2027届新高考物理热点精准复习带电粒子在电场中的运动

2027届新高考物理热点精准复习带电粒子在电场中的运动内容索引学习目标核心体系活动方案学习目标1.能分析带电粒子在电场中的直线运动.2.能分析带电粒子在电场中的偏转运动.3.能分析带电粒子在三维空间中的运动．核心体系活动方案活动一分析带电粒子在电场中的直线运动如图所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B极板时速度为v，保持两板间电压不变，则(

)

A.当增大两板间距离时，v增大B.当减小两板间距离时，v增大C.当改变两板间距离时，v也会变化D.当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间变长1D(1)是否考虑带电粒子的重力．(2)粒子做直线运动的条件：粒子所受合外力等于零、速度不为零，粒子做匀速直线运动；粒子所受合外力不等于零且与初速度方向在同一条直线上，粒子做变速直线运动．(3)根据题意和所求量，选择合适的观点(力、能量和动量的观点)求解．[2024南京期末]如图所示，直线加速器由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，相邻圆筒间的距离相同，其中心轴线在同一直线上，A、B接在电压大小不变、极性随时间t周期性变化的交变电源上．粒子从序号为0的金属圆板的中心沿轴线进入圆筒．则粒子(

)A.在加速器中一直做匀加速直线运动B.只在金属圆筒内做匀加速直线运动C.只在相邻两个金属圆筒间做匀加速直线运动D.在加速器中一直做加速度增大的变加速直线运动1C【解析】

大小不变、极性随时间周期性变化的交变电源加在相邻两个金属圆筒之间，所以粒子在相邻两个金属圆筒间受恒定的电场力，做匀加速直线运动，金属圆筒中电场为零，粒子不受电场力，做匀速运动，C正确，A、B、D错误．活动二分析带电粒子在电场中的偏转运动如图所示，一个电子由静止开始经加速电场加速后，又沿中心轴线从O点垂直射入偏转电场，并从另一侧射出打到荧光屏上的P点，O′点为荧光屏的中心．已知电子质量m，电荷量大小e，加速电场电压U0，偏转电场电压U，极板的长度L1，板间距离d，极板的末端到荧光屏的距离L2.求：(1)电子射入偏转电场时的初速度大小v0；(2)电子打在荧光屏上的P点到O′点的距离h；(3)电子经过偏转电场过程中电势能的增加量．2处理带电粒子的偏转问题的方法(1)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______________运动和垂直于电场力方向上的____________运动．匀加速直线匀速直线初、末要熟练掌握计算粒子打到屏上的位置离屏中心距离的1～2种方法(例如根据三角形相似求解)．[2024南通二模]如图所示，质子和α粒子分别从O点由静止开始经过M、N板间的电场加速后，从P处垂直射入偏转电场．质子落在感光板上的S点，则α粒子(

)A.落在S点，速度方向与质子的相同B.落在S点，速度方向与质子的不同C.落在S点左侧，速度方向与质子的相同D.落在S点右侧，速度方向与质子的不同2A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量与偏转角度总是________的．相同[2025南通中学检测]示波管可以用来观察电信号随时间的变化情况，其原理如图甲所示，通电后电子枪有电子逸出(初速度为零)，经加速电压U1加速后，从偏转电极左侧边缘中心进入偏转电场，最后打在荧光屏上，荧光屏的中心在偏转电极的水平轴线上，以荧光屏的中心为原点O，建立xOy坐标系．若在YY′电极上输入图乙所示的电压，下列说法正确的是(

)甲3C乙

丙A.若在水平电极XX′不加电压，荧光屏上的图像为正弦图像B.若在水平电极XX′不加电压，所有的电子打在荧光屏中心O点C.若在水平电极XX′加图丙所示电压，荧光屏上的图像是一条直线D.若在水平电极XX′加图丙所示电压，荧光屏上的图像是一个圆【解析】

若在水平电极XX′不加电压，则电子仅在竖直方向偏转，图像为过O点的竖直线，故A、B错误；若在水平电极XX′加图丙所示电压，即电极XX′与电极YY′上所加电压均为正弦电压，则电子水平偏转位移和竖直偏转位移始终相等，图像为过O点的满足y＝x的倾斜的直线，故C正确，D错误．[2025江苏卷]如图所示，在电场强度为E，方向竖直向下的匀强电场中，两个相同的带正电粒子a、b同时从O点以初速度v0射出，速度方向与水平方向夹角均为θ.已知粒子的质量为m、电荷量为q，不计重力及粒子间相互作用．求：(1)a运动到最高点的时间t；(2)a到达最高点时，a、b间的距离H.3【答案】(1)根据题意，不计重力及粒子间相互作用，则竖直方向上，对a粒子，根据牛顿第二定律有qE＝ma，由运动学公式有v0sinθ＝at，(2)方法一：根据题意可知，两个粒子均在水平方向上做匀速直线运动，且水平方向上的初速度均为v0cosθ，则两粒子一直在同一竖直线上，粒子a竖直方向上运动的位移为[2022江苏卷改编]某装置用电场控制带电粒子的运动，工作原理如图所示．正方形ABCD区域内存在4层紧邻的匀强电场，每层的高度均为d，电场强度大小均为E，方向沿竖直方向交替变化．一个质量为m、电量为q的带正电粒子在ABCD所在平面内，从AB中点M处射入电场，粒子的初动能为Ek＝4qEd，入射角为θ.不计粒子重力．(1)当θ＝θ0时，若粒子能从CD边射出，求粒子通过电场的时间t；(2)若粒子从CD边射出电场时与轴线MN的距离小于d，求入射角大小θ的范围．4(2)若粒子从CD边射出电场时与轴线MN的距离小于d，设粒子进入电场初速度与水平方向的夹角为θ1时，粒子最高点恰好与电场边界相切，则在电场方向上有－2ad＝0－(v0sinθ1)2，根据牛顿第二定律可得qE＝ma，活动三分析带电粒子在三维空间中的运动边长为2L的立方体空间内有竖直向下的匀强电场E.现有大量的同种粒子同时从立方体的中心O点射向空间各个方向，其中一个沿水平面内射出的粒子恰好击中C点．粒子均带正电，射出时速度的大小相等，粒子的比荷为k.不计粒子重力以及粒子间的相互作用．求：4(1)粒子射出时的初速度的大小v0；(2)从O点竖直向上和竖直向下射出的两粒子飞离立方体的时间间隔Δt；分析三维空间问题时常常降维到二维平面内分析粒子的运动情况．

如图所示在竖直放置的铅屏A的右表面上贴着能放射电子的仪器P，放射源放出的电子速度大小均为v0