2026年高考物理二轮复习：专题11 电偏转模型中的分解与能量（模型与方法讲义）（全国适用）（原卷版）

专题11电偏转模型中的分解与能量目录TOC\o"1-3"\h\u模型一带电粒子(体)在电场中的偏转 1模型二带电粒子在交变电场中的运动 1模型三“等效重力法”在电场中的应用 2模型一带电粒子(体)在电场中的偏转1．偏转的一般规律2．两个重要推论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角、偏移距离总是相同的。(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点，若电场宽度为l，O到电场边缘的距离为eq\f(l,2)。3．一般解题方法运动的分解法一般用分解的思想来处理，即将带电粒子的运动分解为沿电场力方向上的匀加速直线运动和垂直电场力方向上的匀速直线运动功能关系当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解：qUy＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02，其中Uy＝eq\f(U,d)y，指初、末位置间的电势差模型二带电粒子在交变电场中的运动1．两条分析思路一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系(机械能守恒定律、动能定理、能量守恒定律)。2．两个运动特征分析受力特点和运动规律，抓住粒子的运动具有周期性和空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移等，并确定与物理过程相关的边界条件。3.交变电压与v-t图像例：如图甲所示，在平行板电容器A、B两极板间加上如图乙所示的交变电压，t＝0时刻A板电势比B板高，两板中间静止一电子，设电子在运动过程中不与两板相碰，而且电子只受静电力作用，规定向左为正方向，则下列叙述正确的是()A．在t＝0时刻释放电子，则电子运动的v-t图像如图丙图线一所示，该电子一直向B板做匀加速直线运动B．若t＝eq\f(T,8)时刻释放电子，则电子运动的v-t图像如图线二所示，该电子一直向B板做匀加速直线运动C．若t＝eq\f(T,4)时刻释放电子，则电子运动的v-t图像如图线三所示，该电子在2T时刻在出发点左边D．若t＝eq\f(3,8)T时刻释放电子，在2T时刻电子在出发点的左边模型三“等效重力法”在电场中的应用1．等效重力法把电场力和重力合成一个等效力，称为等效重力。如图所示，则F合为等效重力场中的“重力”，g′＝eq\f(F合,m)为等效重力场中的“等效重力加速度”；F合的方向等效为“重力”的方向，即在等效重力场中的“竖直向下”方向。2．物理最高点与几何最高点【典例1】如图甲所示，长为、间距为d的平行金属板水平放置，O点为两板中点的一粒子源，能持续水平向右发射初速度为、电荷量为、质量为m的粒子。在两板间存在如图乙所示的交变电场，取竖直向下为正方向，不计粒子重力，以下判断正确的是（）A．能从板间射出的粒子的动能均相同B．粒子在电场中运动的最短时间为C．时刻进入的粒子，从点的下方射出D．时刻进入的粒子，从点的上方射出【典例2】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Р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Р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【典例3】如图甲，竖直平面中有平行于该平面的匀强电场，长为的绝缘轻绳一端固定于点，另一端连接质量为、带电量为的小球，小球绕点在竖直面内沿顺时针方向做完整的圆周运动。图中为水平直径，为竖直直径。从A点开始，小球动能与转过角度的关系如图乙所示，已知重力加速度大小为，则（）A．为电场的一条等势线 B．该匀强电场的场强大小为C．轻绳的最大拉力大小为 D．轻绳在两点拉力的差值为1．（2025·山西·模拟预测）在水平向右的匀强电场中，一质量为、电荷量为的小球从点以初速度竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示。已知电场强度大小为，小球运动轨迹上、两点在同一水平线上，为轨迹的最高点，不计空气阻力，已知重力加速度为。下列说法错误的是（）A．小球水平位移B．小球运动至点时的速度为C．运动过程中的最小速度为D．到达点时，小球的速度方向与水平方向夹角为2．（25-26高三上·重庆沙坪坝·月考）如图所示的直角坐标系中，在区域内存在与轴平行的匀强电场（未画出），一质量为、电荷量为的带正电小球，从坐标原点以某初速度水平向右抛出，然后从点进入电场区域，过点时速度与水平方向夹角为，其运动的轨迹如图所示，点是小球向右运动的最远点，其横坐标，重力加速度为。则下列说法正确的是（）A．匀强电场的方向水平向右B．从点抛出的初速度大小为C．小球在段、段运动时间之比为1∶1D．点的坐标为（）3．（多选）绝缘水平地面的右侧固定一竖直光滑的绝缘圆弧轨道BCD，B点与水平地面等高，O为圆心，C、D分别为轨道最低点和最高点，F点与圆心O处于同一高度。在过B点垂直于水平地面的虚线右侧存在范围足够大的匀强电场，该电场的电场强度大小E=7.5×102V/m，方向水平向左。在同一竖直面内，一电荷量q=+1×10-3C的带电小球从离地面某一高度的A点水平抛出，小球恰好从B点沿切线方向进入轨道BCD，且恰好能沿轨道做圆周运动。已知小球的质量m=0.1kg，OB与OC的夹角θ=37°，轨道半径R=0.4m。在整个运动的过程中，小球的电荷量保持不变。重力加速度大小g=10m/s2，sin37°=0.6。下列说法正确的是（）A．小球在A点的速度大小为4m/sB．小球在D点时的速度最大C．小球运动到C点时，对轨道压力大小为5.75ND．小球运动到F点时，机械能最小4．（多选）（2025·河南南阳·模拟预测）如图所示的装置由加速电场、辐射电场组成。一质量为m、带电量为+q的粒子（忽略重力）从加速电场的下孔飘入加速电场，从J点以竖直向上的速度进入辐射电场，沿圆弧虚线运动到P点时以水平向右的速度离开电场。已知圆弧虚线处的电场强度大小为E，圆弧虚线的半径为R，下列说法正确的是（）A．粒子在J点的速度大小为B．加速电场两极板间的电压为C．粒子从J点到P点的运动时间D．粒子从J点运动到P点的平均加速度的大小为5．（2025·广东珠海·模拟预测）如图所示电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，，把滑动变阻器的阻值调为，待电路稳定后，以初速度的带正电小球沿平行板电容器的中心线射入恰好沿直线运动，然后从板中点处的小孔进入平行板电容器、之间。已知小球的电荷量，平行板电容器上下两极板的间距为，平行板电容器、左右极板的间距为，极板、长均为，极板的右端与极板的距离忽略不计。当、极板间电压为时，小球恰好从极板的下端点离开，且运动过程未碰到极板。忽略电容器的边缘效应，重力加速度取。求：(1)平行板电容器的电压；(2)小球的质量；(3)、极板间电压。6．（2025·云南·模拟预测）空间中存在大小和方向均未知的匀强电场，一质量为m、电荷量为q（q>0）的带电粒子仅在电场力的作用下，先后通过A、B两点，如图所示。带电粒子经过A点时速度大小为v0，方向与AB连线成60°角，经过B点时，速度大小为，方向与AB连线成30°角。通过A、B两点的速度在同一平面内，A、B之间的距离为d。求：(1)A、B两点间的电势差；(2)匀强电场的电场强度大小。7．（2026届山东省山东高考质量测评联盟高三上学期12月质量检测物理试题）如图所示，为竖直平面内的光滑绝缘轨道，直轨道和圆弧轨道相切于点，圆弧轨道半径为，与水平面的夹角，、两点间的距离为，为圆弧轨道的竖直直径，整个轨道处于水平向右的匀强电场中。带正电的小球（可视为质点）质量为，带电荷量为（电荷量始终不变），若将小球从点由静止释放，则它运动到轨道最低点时对轨道的压力大小为，为重力加速度，不计空气阻力。(1)求匀强电场的电场强度的大小；(2)现将小球从直轨道的A点由静止释放，求小球通过圆弧轨道的最大速度的大小。8．（2025·福建·模拟预测）如图所示，竖直正对放置的带电平行板间有水平加速电场，一质量为m、电荷量为的带电粒子从左极板附近由静止释放，从右极板上小孔（大小可忽略）以大小为的速度水平飞出，并正对圆心O进入一半径为R的圆形匀强电场区域，区域内存在竖直向下的匀强电场，圆形边界上的P、点将下半圆三等分且两点连线水平，粒子经电场偏转后恰好可以从P点飞出，不计粒子重力及空气阻力。(1)求加速电场两极板间电压的大小；(2)求圆形区域匀强电场的电场强度E的大小；(3)若仅改变加速电场两极板间的电压大小，使粒子从点射出圆形电场区域，求此时两极板间所加电压的大小。9．（2025·浙江·二模）如图甲所示，平行金属板M、N水平固定放置，两板间加有如图乙所示的周期性变化的电压，M、N板右侧的BAC区域内有竖直向上的匀强电场，M、N板的右端均在竖直边AB上，A点到M板的距离为h，质量为m、电量大小为e的电子由静止开始，经电压也为的电场加速后，连续不断地沿与M、N板平行的方向从两板正中间射入两板之间，所有电子都能从两板间飞出，且在两板间运动的时间均为时刻射入M、N板间的电子恰好从M板的右边缘飞出，已知其中m，e，h，t₀为已知量，不计电子的重力，求：(1)金属板的板长；(2)M、N板间的距离;(3)要使所有的电子均不能从AC边射出，BAC区域内的匀强电场的电场强度至少多大；(4)在（1）（2）的条件下，若将BAC区域改为垂直纸面向里磁感应强度为的匀强磁场，已知点A到M、N板右端的水平距离为0（即电子从板右端射出后立即进入磁场），AC的长度足够长，求从AC边界射出磁场的电子占电子数量的百分比。10．（25-26高三上·湖南·月考）如图所示，空间存在水平向右的匀强电场，由水平粗糙轨道AB与光滑圆弧轨道BC组成的绝缘轨道固定在竖直面内，圆弧轨道与水平轨道在B点相切，AB部分轨道足够长，圆弧轨道的半径为R，OC与水平方向的夹角为45°。将一个质量为m、电荷量为的带电小物块在水平轨道上某处由静止释放，物块沿轨道由C点滑出，当物块的速度为零时位置刚好在O点正上方。已知重力加速度为g，匀强电场的电场强度，物块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，物块可视为质点，求：(1)物块开始释放的位置离B点的距离为多少；(2)物块在BC轨道上运动时，对轨道的最大压力为多少；(3)物块在AB轨道上运动的总路程为多少。11．（黑龙江省龙东十校联盟2025-2026学年高三上学期12月月考物理试题）如图所示，竖直平面内有一段绝缘的圆弧轨道AB和绝缘的水平轨道BC相切于B，其中AB圆弧轨道的圆心为O，，圆心角，圆弧轨道光滑，BC轨道粗糙且足够长，滑块与轨道间的动摩擦因数，轨道AB左侧的区域存在一竖直向下匀强电场，BC轨道区域存在水平向右的匀强电场，一质量为，电量的滑块以一定的初速度从电场的左边界水平射入，滑块恰好能做直线运动，假定最大静摩擦力等于滑动摩擦力，，，。求：(1)滑块的电性和的大小；(2)若电场大小不变，方向反向，要使滑块恰好能从A点沿切线滑入轨道，求滑块刚到达B点时，轨道对滑块支持力大小；(3)在第（2）问的条件下，若电场的大小可在一定范围内调节，保证滑块始终未脱离轨道ABC，当取不同值时，求滑块最终因摩擦而产生的热量。（Q可用表示）12．（2025·河南南阳·模拟预测）如图所示，平面直角坐标系的x、y轴正方向分别水平向右和竖直向上，第一、四象限存在竖直向上的匀强电场，第二、三象限存在另一竖直向上的匀强电场，其电场强度是一、四象限内电场强度的2倍，第一、四象限竖直固定放置内壁光滑绝缘的圆弧轨道OB，B点在y轴的负半轴上，P点是圆心，且OB=OP。现将质量为m、带电量为+q的小球（视为质点）从第三象限的A点以水平向右的初速度v0抛出，运动到坐标原点O时速度大小为2v0，从A点运动到O点过程中加速度的大小为g，然后小球从O点切入圆轨道沿圆弧轨道的内壁运动到B点，重力加速度大小为g。(1)求小球从A点运动到O点的时间以及第一、四象限匀强电场的电场强度大小；(2)若小球从O点沿圆弧运动到B点的过程中在某点轨道对其弹力的大小等于小球所受重力大小，求O、B两点的电势差，以及小球从A点运动到B点过程中对时间而言所受的平均作用力的大小；(3)若A、B两点等高，求小球从A点运动到B点的平均速度的大小。13．（25-26高三上·河北邢台·期中）如图甲所示，真空中两块相距为、长度为的平行金属板、与电源连接（图中未画出），其中板接地（电势为零），板电势变化的规律如图乙所示（、均已知）。时刻，一比荷为、带负电的粒子从极板上边界的点沿极板方向进入电场，经时间后第一次经过两极板中线，最终从点离开电场，不计粒子重力。求：(1)该粒子在电场中的加速度大小；(2)之间的距离；(3)该粒子进入电场时的速度大小。14．（25-26高二上·甘肃兰州·期中）兰州重离子医院是我国首家利用重离子加速器技术开展肿瘤放射治疗的医疗机构，专注于通过重离子放疗这一尖端技术为癌症患者提供精准治疗。该医院依托我国自主研发的医用重离子加速器设备，主要服务于实体肿瘤患者的靶向治疗。如图甲是该医院某种X射线机主要部分的剖面图，其工作原理是在如图乙所示的射线管中，从电子枪逸出的电子（初速度可忽略）被加速、偏转后高速撞击目标靶，产生辐射，从而放出射线，图乙中、之间的加速电压，、两板之间的偏转电压，电子从电子枪中逸出后沿图中虚线射入，经加速电场和偏转电场区域后，打到水平靶台的中心点，虚线与靶台ACB在同一竖直面内，且AB的长度为10cm。已知电子质量，电荷量，偏转极板和长、间距，虚线距离靶台的竖直高度，不考虑电子的重力、电子间相互作用力及电子从电子枪中逸出时的初速度大小，不计空气阻力。(1)求电子进入偏转电场区域时速度的大小；(2)求电子经过偏转电场区域后的竖直方向的偏移量（位移）；(3)求靶台中心点离板右侧的水平距离；（计算结果保留两位有效数字）。15．如图所示，是一段位于竖直平面内的光滑绝缘的圆形轨道，半径为，其下端点与水平绝缘轨道平滑连接，整个空间存在水平向左的匀强电场。有一质量为、带电量为（）可视为质点的小滑块，从水平轨道上距离点为的点由静止释放。已知电场强度大小为，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为，重力加速度为。(1)若、，求滑块到达与圆心等高的点时，轨道对滑块作用力的大小；(2)改变的大小，使滑块运动到最高点点时脱离轨道。求滑块脱离轨道后在空中运动过程中的最小速度大小；(3)若，为使滑块在圆形轨道运动过程中不脱离轨道，求的取值范围。16.如图所示电路，、是水平放置的平行板电容器，电容、板间距，电源电动势、内阻。开关断开时，一带电小球静止在两板的中点。重力加速度。(1)求开关断开时电容器的带电量和带电小球的比荷；(2)闭合开关，求带电小球运动到极板时的速度。17．（25-26高三上·河北沧州·期中）如图所示，平行板A、B竖直放置，距离为，、板水平放置，长度为，间距为，在、板右侧处有一高度为竖直放置的接收板，A、B板中轴线，、板中央及接收板中点在同一直线上，在靠近板中间位置由静止释放一质量为、电荷量为的正粒子，粒子恰好打在接收板下端点，已知A、B板间电压为，不计粒子重力，求：(1)粒子经加