专题27带电粒子在电场中的加速和偏转-2019高考物理一轮复习专题详解原卷版

1、知识点27带电粒子在电场中的加速和偏转知识回顾1 .带电粒子在电场中的加速 匀强电场中，V与E平行时，优先用功能关系求解，若不行，则用牛顿第二定律和运动学公式.(2)非匀强电场中，只能用功能关系求解.2.带电粒子在匀强电场中的偏转(v垂直于E的方向)，如图所示(1)沿v方向的匀速直线运动.(2)垂直于v方向的匀加速直线运动.加速度a=%；x=L1 qU xqUL2偏转距离 y=2at2=2mdv：y=2mdv2；速度偏向角x=LqUL计an 附=mdv 0；位移偏向角y tan 3 y tan 3 =x2 o公m2tan 3=2 o公m2两个重要的结论a .位移偏向角3和速度偏向角中满足tan

2、q = 2tan3；b .射出极板时粒子的速度反向延长线过粒子水平位移的中点.规律方法带电粒子在电场中运动的解题方法求解带电粒子在匀强电场中的运动时，运动和力、功能关系两个途径都适用，选择依据是题给条件，当 不涉及时间时选择功能关系，否则必须选择运动和力.(2)带电粒子在非匀强电场中运动时，加速度不断变化，只能选择功能关系求解.例题分析 【例1】(2017年高考江苏卷)如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔 分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P点，则由O点 静止释放的电子()A.运动到P点返回B.运动到P和P，点之间返回C

3、.运动到P，点返回D.穿过P点【例2】 如图所示，两平行金属板A、B长l=8 cm,两板间距离d =8 cm, A板比B板电势高300 V,即 UAB=300 V. 一带正电的粒子电量为q =10-10C,质量为m = 10-20kg,从R点沿电场中心线垂直电场线飞入 电场，初速度=2x106 m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在中 心线上O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响).已知两界面 MN、PS相距为L =12 cm,粒子穿过界面PS后被点电荷Q施加的电场力俘获，从而以O点为圆心做匀速 圆周运动，最后垂直打在放置

4、于中心线上的荧光屏EF上静电力常量k=9x109N-m2/C2,粒子重力不计，tan37 34、=疝 tan53=3.求：MP；: II(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离h；(2)粒子穿过界面MN时的速度v；粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离7；(4)点电荷的电荷量。(该小题结果保留一位有效数字).(4)点电荷的电荷量。(该小题结果保留一位有效数字).【例3】 如图甲所示，真空中两水平放置的平行金属板A、B相距为d，板长为L，今在A、B两板间加一 如图乙所示的周期性变化的交变电压.从看=0时刻开始，一束初速度均为的电子流沿A、B两板间的中 线从左端连续不断地水平射入板间的电场，要

5、想使电子束都能从4、B右端水平射出，则所加交变电压的周 期T和所加电压的大小应满足什么条件？“UabI-111为IIE甲乙0.5?1.5T2T 2.5T规律总结“两个分运动、三个一”求解粒子偏转问题带电粒子在匀强电场中偏转的基本模型如图所示.L分解为两个独立的分运动平行极板的匀速直线运动，L=%t；垂直极板的匀加速直线运动，j =2at2, qUv = at, a=md,（2）一个偏转角：tan0=亍；v 0一个几何关系：尸Ltan0；一个功能关系：/Ek=呼. k d专题练习如图，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动.已知两极板间电势差为U,板间距为d,电子质量为 m,电量为e.则关于电子

6、在两板间的运动情况，下列叙述正确的是（）A.若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率保持不变B.若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率也增大一倍C若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间保持不变D.若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间减为一半（2017.洛阳联考）如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，虚线为中心线，A、B板间加上稳定的电压， 有三个带电微粒a、b、c从靠近A板边缘处以相同的水平初速度射入板间，a从中心线上M点飞出板间区 域，b从B板右侧边缘飞出，c落在B板的中点N处，不计微粒的重力，则带电微粒a、b、c的比荷关系为A.-qc=A.-qc=4%=8

7、% m m m c b aC.%=2与=4久 mambmcD.久=2%=4旦 mcmbma（2017临沂二模）（多选）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（）信号输入偏转电场墨盒带电室1回流槽A.减小墨汁微粒的质量B.减小墨汁微粒所带的电荷量C.偏转电场墨盒带电室1回流槽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.增大墨汁微粒喷入偏转场的速度（2017.衡阳质检）（

8、多选）如图所示，质量相同的两个带电粒子P、Q以相同的速度沿垂直于电场方向射入 两平行板间的匀强电场中，P从两极板正中央射入，Q从下极板边缘处射入，它们最后打在同一点（不计P、 Q的重力以及它们间的相互作用），则从开始射入到打到上极板的过程，下列说法中正确的是（）A.它们运动的时间相等B.它们所带的电荷量之比q： q=1：2C.它们的电势能减小量之匕3 E： A Eq=1 : 2D.它们的电场力做功之比W： W=2:1（2017广州综合测试）如图，带电粒子由静止开始，经电压为U的加速电场加速后，垂直电场方向进入 电压为U2的平行板电容器，经偏转落在下板的中间位置.为使同样的带电粒子，从同样的初始

9、位置由静止 加速、偏转后能穿出平行板电容器，下列措施可行的是（）q 5 9上板1 ; 停A.保持U2和平行板间距不变，减小UB.保持U和平行板间距不变，增大U2C.保持UU2和下板位置不变，向下平移上板D.保持UU2和下板位置不变，向上平移上板6.（2016海南）如图，平行板电容器两极板的间距为d,极板与水平面成45角，上极板带正电.一电荷量为q（q0）的粒子在电容器中靠近下极板处.以初动能E竖直向上射出.不计重力，极板尺寸足够大，若粒子 能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为（）2ED 2ED qd7. （2017青岛一模）（多选）如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像.当t=

10、0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是（）400:1: ：12345a-20A.带电粒子将始终向同一个方向运动 B. 2 s末带电粒子回到原出发点C. 3 s末带电粒子的速度为零D. 03 s内，电场力做的总功为零8.（多选）（2017山东淄博市模拟卷）（多选）如图所示，平行板电容器两极板水平放置，一电容为C.电容器与 一直流电源相连，初始时开关闭合，极板间电压为U,两极板间距为d,电容器储存的能量e=2cu2.一电 荷量为q的带电油滴以初动能E1从平行板电容器的轴线水平射入（极板足够长），恰能沿图中所示水平虚线 k匀速通过电容器，则（）八

11、.保持开关闭合，只将上极板下移了 d，带电油滴仍能沿水平线运动.保持开关闭合，只将上极板下移日，带电油滴将撞击上极板，撞击上极板时的动能为E1+qU 3k 12C.断开开关后，将上极板上移d，若不考虑电容器极板的重力势能变化，外力对极板做功至少为3cu2D.断开开关后，将上极板上移3若不考虑电容器极板的重力势能变化，外力对极板做功至少其CU2.如图，与水平方向成45角的直线MN处于竖直向下的匀强电场E中.带电粒子从直线MN上的P点 以速度v水平向右抛出，经过时间t到达直线MN上的Q点.带正电的粒子质量为m,带电粒子的重力可A.粒子在Q点的速度大小为1.12v0B. P、Q两点距离&3C.粒子运

12、动时的加速度大小为与D. P、Q两点间的电势差2Etv.（2017河南天一大联考）如图所示，以直线AB为边界，上下存在场强大小相等、方向相反的匀强电场.在P点由静止释放一质量为m、电荷量为q的带电小球，小球穿过AB边界时速度为即到达M点速度恰好 一减为零.此过程中小球在AB上方电场中运动的时间是在下方电场中运动时间的2.已知重力加速度为g,不 计空气阻力，则下列说法正确的是（）A.小球带正电B.电场强度大小是3mgC. P点距边界线AB的距离脸23mv 2D.若边界线AB电势为零，则M点电势为3m号8g11.（2016.秋宝安区校级期末）示波管的内部结构如图1所示，如果在电极YY,之间加上图2

13、（a）所示的电压，在XX,之间加上图2（b）所示电压，荧光屏上会出现的波形是（）212.（2017-江西红色七校联考）如图所示，空间存在一匀强电场，其方向与水平方向间的夹角为30, AB与 电场垂直，一质量为m，电荷量为q的带正电小球以初速度v从A点水平向右抛出，经过时间t小球最终 落在C点，速度大小仍是v,且AB=BC,则下列说法中错误的是（）A. AC 满足 AC=卓v - tB.电场力和重力的合力方向垂直于AC方向C.此过程增加的电势能等于2mg2t2D.电场强度大小为E=mg（2017年江西赣中南五校联考）如图所示，a、b两个带正电的粒子，电荷量分别为qi和q,质量分别为 m和m.它们

14、以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a 点，b粒子打在B板的b点，若不计重力，则（）ABbBbrA.电荷量q大于q2B.质量m1小于m2c.粒子的电荷量与质量之比力 q m, m_d粒子的电荷量与质量之比m优 1214.（多选X2017年潍坊高三调研）如图所示，水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，一带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达。点时速度方向恰好水平.由此可知（）CCN板带负电B.C.N板带负电B.C.D.m、n板之间的场强大小为父3mgq小球从静止到与M板接触前的瞬间，合力对小球做的功为也mgdM、N板之间的电

15、势差为一mgdqA.从B到。，小球的动能减小B.从B到C小球的电势能减小C.从A到B与从B到C小球的运动时间一定相等D.从A到B与从B到C小球的速度变化量大小一定相等（2017年汕头模拟）如图所示，M和N是两个带等量异种电荷的平行正对金属板，两板与水平方向的夹角为60.将一个质量为m、电荷量为q的带正电小球从靠近N板的位置由静止释放，释放后，小球开始做匀 加速直线运动，运动方向与竖直方向成30角，已知两金属板间的距离为d，重力加速度为g，则（）A.（2017.浙江测试）如图所示，在区域工（0 x4和区域口内分别存在匀强电场，电场强度大小均为E,但 方向不同.在区域工内场强方向沿y轴正方向，区域口内场强方向未标明，都处在xOy平面内，一质量为 m,电量为q的正粒子从坐标原点O以某一初速度沿x轴正方向射入电场区域工，从P点进入电场区域口，到达口区域右边界Q处时速度恰好为零.P点的坐标为(L,，).不计粒子所受重力，求:q(1)带