【备战】全国高考物理试题汇编（第四期）I3电容器 带电粒子在电场中的匀变速运动（含解析）.docVIP

i3 电容器 带电粒子在电场中的匀变速运动【题文】（理综卷2015届广东省广州市海珠区高三摸底考试（2014.08）15一带电粒子（仅受电场力）在匀强电场中从a运动到b，运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下. 下列判断正确的是 abea粒子带正电 ba点电势高于b点电势 c粒子做匀变速曲线运动 d粒子电势能增加【知识点】带电粒子在匀强电场中的运动；动能定理；电势能 i2 i3【答案解析】 c 解析： a、粒子由a到b，运动轨迹向上弯曲，可判断粒子受的合力向上，则电场力向上，故粒子带负电，故a错误；b、沿电场线方向，电势降低，所以a点电势低于b点电势，故b错误；c、电场为匀强电场，所以电场力为恒力，根据 ，加速度不变，所以做匀变速曲线运动，故c正确；d、电场力向上，由于电场力做正功，故电势能一定减小，故d错误；故选c【思路点拨】由粒子的运动轨迹弯曲方向可知粒子电性，则可求得电场力对粒子所做的功的正负，由动能定理可求得动能的变化；并能判断电势能的变化带电粒子在电场中的偏转类题目，较好的考查了曲线运动、动能定理及能量关系，综合性较强，故在高考中经常出现，在学习中应注意重点把握【题文】（物理卷2015届河北省石家庄二中高三开学考试（2014.08）5. 一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)小孔正上方处的p点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回若将下极板向上平移，则从p点开始下落的相同粒子将()a.打到下极板上b.在下极板处返回c.在距上极板d/2处返回 d.在距上极扳2d/5处返回【知识点】电容器的动态分析i3【答案解析】 d 解析： 对下极板未移动前，从静止释放到速度为零的过程运用动能定理得，mgdqu0将下极板向上平移，设运动到距离上级板x处返回根据动能定理得，mg(+x) qu0联立两式解得x=故d正确，a、b、c错误故选d【思路点拨】下极板未移动时，带电粒子到达下极板处返回，知道重力做功与电场力做功之和为零，向上移动下极板，若运动到下极板，重力做功小于克服电场力做功，可知不可能运动到下极板返回，根据动能定理，结合电势差大小与d的关系，求出粒子返回时的位置该题考到了带电粒子在电场中的运动、电容器、功能关系等知识点，是一道比较综合的电学题，难度较大这类题应该以运动和力为基础，结合动能定理求解【题文】（物理卷2015届江西省师大附中等五校高三第一次联考（2014.08）14、（12分）如图所示，在竖直平面建立直角坐标系xoy，y轴左侧存在一个竖直向下的宽度为d的匀强电场，右侧存在一个宽度也为,d的垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b，现有一个质量为m，带电荷量为+q的微粒(不计重力)，从电场左边界pq以某一速度垂直进入电场，经电场偏转后恰好从坐标原点以与x轴正方向成=30夹角进入磁场：（1）假设微粒经磁场偏转后以垂直mn边界射出磁场，求：电场强度e为多少？（2）假设微粒经磁场偏转后恰好不会从mn边界射出磁场，且当粒子重新回到电场中时，此时整个x0的区域充满了大小没有改变但方向逆时针旋转了30角的匀强电场。求微粒从坐标原点射入磁场到从电场射出再次将射入磁场的时间？ 【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力；带电粒子在匀强电场中的运动c2 d4 i3 k3【答案解析】 （1）（2） 解析：（1）微粒从o点进入磁场后做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：qv1b=m， 由几何知识得：r1= =2d，解得：v1=，微粒垂直pq边界进入电场后做类平抛运动，在水平方向：vx=v0=v1cos，d=v0t1，竖直方向：加速度：a=，v1y=at1，解得：a=，e=； （2）微粒从o点进入磁场后做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：qv2b=m，由几何知识得：r2+r2sin=d，解得：r2=2d，解得：v2=，微粒在磁场中做圆周运动的周期：t=，微粒在磁场中转过的圆心角：=2-2（ -）=+2，微粒在磁场中的运动时间：t2=，微粒从磁场中返回电场后做类平抛运动，水平方向：x=v2t3，竖直方向：y= at32，由几何知识得：tan=，解得：t3=；【思路点拨】（1）微粒在磁场中做匀速圆周运动，在电场中做类平抛运动，应用牛顿第二定律求出微粒的速度，应用类平抛运动规律求出电场强度（2）微粒在磁场中做匀速圆周运动，在电场中做类平抛运动，应用牛顿第二定律求出微粒的速度，应用类平抛运动规律求出微粒的运动时间本题考查了求电场强度、求微粒的运动时间，分析清楚微粒运动过程、应用牛顿第二定律与类平抛运动规律即可正确解题【题文】（物理卷2015届浙江省“温州八校”高三返校联考（2014.08）12有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符。不必考虑墨汁的重力，为了使打在纸上的字迹缩小，下列措施可行的是a减小墨汁微粒的质量b减小墨汁微粒所带的电荷量c增大偏转电场的电压d增大墨汁微粒的喷出速度 【知识点】带电粒子在匀强电场中的运动i3【答案解析】 bd 解析：解：微粒以一定的初速度垂直射入偏转电场做类平抛运动，则有： 水平方向：l=v0t； 竖直方向：y= at2又 a=联立得，y=要缩小字迹，就要减小微粒通过偏转电场的偏转角y，由上式分析可知，采用的方法有：减小比荷、增大墨汁微粒进入偏转电场时的初动能ek0、减小极板的长度l、减小偏转极板间的电压u，故a、c错误,b、d正确；故选bd【思路点拨】要缩小字迹，就要减小微粒通过偏转电场的偏转角y，根据牛顿第二定律和运动学公式结合推导出偏转量y的表达式，再进行分析此题考查带电粒子在电场中的偏转在实际生活中的应用，关键要熟练运用运动的分解法，推导出偏转量y的表达式【题文】（物理卷2015届浙江省“温州八校”高三返校联考（2014.08）19（12分）“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图1所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为o，外圆弧面ab的半径为l，电势为1，内圆弧面cd的半径为l/2，电势为2。足够长的收集板mn平行边界acdb，o到mn板的距离op为l。假设太空中漂浮着质量为m，电量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到ab圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响。（1）求粒子到达o点时速度的大小：（2）如图2所示，在边界acdb和收集板mn之间加一个半圆形匀强磁场，圆心为o，半径为l磁场方向垂直纸面向内，则发现从ab圆弧面收集到的粒子有2/3能打到mn板上（不考虑过边界acdb的粒子再次返回），求所加磁感应强度的大小；（3）随着所加磁场大小的变化，试定量分析收集板mn上的收集效率与磁感应强度b的关系。【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动 i3 k2 k3【答案解析】 （1）（2）（3）见解答 解析：（1）带电粒子在电场中加速时，电场力做功，得：quu=1-2所以：图1 n（2）从ab圆弧面收集到的粒子有2/3能打到mn板上，则刚好不能打到mn上的粒子从磁场中出来后速度的方向与mn平行，则入射的方向与ab之间的夹角是60，在磁场中运动的轨迹如图1，轨迹圆心角=600。根据几何关系，粒子圆周运动的半径：r=l由洛伦兹力提供向心力得：qvb联合解得：（3）磁感应强度增大，则粒子在磁场中运动的轨道半径减小，由几何关系知，收集效率变小设粒子在磁声中运动圆弧对应的圆心角为，如图2由几何关系可知，收集板mn上的收集效率当时，收集效率【思路点拨】（1）根据动能定理即可求出粒子到达o点的速度；（2）做出粒子运动的轨迹，结合轨迹求出粒子的半径，然后由洛伦兹力提供向心力即可求解；（3）抓住粒子在竖直方向上的总位移为零，确定正确的方案本题考查了带电粒子在电场中的加速和磁场中的偏转，综合性较强，对学生的能力要求较高，关键作出粒子的运动轨迹，选择合适的规律进行求解【题文】（物理卷2015届浙江省温州市十校联合体（温州中学等）高三上学期期初联考（2014.08）7.如图所示，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点在轨迹的最右点。不计重力，下列表述正确的是（ ）a粒子在m点的速率最大b粒子所受电场力沿电场方向c粒子在电场中的加速度不变d粒子在电场中的电势能始终在增加【知识点】带电粒子在匀强电场中的运动；电场强度；电势能i1 i2 i3【答案解析】 c 解析：a、电子受到的电场力向左，在向右运动的过程中，电场力对电子做负功，电子的速度减小，运动到m点时，电子的速度最小，所以a错误；b、电子受到的电场力的方向与电场线的方向相反，所以b错误；c、由于电子是在匀强电场中运动的，受到的电场力的大小是不变的，所以粒子在电场中的加速度也不变，所以c正确；d