2017年高考物理高频考点穿透卷专题17带电粒子在电场中的运动(含解析)

1、专题 17 带电粒子在电场中的运动一. .题型研究一（一）真题再现1.1. （20162016 全国卷 I ） 一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器（）A.A. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B.B. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C.C. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D.D. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变【答案】D D【解折】由=蛊可知，当云母介更移岀时，&变小，电容器的电容匸变小；因为电容器接在恒压肓流电 源上，故匸不变，根据可知，当 Q；咸小时，硼小。再由忑=吕由于匚与君环变，故电场强度E不变选项

2、D正确。【题型】选择题【难度】较易（二）试题猜想2.2. （20162016 天津）如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，EP表示点电荷在P点的电势 能，B 表示静电计指针的偏角。 若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置， 则（ ）A A. 0 增大，E增大 B B .0 增大，&不变C.C. 0 减小，EP增大 D D .0 减小，E不变【答案】D D【解析】若保持下极板不动crS,将上极板向下移动一小段距离 ，根据C=4nkd可知，C变大；根据Q= C

3、U可UcrS知，在Q定的情况下，两极板间的电势差减小，则静电计指针偏角 0 减小；根据Q= CUd4 4 nkd一4 4 nkQ联立可得，E=- ,可知E不变；P点离下极板的距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变 ，PcrS点的电势不变，故&不变；由以上分析可知，选项 D D 正确。2【题型】选择题【难度】较易3.3. （ 20122012 海南）将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷分别用d、UE和Q表示. .下列说法正确的是（）【答案】ADADTT【解析】E =保持 U 不变，将 d 娈为原来的两倍，E 娈为原来的一半小对；保持三不变，将 d 变为

4、d原来的一半，则 U 变为原来的一半B 错；C = ?C = -保持 d 不变，C 不变，Q 加倍，匕加倍“U 4 冗加匸错；E = - = -=一里一二耳则 Q 变为原来的一半E 变为原来的一半 D 对*d CdES占4frkd 4?rk【题型】多选题【难度】一般4.4.如图所示的实验装置中，极板A接地，平行板电容器的极板B与一灵敏的静电计相接将A极板向左移 动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电量Q电容C两极间的电压U及电容器两极板间的场强E的变化情况是（）A A.Q变小，C不变，U不变，E变小B.B.Q变小，C变小，U不变，E不变C.C.Q不变，C变小，U变大，E不变D.D.Q不

5、变，C变小，U变大，E变小【答案】C C【解析】电容器未接电源，故电容器的电荷量Q不变，A A B B 错误；根据C=Q及E=U C=4；可知，当两极板间的距离d增大时，C变小，U变大，三式联立可得E=4kQ,故电场强度E不变，C C 正确，D D 错误.S【题型】选择题A.A.保持U不变，将d变为原来的两倍，则B.B.保持E不变，将C.C.保持d不变，将D.D.保持d不变，将d变为原来的一半，则Q变为原来的两倍，则Q变为原来的一半，则E变为原来的一半U变为原来的两倍U变为原来的一半E变为原来的一半3【难度】一般 二. .题型研究二（一）真题再现5.5.（20152015 新课标 n）如图，两

6、平行的带电金属板水平放置若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转 4545,再由a点从静止释放一同样的 微粒，该微粒将（）A.A. 保持静止状态B.B. 向左上方做匀加速运动C.C. 向正下方做匀加速运动D.D. 向左下方做匀加速运动【答案】D D【解析】两平行金厲板水平放羞时，带电微粒静止有吨=込现将两板绕过盘点的轴垂直于纸面逆时针 旋*专4于后，两板间电场强度方向逆时针旋转芍 J 电场力方向也逆时针旋转上:，但大小不变此时电场 力和重力的合力大小恒定方向指向左下方，故该微粒将向左下方做匀加速运动，选项正确+【题型】选择题【难度

7、】一般6.6. （ 20122012 新课标）如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子【答案】BDBDA A.所受重力与电场力平衡C.C.动能逐渐增加B B .电势能逐渐增加D.D.做匀变速直线运动4减小，所以 A A、C C 错误，D D 正确；因为电场力与速度方向夹角为钝角，所以电场力做负功，电势能增加【解析】 受力分析如图所示,知重力与电场力的合力与速度方向相反，所以粒子做匀减速直线运动，动能25B B 正确。【题型】选择题【难度】一般7.7. （ 20132013 新课标 I） 一水平 放置

8、的平行板电容器的两极板间距为d,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d处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下2落，经过小孔进入电容器，并在下极板处（未写极板接触）返回。若将下极板向上平移d，则从P点开始下3落的相同粒子将A.A.打到下极板上B.B.在下极板处返回C.C.在距上极板d处返回D.D.在距上极板 空处返回25【答案】D D【解析】根据题述，粒子从静止幵始下落，经过小孔进入电容器后电场力做员功。设粒子带电量为的电池 两按之间的电压为U,由动能定理，mg（d-qU=0.o若将下极板向上平移纟，一定不育gff在下极板上。23设粒子在距

9、上极板口d处返回，则电场力做功为-3qnU2,由动能定理，解得n=2d:f即粒子将在距上极板2d 5处返回，选项D正确。【题型】选择题【难度】一般8.8. （20152015 新课标 n ）如图，一质量为m电荷量为q（q0 0）的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上 的两点.已知该粒子在A点的速度大小为vo,方向与电场方向的夹角为 6060;它运动到B点时速度方向与 电场方向的夹角为 3030 . .不计重力.求A、B两点间的电势差.26272【答案】mv0q【解析】设带电粒子在点的速度大小为阪粒子在垂直于电场方向的速度分量不变，即rjiin30rjiin305 5=Vjsin=Vjsi

10、n创宙此得H H二国口设去于两点间的电势差为弘由动能定理有血尸爲何-斶联立式得 3 穿【题型】计算题【难度】一般39.9. (2014(2014 新课标 I ) )如图，O A、B为同一竖直平面内的三个点，OB沿竖直方向，/BOA6060,O-OA将2一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出，小球在运动过程中恰好通过A点。使此小球带电，电荷量为q(q0 0),同时加一匀强电场、场强方向与OAB所在平面平行。现从O点以同样的初动能沿某(1 1 )无电场时，小球到达A点时的动能与初动能的比值；(2 2)电场强度的大小和方向。【答案】(1 1)-EKA=(2 2)E二山哑电场方向与竖直向下的

11、方向的夹角为 3030EKO36q3【解析】(1 1)设小球的初速度为VO,初动能为EKO,从 O O 点运动到 A A 点的时间为 t t ,令 OA=dOA=d 则OB d,2根据平抛运动的规律有d sin 60二vtd cos 60 gt2又有EK0mv0一方向抛出此带电小球，该小球通过了样的初动能沿另一方向抛出，恰好通过A点，到达A点时的动能是初动能的B点，且到达B点的动能是初动能的3 3 倍；若将该小球从O点以同6 6 倍。重力加速度大小为g。求82由式得3EK0mgd8设小球到达 A A 点时的动能为EKA,则1EKA二EK。mgd2由式得EKA _ 7EK 03(2)加电场后，小

12、球从O点到玄点和B点，高度分别降低了手和学 设电势能分别碱小丄 J 和淞皆JM由能量守恒及式得区 E 十 3E 尉3七E 理-达E 在均强电场中，沿任一直线，电势的降落是均匀的。设直线 OBOB 上 M M 点与A点等电势，M M 与 O O 点的距离为 x x，如图，则有x厶EpA2解得 x=dx=d。MAMA 为等势线,电场必与其垂线 OCOC 方向平行。设电场方向与竖直向下的方向的夹角为a ,由几何关系可得a =30=30即电场方向与竖直向下的方向的夹角为3030。设场强的大小为 E E,有9qEdcos30二：EpA由O式得E、3mg= _6【题型】计算题【难度】困难（二）试题猜想10

13、10如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为极板间距为d,带负电的微粒质量为m带电量为q,从极板M的左边缘A处以初速度vo水平射入，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出，则（A A微粒达到B点时动能为 f fmVB.B.微粒的加速度大小等于gsinsin 0C C两极板的电势差 W W qcOSqcOS【答案】C C【解析】物体在运动过程中，受力如團所示.由于物体受力不在一条直线匕 因此不可能做匀速直线运动，到达召点的动能一走不是“因此盧错误 将电场力分解到水平方向和竖直方向上可知，帥哗，Eq 沁 8 f 4因此加速度大小为刃an爲3错误；电容壽内的电场强度E=盏,因此两板间的电势

14、差为U=Ed=fC正确； 从总向占运动的 过程中由于电场方做员功， 电势能増力叮D错误.【题型】选择题【难度】一般11.11.如图所示，R0为定值电阻，电源电动势E恒定，内阻不能忽略，当开关闭合，滑片P位于滑动变阻器RD.微粒从A点mgdcoscos 010左端点a时，水平放置的平行金属板间有一带电液滴正好处于静止状态，在将滑片P由左端点a滑向右端点b的过程中，下列关于液滴的带电情况及运动情况( (液滴始终没与极板相碰) )分析正确的是( () )A.A. 液滴带正电，液滴将向上做匀加速直线运动B.B. 液滴带正电， 液滴将以原平衡位置为中心做往复运动C.C.液滴带正电，液滴将向上先做变加速再

15、做变减速直线运动D.D. 液滴带负电，液滴将向上做变速直线运动【答案】C C【解析】当开关丙合，滑片P位于滑动变阻器R左端点&时，港滴在重力和电场力作用下处于平衡状态， 所以.电场力竖直向上，由题團知下极板带正电，即液滴一定带正电D项错误；因滑片由左端点滑向右 端点弓的过程中，外电路总电阻先増大后减小，电路的总电流先减小后増大，内电压先减小后増大，即电 源的路端电压先增大后减小，所叹电容器两根板间电压先増大后减小由刍可知电容器两极板间电场强 度先増犬后但方向不变，所以潘滴的加速度先増犬后减屮，方向一直向上，即液滴将向上先做变力口 速运动再做变减速直线运动，c项正确B项错误.【题型】选择

16、题【难度】较难12.12. (2014(2014 安徽理综) )如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔.质量为m电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处 速度恰为零( (空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g) ).求：(1)小球到达小孔处的速度；极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；(3)(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间.mg( h+d)mg (h+d)h+d2 2h【答案】(1)屈(2)七厂一C七一(3)人冷g11【解析】由v2= 2 2gh得v=寸 2 2gh(2)极板间带电小球受重

17、力和电场力作用2qEmg= ma且v 0 0= 2 2ad, 得E=由U=Ec、【题型】计算题【难度】一般1313如图所示，质量为m带电荷量为q的粒子，以初速度v。从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中B点时，速率VB=2 2vo，方向与电场的方向一致，贝U A、B两点的电势差为( () )-& - %1C-2mvoA.A.: :2 2q3 3mvB.B.q2 2m&C.C.q3 3mvD.D. 2 2q【答案】 C C【答案】粒子在竖直方向做匀速直线运动次惰E 珈电场力倾正功，重力做员功，使粒子的动能由*吧 变为2曲 则根据动能定理，有乳 f 筋=如

18、用-討嘉解得小占两点电势差应为丁=誇岂 故本题答 案为选项C.【题型】选择题【难度】一般1414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已知电子的质量是xOy平面的ABC区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场 I 和 n,两电场的边界均是边长为L的正方形(不计电子所受重力)mg(h+d)qd(3)(3)由题得；gt2、0 0=v+at2、t=t1+t2,m电荷量为e,在综合可得12在该区域AB边的中点处由静止释放电子，求电子在ABCD区域内运动经历的时间和电子离开ABC区域的位置；在电场 I 区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角D处离开，求所有释放点的位置.【答案】（1 1）2 2（2L，4 4） 所有释放点的位置在xy=吕曲线上【解析】电子在区域I中俶初速度为零的匀加速直线运动，根抿动能定理得：电子在区域I运动有丄=址得訂=/肯 电子在中间区域匀速运动，有二=心 得 进入区域I【时电子做类平抛运动，假设电子能穿出 a 边，则电子在区域II中运动时间在沿y轴上根据牛顿第二定律可得：eE=may轴方向上运动的位移为y= g gat2= 424u.u.05nMi=230