后经过B点时的速度大小为SKIPIF1<0，之后沿轨道SKIPIF1<0运动。以O为坐标原点建立直角坐标系SKIPIF1<0，在SKIPIF1<0区域有方向与x轴夹角为SKIPIF1<0的匀强电场，进入电场后小球受到的电场力大小为SKIPIF1<0。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为g。求：（1）弹簧压缩至A点时的弹性势能；（2）小球经过O点时的速度大小；（3）小球过O点后运动的轨迹方程。5、（2022·广东卷·T14）密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性，因此获得了1923年的诺贝尔奖。图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的足够大金属极板，上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。有两个质量均为SKIPIF1<0、位于同一竖直线上的球形小油滴A和B，在时间t内都匀速下落了距离SKIPIF1<0。此时给两极板加上电压U（上极板接正极），A继续以原速度下落，B经过一段时间后向上匀速运动。B在匀速运动时间t内上升了距离SKIPIF1<0，随后与A合并，形成一个球形新油滴，继续在两极板间运动直至匀速。已知球形油滴受到的空气阻力大小为SKIPIF1<0，其中k为比例系数，m为油滴质量，v为油滴运动速率，不计空气浮力，重力加速度为g。求：（1）比例系数k；（2）油滴A、B的带电量和电性；B上升距离SKIPIF1<0电势能的变化量；（3）新油滴匀速运动速度的大小和方向。【2021年真题】（2021·福建卷·T15）如图（a），同一竖直平面内A、B、M、N四点距O点的距离均为SKIPIF1<0，O为水平连线SKIPIF1<0的中点，M、N在SKIPIF1<0连线的中垂线上。A、B两点分别固定有一点电荷，电荷量均为Q（SKIPIF1<0）。以O为原点，竖直向下为正方向建立x轴。若取无穷远处为电势零点，则SKIPIF1<0上的电势SKIPIF1<0随位置x的变化关系如图（b）所示。一电荷量为Q（SKIPIF1<0）的小球SKIPIF1<0以一定初动能从M点竖直下落，一段时间后经过N点，其在SKIPIF1<0段运动的加速度大小a随位置x的变化关系如图（c）所示。图中g为重力加速度大小，k为静电力常量。（1）求小球SKIPIF1<0在M点所受电场力大小。（2）当小球SKIPIF1<0运动到N点时，恰与一沿x轴负方向运动的不带电绝缘小球SKIPIF1<0发生弹性碰撞。已知SKIPIF1<0与SKIPIF1<0的质量相等，碰撞前、后SKIPIF1<0的动能均为SKIPIF1<0，碰撞时间极短。求碰撞前SKIPIF1<0的动量大小。（3）现将SKIPIF1<0固定在N点，为保证SKIPIF1<0能运动到N点与之相碰，SKIPIF1<0从M点下落时的初动能须满足什么条件？【2020年真题】1、（2020·全国=1\*ROMANI卷·T25）在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q（q>0）的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受电场力作用。（1）求电场强度的大小；（2）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？（3）为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？2、（2020·天津卷·T13）多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q，不计离子重力。（1）求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间SKIPIF1<0；（2）反射区加上电场，电场强度大小为E，求离子能进入反射区的最大距离x；（3）已知质量为SKIPIF1<0的离子总飞行时间为SKIPIF1<0，待测离子的总飞行时间为SKIPIF1<0，两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量SKIPIF1<0。第二部分：练新题1、（2023届·浙江名校协作体高三上学期开学考试）如图甲所示，一带电量为SKIPIF1<0的物块置于绝缘光滑水平面上，其右端通过水平弹性轻绳固定在竖直墙壁上，整个装置处于水平向左的匀强电场中。用力将物块向左拉至O处后由静止释放，用传感器测出物块的位移x和对应的速度，作出物块的动能SKIPIF1<0关系图像如图乙所示，其中SKIPIF1<0处物块的动能最大但未知，SKIPIF1<0处的动能为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0间的图线为直线，其余部分为曲线。弹性轻绳的弹力与形变量始终符合胡克定律，下列说法正确的是（）A.物块会作往复运动，且全过程是简谐运动B.该匀强电场的场强为SKIPIF1<0C.弹性绳的劲度系数为SKIPIF1<0D.弹性绳弹性势能的最大值为SKIPIF1<02、（2023届·浙江名校协作体高三上学期开学考试）如图所示，一竖直绝缘足够长的光滑细杆，杆上套一带电圆环，圆环的带电量为q，质量为m，可视为点电荷，杆与两等量固定正点电荷连线的中垂线重合，与两电荷连线的交点为O，圆环从M点由静止释放，运动到N点的速度恰好为零，SKIPIF1<0，以下说法正确的是（）A.小环运动到O点时速度还没达到最大B.小环带负电，从M到N点所受的电场力先减小后增大C.小环带正电，从M运动到N点加速度先增大后减小D.小环不能回到M点3、（2023届·浙江浙里卷天下高三上学期开学考试）静电喷漆技术具有效率高、质量好等优点，其装置示意图如图所示。A、B为两块水平放置的平行金属板，间距d=1.0m，两板间有方向竖直向上，大小为E=1.0×103N/C的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为v0=1.0m/s、质量均为m=5.0×10-14kg和带电量均为q=-2.0×10-15C的带电油漆微粒。不计微粒所受空气阻力及微粒间相互作用，油漆微粒最后都落在金属板B上。下列说法正确的是（）A.沿水平方向喷出的微粒运动到B板所需时间为SKIPIF1<0B.沿不同方向喷出的微粒，从喷出至到达B板，动能变化量为2.0×10-12JC.若其它条件均不变，d增大为原来的2倍，喷涂面积增大为原来的2倍D.若其它条件均不变，E增大为原来的2倍，喷涂面积减小为原来的SKIPIF1<04、（2023届·浙江浙里卷天下高三上学期开学考试）用三根绝缘轻杆将质量均为m的A、B两小球相连后悬挂于O点，其中A球带电量为-q，B球不带电。现将带电量为+q的小球C放置在某处，恰使A静止在与C相距为x的等高处，且三根细杆组成如图所示的等腰直角三角形，其中O、B间的细杆竖直。已知静电力常量为k，重力加速度为g，小球的大小均可忽略，则（）A.O、B间轻杆拉力小于mgB.A、C间距SKIPIF1<0C.撤去C的瞬间，A的加速度大小为gD.若将C放置在A的正上方相距为x的位置，O、B间细杆也可以保持竖直5、（2023届·人大附中高三上学期开学考试）让氕核（SKIPIF1<0）和氘核（SKIPIF1<0）以相同的动能沿与电场垂直的方向从ab边进入矩形匀强电场（方向沿SKIPIF1<0，边界为abcd，如图所示）。已知两种粒子均能从cd边离开偏转电场，不计粒子的重力，则（）A.两种粒子进入电场时的速度相同 B.两种粒子在电场中运动的加速度相同C.两种粒子离开电场时的动能相同 D.两种粒子离开电场时的速度方向不同6、（2023届·河北沧州市高三上学期开学考试）如图所示，在边长为a的等边三角形的三个顶点A、B、C上，分别固定三个电荷量相等的点电荷，其中A、B处的点电荷均带正电，C处的点电荷带负电，O为三角形中心。已知点电荷Q的电势表达式为SKIPIF1<0，式中k为静电力常量，r为电场中某点到点电荷的距离，则下列说法正确的是（）A.O点的电场强度大小为SKIPIF1<0 B.O点的电场强度大小为SKIPIF1<0C.O点的电势为SKIPIF1<0 D.O点的电势为SKIPIF1<07、（2023届·河北唐山市高三上学期开学考试）如图所示，甲图中运动的小球只受重力作用：乙图中存在竖直向下的匀强电场，甲、乙两图中的斜面相同且绝缘。现将完全相同的带负电小球从两斜面上的同一点SKIPIF1<0以相同初速度沿水平方向抛出，分别落在甲、乙图中斜面上SKIPIF1<0点（图中末画出）。小球受到的电场力始终小于重力，不计空气阻力。则下列说法正确的是（）A.SKIPIF1<0之间距离等于SKIPIF1<0之间距离B.小球从抛出到落在斜面上用时相等C.小球落到SKIPIF1<0点的竖直方向位移小于落到SKIPIF1<0点的竖直方向位移D.小球落到SKIPIF1<0点的水平方向位移大于落到SKIPIF1<0点的水平方向位移8、（2023届·江苏中华中学高三上学期开学考试）一质量为M、长度为l的矩形绝缘板放在光滑的水平面上，另一质量为m、带电荷量为-q的物块（可视为质点）以初速度v0从绝缘板上表面的左端沿水平方向滑入，绝缘板所在空间有范围足够大的匀强，电场，其场强大小SKIPIF1<0、方向竖直向下，如图所示。已知物块与绝缘板间的动摩擦因数恒定，物块运动到绝缘板的右端时恰好相对于绝缘板静止；若将匀强电场的方向改为竖直向上，场强大小不变，且物块仍以原初速度从绝缘板左端的上表面滑入。求：（1）物块在绝缘板上滑动的过程中，系统产生的热量；（2）当匀强电场的方向为竖直向上时，物块与木板的相对位移大小。16、9、（2023届·安徽省卓越县中联盟高三上学期开学考试）如图所示，两平行金属板水平放置，两板间距为SKIPIF1<0，上板带正电荷、下板带负电荷，且两极板带电量相同。上板中间开有一小孔SKIPIF1<0，小孔SKIPIF1<0正上方有长度为SKIPIF