统考版2024届高考物理二轮专项分层特训卷第二部分核心热点专项练专项7电场及带电粒子在电场中的运动

专项7电场及带电粒子在电场中的运动

一、单项选择题

1.：2023•新课标卷］一电子和一a粒子从铅盒上的小孔。竖直向上射出后，打到铅盒

上方水平放置的屏幕尸上的a和力两点，a点在小孔。的正上方，6点在a点的右侧，如图

所示.已知a粒子的速度约为电子速度的噌，铅盒与屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场，

则电场和磁场方向可能为（）

A.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里

B.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外

C.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里

D,电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外

2.［2022•山东卷］半径为A的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于。点，环上均匀

分布着电量为。的正电荷•点/、B、C将圆环三等分，取走/、6处两段弧长均为△£的小

圆弧上的电荷.将一点电荷。置于"延长线上距。点为27?的，点，。点的电场强度刚好为

零.圆环上剩余电荷分布不变，1为（）

QNL

A.正电荷,Q=~TR

乖QAL

B.正电荷,

qjtR

2QNL

C.负电荷,q=n

2部QXL

D.负电荷,q=

3.［2022•湖南卷］如图，四根完全相同的均匀带正电绝缘长棒对称放置在长方体的四

条长边a、b、c、d上.移去a处的绝缘棒，假定另外三根绝缘棒电荷分布不变.关于长方

体几何中心。点处电场强度方向和电势的变化，下列说法正确的是（）

A.电场强度方向垂直指向a,电势减小

B.电场强度方向垂直指向c,电势减小

C.电场强度方向垂直指向a,电势增大

D.电场强度方向垂直指向c,电势增大

4.［2022•浙江6月］如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板以M司存在匀强

电场，板长为£（不考虑边界效应）.力=0时刻，〃板中点处的粒子源发射两个速度大小为由

的相同粒子，垂直〃板向右的粒子，到达“板时速度大小为地为；平行〃板向下的粒子，

刚好从从板下端射出.不计重力和粒子间的相互作用，则（）

A.〃板电势高于N板电势

B.两个粒子的电势能都增加

C.粒子在两板间的加速度为a=-y

D.粒子从从板下端射出的时间

5.如图甲所示，在真空中固定两个相同的点电荷46关于x轴对称，它们在x轴上的

田x图象如图乙所示（规定x轴正方向为电场的正方向）.若在坐标原点。由静止释放一个电

荷量为0的正点电荷，它将沿x轴正方向运动，不计重力.贝M）

A.46带等量正电B.点电荷在荀处电势能最大

C.点电荷。在总处动能最大D.点电荷g将一直沿x轴正方向运动

6.

如图所示,a、6两点位于以正点电荷0为中心的正方体顶点，c点在上表面中心，则（）

A.a、6两点的场强大小相同，方向相同

B.a、6两点的电势相等且高于c点的电势

C.在正方体上还有3个点的电势与c点的相等

D.正试探点电荷沿加连线从a到A电场力先做负功后做正功

7.[2023•河南郑州一模]如图所示，在匀强电场中，有边长为，=5cm的等边三角形

ABC,D、E、尸分别为45边、BC边、/C边的中点，三角形所在平面与匀强电场的电场线平

行.。点为该三角形的中心，三角形各顶点的电势分别为次=1V,血=3V、0c=5V,元电

荷的电荷量为e,下列说法正确的是（）

A.。点电势为4V

B.匀强电场的场强大小为80V/m,方向由/指向C

C.在三角形A6C的内切圆的圆周上的，点电势最低

D.将电子由£点移到户点，电子的电势能增加了leV

8.某创新实验小组为研究电子在平行金属板间运动的规律，设计了如图所示的实验：

让一束频率为r的单色光照射某碱金属，光电子通过速度选择器后，具有最大初动能的光

电子沿中轴线射入水平放置的平行板电容器46极板之间，恰能从6极板的右边缘飞出.已

知平行板电容器的电容为G带电荷量为0,极板长为/、间距为&普朗克常量为力，光电

子的电荷量为e,不计光电子的重力和光电子间的相互作用，忽略极板的边缘效应，整个装

置放在真空中.则以下说法中正确的是（）

A.增加单色光的照射强度，则光电子不能从电容器中飞出

B.将/极板向下移动一小段距离，则光电子不能从电容器中飞出

2

C.光电子的最大初动能为PC聂I

D.该碱金属的逸出功为力-一狭

二、多项选择题

9.[2022•全国乙卷]如图，两对等量异号点电荷+八一g（g〉0）固定于正方形的4个顶

点上./、n是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，。为内切圆的圆心，〃为切点.则（）

A./和“两点处的电场方向相互垂直

B.〃点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左

C.将一带正电的点电荷从〃点移动到。点，电场力做正功

D.将一带正电的点电荷从/点移动到“点，电场力做功为零

10.空间中有两个固定点电荷/和氏带电荷量的绝对值分别为勖和以点电荷尔

6连线上某点为原点，以点电荷/和8所在的直线为x轴建立直角坐标系，分别作出部分Ax

和0-x图象，如图所示，无穷远处电势为零.则下列说法正确的是（）

A.4为正点电荷，6为负点电荷，且勖〈0

B.4为负点电荷，6为正点电荷，且&

C.1是氏x图象，2是0-x图象

D.1是0-x图象，2是"x图象

11.[2022•浙江6月]

如图为某一径向电场示意图，电场强度大小可表示为£=0a为常量.比荷相同的两粒

r

子在半径r不同的圆轨道运动.不考虑粒子间的相互作用及重力，贝M)

A.轨道半径r小的粒子角速度一定小B.电荷量大的粒子的动能一定大

C.粒子的速度大小与轨道半径r一定无关D.当加垂直纸面磁场时，粒子一定做离心

运动

12.[2022•全国乙卷]一种可用于卫星上的带电粒子探测装置，由两个同轴的半圆柱形

带电导体极板(半径分别为〃和力+协和探测器组成，其横截面如图(a)所示，点。为圆心.在

截面内，极板间各点的电场强度大小与其到。点的距离成反比，方向指向。点.4个带正电

的同种粒子从极板间通过，到达探测器.不计重力.粒子1、2做圆周运动，圆的圆心为。、

半径分别为iSR+M粒子3从距。点无的位置入射并从距。点打的位置出射；

粒子4从距。点八的位置入射并从距。点八的位置出射，轨迹如图(b)中虚线所示.则

A.粒子3入射时的动能比它出射时的大

B.粒子4入射时的动能比它出射时的大

C.粒子1入射时的动能小于粒子2入射时的动能

D.粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能

13.[2022•全国甲卷]地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的

小球自电场中产点水平向左射出.小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能

的零点均取在尸点.则射出后，()

A.小球的动能最小时，其电势能最大

B.小球的动能等于初始动能时，其电势能最大

C.小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大

D.从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量

三、非选择题

14.

C

N'

M

AB

[2023•全国乙卷]如图，等边三角形△26,位于竖直平面内，4?边水平，顶点C在/6

边上方，3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上.已知边中点〃处的电场强度方向

竖直向下，6c边中点儿处的电场强度方向竖直向上，/点处点电荷的电荷量的绝对值为g,

求

(1)方点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负；

(2)。点处点电荷的电荷量.

专项7电场及带电粒子在电场中的运动

1.解析：假设电子打在a点，即其所受电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，故e£

=evB,由于a粒子的速度■'小于电子的速度%所以2诋＞2eHB,a粒子经过电、磁

组合场后向右偏转，即其所受合力方向向右，由于a粒子带正电，所以电场方向水平向右，

AB错误；电子所受电场力水平向左，则其所受洛伦兹力水平向右，则磁场方向垂直纸面向

里，D错误，C正确.假设a粒子打在a点，同样可以得出C正确.

答案：C

2.解析：在取走4万处两段小圆弧上的电荷之前，整个圆环上的电荷在。点产生的场

强为零，而取走的/、8处的电荷的电量0=约=；74八乙3、约在。点产生的合场强为

ZJizi

=—定—=5市，方向为从。指向C，故取走/、8处的电荷之后，剩余部分在。点产生

的场强大小为黑方向由，指向0,而点电荷g放在，点后，。点场强为零，故g在。

ZJtzi

点产生的场强与3、6在。点产生的合场强相同，所以1为负电荷，即有七7畀=或?，

解得0=笑2c项正确.

答案：C

3.解析：由对称性与电场叠加原理可知，a、b、c、，处四根完全相同、均匀带正电绝

缘长棒在。点的合场强为零，类比正点电荷电场可知，一根带正电绝缘长棒在空间某点的场

强方向沿该棒所在直线的垂线指向该点，故撤去a处的绝缘棒后，。点的电场强度方向由。

点垂直指向a,B、D项错误；设每根带正电绝缘长棒在。点产生的电势为九，且大于零，

则根据电势的叠加原理知，四根完全相同、均匀带正电绝缘长棒在。点产生的电场的电势为

4人，若撤去a处的绝缘棒，其他三棒在。点产生的电场的电势为3弧，故撤去a处的绝缘

棒后，。点的电势减小，A项正确、C项错误.

答案：A

4.解析：粒子的电性未知，粒子从〃极板到川极板，电场力做正功，但不能判断极板

电势的高低，A错误；电场力做正功时，粒子电势能减小，B错误；根据能量守恒定律可知，

平行〃板向下的粒子，到达“极板下端时的速度大小仍为线的，在平行极板方向做匀速运

„2

I/nL2V(\

动，速度为及，在垂直极板方向做匀加速直线运动，有片Tt=—,解得司=亭，C正

t2vbL

确，D错误.

答案：C

5.解析：由Wx图象可知，在x轴上的户点对应总点，在户点的左侧电场强度为正值，

沿x轴正方向，右侧为负值，沿x轴负方向可知48带等量负电，A错误；电荷量为q的

正点电荷，从。点到户点，电场力做正功，电势能减小，从户点沿x轴正方向运动，电场力

做负功，电势能增加，因此点电荷。在荀处电势能不是最大；可知点电荷g在热处动能最

大，B错误，C正确；由对称性可知，点电荷g沿x轴正方向最远能到达。点关于9点的对

称点。点位置，不会一直沿x轴正方向运动，D错误.故选C.

答案：C

6.解析：a、6两点距离正点电荷0的距离相等，则a、6两点的场强大小相同，但方

向不同，选项A错误；a、6两点距离正点电荷0的距离相等，电势相等，但c点距离正点

电荷。的距离比a、6近，由于电势沿着电场线方向逐渐降低，则c点电势高于a、6两点电

势，选项B错误；正方体共有6个面，每个面的中心都与c点距离正点电荷0的距离相同，

即电势相等，正方体上还有5个点与c点的电势相等，选项C错误；正试探点电荷沿成连

线从a到方，在该过程中试探点电荷到正点电荷。的距离先变小再变大，则电势先变大后变

小，正试探点电荷的电势能先变大后变小，故电场力先做负功后做正功，选项D正确.

答案：D

7.解析：/C边中点户点的电势为0.=:=3V,与8点电势相等，则8、0、尸连

线为一条等势线，。点电势为3V,故A错误；匀强电场中等势线和电场线垂直，可知AC与

电场方向平行，又/间的电势差为Ua=血=4V,则匀强电场的场强大小为£=4=

80V/m,由沿电场方向电势逐渐降低，可知电场方向由C指向4故B错误；根据沿电场方

向电势逐渐降低,可知过。作。的平行线与三角形/6C的内切圆的左上方的交点电势最低，

(b夕+(br

故C错误；£点的电势为-------=4V,故%=0L0.=1V,故将电子由£点移到户

点，电场力做的功为-1%=—leV,则电势能增加leV,故D正确.

答案：D

8.解析:本题通过光电子在平行金属板间运动的规律考查电容器知识和光电效应方程，

增加单色光的照射强度，逸出的光电子的最大初动能不变，则光电子仍能从电容器中飞出，

故A错误；根据C与£=-,可得£=1/，将/极板向下移动一小段距离，

两板间的场强不变，光电子仍能从电容器中飞出，故B错误；光电子恰能从6极板的右边缘

飞出，则有/=的3:•与匕瓦二混，解得笈故C错误；根据光电效

乙乙dmCN乙d0

e/2

应方程氏=力＞一％,解得该碱金属的逸出功用=力P—氏=力P—定不故D正确.

答案：D

9.解析：根据电场强度的叠加可知/点的电场方向沿对角线从。点指向/点，及点的

电场方向沿对角线从“点指向。点，/和“两点处的电场方向相互垂直，A正确；根据电场

强度的叠加可知〃点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左，B正确；M、。两点在等量

异号电荷连线的中垂线上，M,。两点的电势相等，将一带正电的点电荷从〃点移动到。点，

电场力不做功，C错误；/点的电势比“点的电势低，将一带正电的点电荷从/点移动到“

点，电势能增大，电场力做负功，D错误.

答案：AB

10.解析：由于正点电荷周围电势趋于正无穷大，所以由图可知6为正点电荷，因为点

电荷方右侧有场强为0的点，说明/为负点电荷，因电场强度叠加为0的位置，离6近，离

/远，故由£=«可知Q>&,B正确，A错误；当0-x图象斜率为0时，场强为0,结合图

中的辅助线，可知1是0-x图象，2是田x图象，D正确，C错误.

答案：BD

11.解析：粒子在半径为r的圆轨道运动，有处'=/。*将代入上式得/=用，

rmr

2]

可知轨道半径小的粒子，角速度大，A错误；由处'=6、笈=亍/、£=5解得笈=詈，即电

2

荷量大的粒子动能一定大，B正确；由qE=*、£=?可得寸=署,即粒子速度的大小与轨

道半径r无关，C正确；带电粒子的运动方向和垂直纸面的磁场方向是向里还是向外未知，

粒子所受洛伦兹力方向未知，D错误.

答案：BC

12.解析：极板间各点的电场强度方向指向。点，粒子3从距。点上的位置入射并从

距。点n的位置出射，在这个过程中电场力做正功，粒子3入射时的动能比它出射时的小，

同理可知粒子4入射时的动能比它出射时的大，A错误，B正确；粒子1、2做圆周运动，设

2

粒子1的轨迹处的电场强度为6则g=4,粒子1的动能员=看病=中，设粒子2

T\乙乙

2

的轨迹处的电场强度为蜃贝U