2024高考物理一轮复习规范演练32带电粒子在电场中运动的综合问题含解析新人教版

PAGE6-规范演练32带电粒子在电场中运动的综合问题[抓基础]1.将如图所示的交变电压加在平行板电容器A、B两板上，起先B板电势比A板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下起先运动，设A、B两极板间的距离足够大，下列说法正确的是（）A.电子始终向着A板运动B.电子始终向着B板运动C.电子先向A板运动，然后返回向B板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动D.电子先向B板运动，然后返回向A板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动答案：D2.（2024·广州二模）a、b两离子从平行板电容器两板间P处垂直电场入射，运动轨迹如图.若a、b的偏转时间相同，则a、b肯定相同的物理量是（）A.荷质比 B.入射速度C.入射动能 D.入射动量解析：y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qUt2,2md)，其中y、t、U、d相同，所以eq\f(q,m)相同.答案：A3.（2024·重庆高三调研）如图所示，竖直面内分布有水平方向的匀强电场，一带电粒子沿直线从位置a向上运动到位置b，在这个过程中，带电粒子（）A.只受到电场力作用 B.带正电C.做匀减速直线运动 D.机械能守恒答案：C4.（2024·贵州黔东南二模）质量为m的物块可视为质点，带电荷量为＋Q，起先时让它静止在倾角为α＝60°的固定光滑绝缘斜面顶端，整个装置放在方向水平、电场强度大小为E＝eq\f(\r(3)mg,Q)的匀强电场中，如图所示，斜面高为H，释放物块后，物块落地的速度大小为（）A.eq\r(（2＋\r(3)）gH) B.eq\r(\f(5,2)gH)C.2eq\r(2gH) D.2eq\r(gH)解析：对物块进行受力分析，物块受重力和水平向左的电场力.电场力F＝QE＝eq\r(3)mg，重力和水平向左的电场力的合力与水平方向夹角β＝30°，依据动能定理有mgH＋Feq\r(3)H＝eq\f(1,2)mv2－0，解得v＝2eq\r(2gH)，故C正确.答案：C5.（多选）（2024·河南洛阳一模）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，最终打在屏上.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.三种粒子肯定打到屏上的同一位置解析：依据动能定理有qE1d＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，得三种粒子经加速电场加速后获得的速度v1＝eq\r(\f(2qE1d,m)).在偏转电场中，由l＝v1t2及y＝eq\f(1,2)eq\f(qE2,m)teq\o\al(2,2)得，带电粒子经偏转电场的侧位移y＝eq\f(E2l2,4E1d)，则三种粒子在偏转电场中的侧位移大小相等，又三种粒子带电荷量相同，依据W＝qE2y得，偏转电场E2对三种粒子做功一样多，选项A正确．依据动能定理，qE1d＋qE2y＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，得到粒子离开偏转电场E2打开屏上时的速度v2＝eq\r(\f(2（qE1d＋qE2y）,m))，由于三种粒子的质量不相等，故v2不一样大，选项B错误．粒子打在屏上所用的时间t＝eq\f(d,\f(v1,2))＋eq\f(L′,v1)＝eq\f(2d,v1)＋eq\f(L′,v1)(L′为偏转电场左端到屏的水平距离)，由于v1不一样大，所以三种粒子打在屏上的时间不相同，选项C错误．依据vy＝eq\f(qE2,m)t2及tanθ＝eq\f(vy,v1)得，带电粒子的偏转角的正切值tanθ＝eq\f(E2l,2E1d)，即三种带电粒子的偏转角相等，又由于它们的侧位移相等，故三种粒子打到屏上的同一位置，选项D正确．答案：AD6.如图所示，竖直放置的两块足够长的平行金属板电容器充上电后，板间电势差为U，两板间距离为d.现用绝缘丝线悬挂质量为m的带电小球，丝线跟竖直方向成θ＝30°角的小球恰好平衡，且此时与右板的距离为b.已知重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A.小球受四个力作用，其中电场力与绳的拉力的合力等于重力B.小球带正电，带电荷量是eq\f(\r(3)mgd,U)C.若剪断丝线，小球须要经过t＝eq\r(\f(2\r(3)b,g))遇到金属板D.若剪断丝线，小球的电势能将增加答案：C7.如图所示，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d；在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中.当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P起先运动.重力加速度为g.粒子运动的加速度为（）A.eq\f(l,d)g B.eq\f(d－l,d)gC.eq\f(l,d－l)g D.eq\f(d,d－l)g解析：抽出前qE1＝mg，抽出后mg－qE2＝ma.由电压不变得E1（d－l）＝E2d，联立解得a＝eq\f(l,d)g.答案：A8.（2024·惠州模拟）如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板长为L.为了提高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量eq\f(h,U2)），可采纳的方法是（）A.增大两板间的电势差U2B.尽可能使板长L短些C.使加速电压U1上升些D.尽可能使板间距离d小些答案：C[提素养]9.如图所示，平行板电容器与电源相连，下极板接地.一带电油滴位于两极板的中心P点且恰好处于静止状态，现将平行板电容器两极板在纸面内绕O点和O′点快速顺时针转过45°，则（）A.P点处的电势降低B.带电油滴仍将保持静止状态C.带电油滴将水平向右做匀加速直线运动D.带电油滴到达极板前具有的电势能不断增加答案：C10.（多选）如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性改变的电场，电场方向与两板垂直，在t＝0时刻，一不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，粒子射入电场时的速度为v0，t＝T时刻粒子刚好沿MN板右边缘射出电场，则（）甲乙A.该粒子射出电场时的速度方向肯定是平行于极板方向的B.在t＝eq\f(T,2)时刻，该粒子的速度大小为2v0C.若该粒子在eq\f(T,2)时刻以速度v0进入电场，则粒子会打在板上D.若该粒子的入射速度变为2v0，则该粒子将在t＝eq\f(T,2)时刻射出电场答案：AD11.如图所示，a、b、c三条虚线为电场中的等势面，等势面b的电势为零，且相邻两个等势面间的电势差相等，一个带正电的粒子（粒子重力不计）在A点时的动能为10J，在电场力作用下从A运动到B时速度为零，当这个粒子的动能为7.5J时，其电势能为（）A.12.5J B.2.5JC.0 D.－2.5J解析：依据动能定理可知，带电粒子从A到B，电场力做功为－10J，则带电粒子从A运动到等势面b时，电场力做功为－5J，粒子在等势面b时动能为5J.带电粒子在电场中的电势能和动能之和为5J，当动能为7.5J时，其电势能为－2.5J.答案：D12.（多选）（2024·安徽蚌埠质检）如图所示，充电后的平行板电容器水平放置（与电源断开），电容为C，板间距离为d，上极板正中心有一小孔.质量为m、电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处由静止起先下落，穿过小孔到达下极板处的P点时速度恰好为零（空气阻力忽视不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g）.下列说法正确的是（）A.电容器所带电荷量Q＝eq\f(Cmgh,q)B.电容器板间的电场强度E＝eq\f(mg（h＋d）,qd)C.若下板下移eq\f(d,2)的距离，小球到达P点（原下板处）时速度恰为零D.若下板水平右移一小段距离，小球到达下板处时速度恰为零答案：BC13.空间存在水平方向的大小不变、方向周期性改变的电场，其改变规律如图所示（取水平向右为正方向）.一个质量为m、电荷量为＋q的粒子（重力不计），起先处于图中的A点.在t＝0时刻将该粒子由静止释放，经过时间t0，刚好运动到B点，且瞬时速度为零.已知电场强度大小为E0.试求：（1）电场改变的周期T应满意的条件；（2）A、B之间的距离.解析：（1）经过时间t0，瞬时速度为零，故时间t0为周期的整数倍，即t0＝nT，解得T＝eq\f(t0,n)（n为正整数）.（2）作出v-