2016高考物理带电粒子在电场中的运动

2016高考物理带电粒子在电场中的运动

第一部分：

1．静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示虚线表示.这个静电场在xoy平面内的一簇等势线．等势线形状相对于ox轴、0y轴对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点(其横坐标为一X0)时，速度与x轴平行．适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在ox轴上方运动。在通过电场区域过程中，该电子滑y方向的分速度Vy，随位置坐标x变化的示意图是

2．如图所示，AB是一对平行金属板．在两板间加有周期为T的交变电压U，A板电势UA=0．B板电势UB随时间l变化的规律如图所示．现有一电子从A板的小孔进入两板间的电场中．设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则 ( ) A若电子是在t=0时刻进入的．它将一直向B板运动

B若电子是在t=T/8时刻进人的，它可能时而向B板运动．时而向A板运动，最后打 在B板上

c若电子是在t=3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动．时而向A板运动，最后打 在B板上

D若电子是在t=T/2时刻进入的．它可能时而向B板运动，时而向A板运动

3．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度V1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为V2（V2＜V1）。若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则 （ ）

V12?V22A．小物体上升的最大高度为

4gB．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小 C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功

D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小

4．在一条直线上，从左向右依次固定A、B、C三个带电小球，A、B、C的质量之比为mA:mB:mC=1:2:3,小球所在的光滑平面是绝缘的。当只将小球A释放瞬间，它获得向左的加速度大小为5m/s2；当只将小球B释放瞬间，它获得向右的加速度大小为4m/s2；那么当只将小球C释放瞬间，它刚将获得向_________的加速度，大小为______ m/s2。

第二部分

5．如图，由A，B两平行金属板构成的电容器放置在其中，电容为C，原来不带电，电容器的A板接地，并且中心有一个小孔，通过这个小孔向电容器中射入电子，射入的方向垂直于极板，射入的速度为V0，如果电子的发射是一个一个单独进行的，即第一个电子到达B板后再发射第二个电子，并且所有到达B板的电子都留在B板上，随着电子的射入，两极板间的电势差逐渐增加，直到达到一个稳定值，已知电子的质量为,电量为e,电子所受的重力可忽略不计，A，B两板的距离为L，

A． 当B板上聚积了n个射来的电子时，两板间电场的场强E多大？ B． 最多能有多少个电子到达B板 C． 到达B板的第1个电子在两板间运动的时间和最后一个电子在两板间运动的时间差

是多少？ A B

V0 L

6．下述为一个观察带电粒子在平行板电容器板间电场中的运动状况的实验。现进行下列操作：第一步，给如图所示真空中水平放置的平行板电容器充电，让A、B两极板带上一定的电荷量，使得一个带电油滴P在两板间的匀强电场中恰能保持静止状态。第二步，给电容

器继续充电使其电量突增△Q1，让油滴开始竖直向上运动t秒 。第三步，在上一步的基础上使电容器突然放电△Q2，观察到又经 2 t秒后，油滴刚好回到出发点。设油滴在运动过程中未与极板接触。

（1）说明在上述第二步和第三步两个过程中，带电油滴各做什么性质的运动？ （2）求

?Q1 ?Q2P

第三部分

7．氘核(电荷量为+e，质量为2m)和氘核(电荷量为+e、质量为3m)经相同电压加速后．垂直偏转电场方向进入同一匀强电场飞出电场时，运动方向的偏转角的正切值之比为(已知原子核所受的重力可忽略不汁) ( ) A 1：2 B 2：1 C 1：1 D 1：4 Y v0 8．．如图3. 2.7.15所示，一束电子从Y轴上的a点以平行于X轴的a 方向射入第一象限区域，射入的速度为v0，电子质量为m，电荷量为e。为了使电子束通过X轴上的b点，可在第一象限的某区域加

一个沿Y轴正方向的匀强电场。此电场的电场强度为E，电场区域O X b 沿Y轴方向为无限长，沿X轴方向的宽度为s，且已知Oa=L，Ob=2s，

图3. 2.7.15

求该电场的左边界与b点的距离。

9．如图3-6所示，ab是半径为R的圆的一条直径，该圆处于匀强电场中，场

c b 强大小为E，方向一定。在圆周平面内，将一带正电q的小球从a点以相同的

动能抛出，抛出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在这些所有的点30° 中，到达c点时小球的动能最大。已知∠cab=30°，若不计重力和空气阻力，

a 试求：（1）电场方向与ac间的夹角θ为多大。（2）若小球在a点时初速度方

图3-6

向与电场方向垂直，则小球恰好落在c点，那么初动能为多大。

谈谈打印机。

第四部分 近年高考题中的热门考题

10．如图6-38所示，水平放置的两平行金属板MN的距离d=0.20m，给两板加电压U（M板带正电，N板带负电），板间有一长度L=8.0×10-2m绝缘板AB能够绕端点A在竖直平面内转动。先使AB板保持水平静止，并在AB板的中点放一质量m=4.9×10-10kg、电量q=7×10-10C的带正电的微粒p。现使板AB突然以角速度ω100π/3，r/s沿顺

时针方向匀速转动。为使板AB在转动中能与微粒p相碰，则加在平行金属板M、N之间的电压取值是多少？

11．静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心，沿x轴方向做周期性运动。已知该粒子质量为m、电量为-q，其动能与电势能之和为－A（0

（1）粒子所受电场力的大小； （2）粒子的运动区间； （3）粒子的运动周期。

答案：F?qE?φ φ0 x -d O d q?0 d粒子运动区间?d(1?AA)?x?d(1?) q?0q?0T?4t?4d2m(q?0?A) q?0

第六部分。

12．如图所示，质量分别为m1和m2的两个小球A、B，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水平面上。当突然加一水平向右的匀强电场后，两小球A、B将由静止开始运动，在以后的运动过程中，对两个小球和弹

簧组成的系统（设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度），以下说法正确的是（ ）

A. 因电场力分别对球A和球B做正功，故系统机械能不断增加 B. 因两个小球所受电场力等大反向，故系统机械能守恒 C. 当弹簧长度达到最大值时，系统机械能最小

D. 当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时，系统动能最大

13．如图9所示，BD是竖直平面内圆上的一条竖直直径，AC是该圆

E B A 的另一条直径，该圆处于匀强电场中，场强方向平行于圆周平面。将

带等量负电荷的相同小球从O点以相同的动能射出，射出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在这些所有的点中，到达A点时小O 球的动量总是最小。忽略空气阻力，则下列说法中正确的是 A．可以断定电场方向由O点指向圆弧AEB上的某一点

C B．到达B点时小球的动能和电势能之和总是最小 F D C．到达C点时小球的电势能和重力势能之和总是最小 图9 D．对到达圆上的所有小球中，机械能最小的小球应落在圆弧CFD上的某一点

自测题：

14．如图9-14所示 ，真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U0=1000伏的加速电场后，由小孔S沿两水平金属扳 A、B间的中心线射入。A、B 板长 l＝0.20米，相距d

图9-15 ＝ 0.020米，加在A、B 两板间的电压 u 随

时间t变化的 u— t 图线如图 9-14所示．设A、B间的电场可看作是均匀的，且两板外无电场．在每个电子通过电场区域的极短时图9-16 间内，电场可视作恒定的．两板右侧放一记录圆筒，筒的左侧边缘与极板右端距离b＝0.15米，筒绕其竖直轴匀速转动，周期T =0.20秒，筒的周长s＝0.20米，筒能接收到通过 A、B板的全部电子。

(1)以t =0时（见图9-15, 此时u =0）电子打到圆筒记录纸上的点作为 xy 坐标系图9-17 的原点，并取y轴竖直向上。试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和x坐标。（不计重力作用）

(2)在给出的坐标纸 （图9-16）上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线。 分析与解答：(1)计算电子打到记录纸上的最高点的坐标

设 v0为电子沿A、B板的中心线射入电场时的初速度， 则

12mv0?eU0 ? 2 电子在中心线方向的运动为匀速运动，设电子穿过 A、B 板的时间为 t0， 则 l?v0t0 ? 电子在垂直A、B 板方向的运动为匀加速直线运动。对于恰能穿过 A、B板的电子，在它通过时加在两板间的电压 uc 应满足

11euc2d?t0 ? 22md2d2 联立?、?、?式解得 uc?2U0?20伏

l

此电子从A、B板射出时沿y方向的分速度为 vy?euct0 ? md 以后， 此电子作匀速直线运动，它打在记录纸上的点最高，设纵坐标为y，由图D-10

dvy2可得 ? ? bv0bdd 由以上各式解得 y???2.5厘米 ?

l2 从题给的 u?t 图线可知，加于两板电压u 的周期 T0?0.10秒，u的最大值um?100伏，因为 uc?um，在一个周期 T0 内，只有开始的一段时间间隔 ?t 内有电子通过 A、B

y?板 ?t?ucT0 um 因为电子打在记录纸上的最高点不止一个，根据题中关于坐标原点与起始记录时刻的规定，第一个最高点的 ?

第二个最高点的x坐标为 x2?米 ?

x 坐标为 x1??ts?2厘米 y(厘米) T5 x(厘米)

0 -5 图D-11 10 20 ?t?T0s?12厘T?t?2T0 第三个最高点的x坐标为 x3?s?22T厘米

由于记录筒的周长为20厘米，所以第三个最高点已与第一个最高点重合， 即电子打到记录纸上的最高

点只有两个，它们的 x坐标分别由 ? 和 ? 表示。

(2)电子打到记录纸上所形成的图线， 如图D-11所示。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tui2.html