2017年高考物理高頻考點穿透卷專題17帶電粒子在電場中的運動(含解析)

1、專題 17 帶電粒子在電場中的運動一. .題型研究一（一）真題再現(xiàn)1.1. （20162016 全國卷 I ） 一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上。若將云母介質(zhì)移出，則電容器（）A.A. 極板上的電荷量變大，極板間電場強度變大B.B. 極板上的電荷量變小，極板間電場強度變大C.C. 極板上的電荷量變大，極板間電場強度不變D.D. 極板上的電荷量變小，極板間電場強度不變【答案】D D【解折】由=蠱可知，當云母介更移岀時，&變小，電容器的電容匸變??；因為電容器接在恒壓肓流電 源上，故匸不變，根據(jù)可知，當 Q；咸小時，硼小。再由忑=呂由于匚與君環(huán)變，故電場強度E不變選項

2、D正確?！绢}型】選擇題【難度】較易（二）試題猜想2.2. （20162016 天津）如圖所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地，在兩極板間有一固定在P點的點電荷，以E表示兩板間的電場強度，EP表示點電荷在P點的電勢 能，B 表示靜電計指針的偏角。 若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置， 則（ ）A A. 0 增大，E增大 B B .0 增大，&不變C.C. 0 減小，EP增大 D D .0 減小，E不變【答案】D D【解析】若保持下極板不動crS,將上極板向下移動一小段距離 ，根據(jù)C=4nkd可知，C變大；根據(jù)Q= C

3、U可UcrS知，在Q定的情況下，兩極板間的電勢差減小，則靜電計指針偏角 0 減??；根據(jù)Q= CUd4 4 nkd一4 4 nkQ聯(lián)立可得，E=- ,可知E不變；P點離下極板的距離不變，E不變，則P點與下極板的電勢差不變 ，PcrS點的電勢不變，故&不變；由以上分析可知，選項 D D 正確。2【題型】選擇題【難度】較易3.3. （ 20122012 海南）將平行板電容器兩極板之間的距離、電壓、電場強度大小和極板所帶的電荷分別用d、UE和Q表示. .下列說法正確的是（）【答案】ADADTT【解析】E =保持 U 不變，將 d 孌為原來的兩倍，E 孌為原來的一半小對；保持三不變，將 d 變?yōu)?/p>

4、d原來的一半，則 U 變?yōu)樵瓉淼囊话隑 錯；C = ?C = -保持 d 不變，C 不變，Q 加倍，匕加倍“U 4 冗加匸錯；E = - = -=一里一二耳則 Q 變?yōu)樵瓉淼囊话隕 變?yōu)樵瓉淼囊话?D 對*d CdES占4frkd 4?rk【題型】多選題【難度】一般4.4.如圖所示的實驗裝置中，極板A接地，平行板電容器的極板B與一靈敏的靜電計相接將A極板向左移 動，增大電容器兩極板間的距離時，電容器所帶的電量Q電容C兩極間的電壓U及電容器兩極板間的場強E的變化情況是（）A A.Q變小，C不變，U不變，E變小B.B.Q變小，C變小，U不變，E不變C.C.Q不變，C變小，U變大，E不變D.D.Q不

5、變，C變小，U變大，E變小【答案】C C【解析】電容器未接電源，故電容器的電荷量Q不變，A A B B 錯誤；根據(jù)C=Q及E=U C=4；可知，當兩極板間的距離d增大時，C變小，U變大，三式聯(lián)立可得E=4kQ,故電場強度E不變，C C 正確，D D 錯誤.S【題型】選擇題A.A.保持U不變，將d變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則B.B.保持E不變，將C.C.保持d不變，將D.D.保持d不變，將d變?yōu)樵瓉淼囊话?，則Q變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則Q變?yōu)樵瓉淼囊话?，則E變?yōu)樵瓉淼囊话險變?yōu)樵瓉淼膬杀禪變?yōu)樵瓉淼囊话隕變?yōu)樵瓉淼囊话?【難度】一般 二. .題型研究二（一）真題再現(xiàn)5.5.（20152015 新課標 n）如圖，兩

6、平行的帶電金屬板水平放置若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止狀態(tài)，現(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉(zhuǎn) 4545,再由a點從靜止釋放一同樣的 微粒，該微粒將（）A.A. 保持靜止狀態(tài)B.B. 向左上方做勻加速運動C.C. 向正下方做勻加速運動D.D. 向左下方做勻加速運動【答案】D D【解析】兩平行金厲板水平放羞時，帶電微粒靜止有噸=込現(xiàn)將兩板繞過盤點的軸垂直于紙面逆時針 旋*專4于后，兩板間電場強度方向逆時針旋轉(zhuǎn)芍 J 電場力方向也逆時針旋轉(zhuǎn)上:，但大小不變此時電場 力和重力的合力大小恒定方向指向左下方，故該微粒將向左下方做勻加速運動，選項正確+【題型】選擇題【難度

7、】一般6.6. （ 20122012 新課標）如圖，平行板電容器的兩個極板與水平地面成角度，兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子【答案】BDBDA A.所受重力與電場力平衡C.C.動能逐漸增加B B .電勢能逐漸增加D.D.做勻變速直線運動4減小，所以 A A、C C 錯誤，D D 正確；因為電場力與速度方向夾角為鈍角，所以電場力做負功，電勢能增加【解析】 受力分析如圖所示,知重力與電場力的合力與速度方向相反，所以粒子做勻減速直線運動，動能25B B 正確?！绢}型】選擇題【難度】一般7.7. （ 20132013 新課標 I） 一水平 放置

8、的平行板電容器的兩極板間距為d,d,極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔（小孔對電場的影響可忽略不計 ）。小孔正上方d處的P點有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下2落，經(jīng)過小孔進入電容器，并在下極板處（未寫極板接觸）返回。若將下極板向上平移d，則從P點開始下3落的相同粒子將A.A.打到下極板上B.B.在下極板處返回C.C.在距上極板d處返回D.D.在距上極板 空處返回25【答案】D D【解析】根據(jù)題述，粒子從靜止幵始下落，經(jīng)過小孔進入電容器后電場力做員功。設(shè)粒子帶電量為的電池 兩按之間的電壓為U,由動能定理，mg（d-qU=0.o若將下極板向上平移纟，一定不育gff在下極板上。23設(shè)粒子在距

9、上極板口d處返回，則電場力做功為-3qnU2,由動能定理，解得n=2d:f即粒子將在距上極板2d 5處返回，選項D正確?！绢}型】選擇題【難度】一般8.8. （20152015 新課標 n ）如圖，一質(zhì)量為m電荷量為q（q0 0）的粒子在勻強電場中運動，A、B為其運動軌跡上 的兩點.已知該粒子在A點的速度大小為vo,方向與電場方向的夾角為 6060;它運動到B點時速度方向與 電場方向的夾角為 3030 . .不計重力.求A、B兩點間的電勢差.26272【答案】mv0q【解析】設(shè)帶電粒子在點的速度大小為阪粒子在垂直于電場方向的速度分量不變，即rjiin30rjiin305 5=Vjsin=Vjsi

10、n創(chuàng)宙此得H H二國口設(shè)去于兩點間的電勢差為弘由動能定理有血尸爲何-斶聯(lián)立式得 3 穿【題型】計算題【難度】一般39.9. (2014(2014 新課標 I ) )如圖，O A、B為同一豎直平面內(nèi)的三個點，OB沿豎直方向，/BOA6060,O-OA將2一質(zhì)量為m的小球以一定的初動能自O(shè)點水平向右拋出，小球在運動過程中恰好通過A點。使此小球帶電，電荷量為q(q0 0),同時加一勻強電場、場強方向與OAB所在平面平行?，F(xiàn)從O點以同樣的初動能沿某(1 1 )無電場時，小球到達A點時的動能與初動能的比值；(2 2)電場強度的大小和方向?！敬鸢浮?1 1)-EKA=(2 2)E二山啞電場方向與豎直向下的

11、方向的夾角為 3030EKO36q3【解析】(1 1)設(shè)小球的初速度為VO,初動能為EKO,從 O O 點運動到 A A 點的時間為 t t ,令 OA=dOA=d 則OB d,2根據(jù)平拋運動的規(guī)律有d sin 60二vtd cos 60 gt2又有EK0mv0一方向拋出此帶電小球，該小球通過了樣的初動能沿另一方向拋出，恰好通過A點，到達A點時的動能是初動能的B點，且到達B點的動能是初動能的3 3 倍；若將該小球從O點以同6 6 倍。重力加速度大小為g。求82由式得3EK0mgd8設(shè)小球到達 A A 點時的動能為EKA,則1EKA二EK。mgd2由式得EKA _ 7EK 03(2)加電場后，小

12、球從O點到玄點和B點，高度分別降低了手和學 設(shè)電勢能分別堿小丄 J 和淞皆JM由能量守恒及式得區(qū) E 十 3E 尉3七E 理-達E 在均強電場中，沿任一直線，電勢的降落是均勻的。設(shè)直線 OBOB 上 M M 點與A點等電勢，M M 與 O O 點的距離為 x x，如圖，則有x厶EpA2解得 x=dx=d。MAMA 為等勢線,電場必與其垂線 OCOC 方向平行。設(shè)電場方向與豎直向下的方向的夾角為a ,由幾何關(guān)系可得a =30=30即電場方向與豎直向下的方向的夾角為3030。設(shè)場強的大小為 E E,有9qEdcos30二：EpA由O式得E、3mg= _6【題型】計算題【難度】困難（二）試題猜想10

13、10如圖所示，傾斜放置的平行板電容器兩極板與水平面夾角為極板間距為d,帶負電的微粒質(zhì)量為m帶電量為q,從極板M的左邊緣A處以初速度vo水平射入，沿直線運動并從極板N的右邊緣B處射出，則（A A微粒達到B點時動能為 f fmVB.B.微粒的加速度大小等于gsinsin 0C C兩極板的電勢差 W W qcOSqcOS【答案】C C【解析】物體在運動過程中，受力如團所示.由于物體受力不在一條直線匕 因此不可能做勻速直線運動，到達召點的動能一走不是“因此盧錯誤 將電場力分解到水平方向和豎直方向上可知，帥嘩，Eq 沁 8 f 4因此加速度大小為刃an爲3錯誤；電容壽內(nèi)的電場強度E=盞,因此兩板間的電勢

14、差為U=Ed=fC正確； 從總向占運動的 過程中由于電場方做員功， 電勢能増力叮D錯誤.【題型】選擇題【難度】一般11.11.如圖所示，R0為定值電阻，電源電動勢E恒定，內(nèi)阻不能忽略，當開關(guān)閉合，滑片P位于滑動變阻器RD.微粒從A點mgdcoscos 010左端點a時，水平放置的平行金屬板間有一帶電液滴正好處于靜止狀態(tài)，在將滑片P由左端點a滑向右端點b的過程中，下列關(guān)于液滴的帶電情況及運動情況( (液滴始終沒與極板相碰) )分析正確的是( () )A.A. 液滴帶正電，液滴將向上做勻加速直線運動B.B. 液滴帶正電， 液滴將以原平衡位置為中心做往復運動C.C.液滴帶正電，液滴將向上先做變加速再

15、做變減速直線運動D.D. 液滴帶負電，液滴將向上做變速直線運動【答案】C C【解析】當開關(guān)丙合，滑片P位于滑動變阻器R左端點&時，港滴在重力和電場力作用下處于平衡狀態(tài)， 所以.電場力豎直向上，由題團知下極板帶正電，即液滴一定帶正電D項錯誤；因滑片由左端點滑向右 端點弓的過程中，外電路總電阻先増大后減小，電路的總電流先減小后増大，內(nèi)電壓先減小后増大，即電 源的路端電壓先增大后減小，所嘆電容器兩根板間電壓先増大后減小由芻可知電容器兩極板間電場強 度先増犬后但方向不變，所以潘滴的加速度先増犬后減屮，方向一直向上，即液滴將向上先做變力口 速運動再做變減速直線運動，c項正確B項錯誤.【題型】選擇

16、題【難度】較難12.12. (2014(2014 安徽理綜) )如圖所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C,極板間距離為d,上極板正中有一小孔.質(zhì)量為m電荷量為+q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落，穿過小孔到達下極板處 速度恰為零( (空氣阻力忽略不計，極板間電場可視為勻強電場，重力加速度為g) ).求：(1)小球到達小孔處的速度；極板間電場強度大小和電容器所帶電荷量；(3)(3)小球從開始下落運動到下極板處的時間.mg( h+d)mg (h+d)h+d2 2h【答案】(1)屈(2)七廠一C七一(3)人冷g11【解析】由v2= 2 2gh得v=寸 2 2gh(2)極板間帶電小球受重

17、力和電場力作用2qEmg= ma且v 0 0= 2 2ad, 得E=由U=Ec、【題型】計算題【難度】一般1313如圖所示，質(zhì)量為m帶電荷量為q的粒子，以初速度v。從A點豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強電場中，粒子通過電場中B點時，速率VB=2 2vo，方向與電場的方向一致，貝U A、B兩點的電勢差為( () )-& - %1C-2mvoA.A.: :2 2q3 3mvB.B.q2 2m&C.C.q3 3mvD.D. 2 2q【答案】 C C【答案】粒子在豎直方向做勻速直線運動次惰E 珈電場力傾正功，重力做員功，使粒子的動能由*吧 變?yōu)?曲 則根據(jù)動能定理，有乳 f 筋=如

18、用-討嘉解得小占兩點電勢差應(yīng)為丁=誇豈 故本題答 案為選項C.【題型】選擇題【難度】一般1414如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖已知電子的質(zhì)量是xOy平面的ABC區(qū)域內(nèi)，存在兩個場強大小均為E的勻強電場 I 和 n,兩電場的邊界均是邊長為L的正方形(不計電子所受重力)mg(h+d)qd(3)(3)由題得；gt2、0 0=v+at2、t=t1+t2,m電荷量為e,在綜合可得12在該區(qū)域AB邊的中點處由靜止釋放電子，求電子在ABCD區(qū)域內(nèi)運動經(jīng)歷的時間和電子離開ABC區(qū)域的位置；在電場 I 區(qū)域內(nèi)適當位置由靜止釋放電子，電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開，求所有釋放點的位置.【答案】（1 1）2 2（2L，4 4） 所有釋放點的位置在xy=呂曲線上【解析】電子在區(qū)域I中俶初速度為零的勻加速直線運動，根抿動能定理得：電子在區(qū)域I運動有丄=址得訂=/肯 電子在中間區(qū)域勻速運動，有二=心 得 進入?yún)^(qū)域I【時電子做類平拋運動，假設(shè)電子能穿出 a 邊，則電子在區(qū)域II中運動時間在沿y軸上根據(jù)牛頓第二定律可得：eE=may軸方向上運動的位移為y= g gat2= 424u.u.05nMi=230