-2023屆高考物理一輪專題復習：帶電粒子在電場中的運動（word版含答案）

1、試卷第 =page 1 1頁，共 =sectionpages 3 3頁2023年高考物理一輪專題復習：帶電粒子在電場中的運動1（2022湖北湖北二模）如圖所示，在xOy豎直面內(nèi)，OA距離為h。一質(zhì)量為m、帶電量為+q（）的小球從坐標原點O以速度水平向左飛出，重力加速度為g，不計空氣阻力。（1）若空間同時存在范圍足夠大的正交的勻強電場和勻強磁場，使得小球做勻速圓周運動經(jīng)過點，求電場強度E0和磁感應強度B的大小和方向；（2）若空間只存在范圍足夠大的平行于豎直面的勻強電場，使小球恰好以速度通過y軸上的A點，求電場強度E的大小。2（2022云南昆明一模）如圖甲所示，電子槍的金屬絲K連續(xù)不斷地逸出電子，

2、電子初速度不計，經(jīng)M、N兩金屬板之間的電場加速后，沿A、B兩水平金屬極板間的中心線OP射入極板間的偏轉(zhuǎn)電場，。A、B兩板間的距離為d，兩板間的電勢差uAB隨時間t的變化圖像如圖乙所示，圖中U1已知，uAB的變化的周期為3t0。兩板間的電場視為勻強電場，時刻射入A、B兩極板間的電子在偏轉(zhuǎn)電場中經(jīng)4t0后從極板右側射出。已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為-e，重力不計，打到極板上的電子均被吸收，不計電子之間的相互作用力。（1）求A、B金屬板的長度L；（2）求時刻射入偏轉(zhuǎn)電場的電子，從極板右側射出時相對中線OP在豎直方向的位移偏移量y；（3）僅上下調(diào)整A、B兩水平極板的位置，保證電子仍然能沿OP方向射入偏

3、轉(zhuǎn)電場，要使從極板右側射出的電子速度均水平，求A、B兩板間的最小距離d1。3（2022福建福建一模）如圖所示，空間分布著水平向右的勻強電場，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球用絕緣細線懸掛在O點。小球靜止時，細線與豎直方向的夾角。已知重力加速度大小為g。（1）求電場強度的大小E；（2）若把小球拉至最低點A，并給它一水平初速度，為使小球可做完整的圓周運動，求細線長度的范圍；（3）若小球在電場中靜止時，再加一垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度的大小為B。剪斷細線，求小球運動過程中的最大速率。4（2022河南鄭州市第四十七高級中學一模）如圖所示，半徑為R的光滑絕緣環(huán)形軌道豎直放置，在圓軌道的最低點B

4、處固定一帶電小球，另有質(zhì)量為m的帶電小球（圖中未畫出）穿在圓環(huán)上，從A點（水平最右端）處無初速釋放。若小球運動到C點時獲得最大速度，其大小為vm，且AOC30。求：（1）小球從A點運動到C點的過程中電場力所做的功；（2）小球在A點的加速度。5（2022廣東模擬預測）如圖所示，水平細桿上套一環(huán)，環(huán)A與球B間用一不可伸長輕質(zhì)絕緣繩相連，質(zhì)量分別為mA0.30kg和mB0.60kg，A環(huán)不帶電，B球帶正電，帶電量q1.0104C，重力加速度g取10m/s2，sin370.6，cos370.8。若B球處于一水平向右的勻強電場中，使環(huán)A與B球一起向右勻速運動。運動過程中，繩始終保持與豎直方向夾角37。求

5、：（1）勻強電場的電場強度E多大？（2）環(huán)A與水平桿間的動摩擦因數(shù)？（3）使環(huán)A與B球一起向右勻速運動，所加勻強電場的電場強度最小值Em和方向？（取2.2）6（2022天津模擬預測）如圖所示的直角坐標系中，在直線到y(tǒng)軸之間的區(qū)域內(nèi)存在沿x軸正方向的勻強電場，場強大小為。在y軸到直線之間水平放置長為的兩金屬板P、Q，兩金屬板正中間水平放置金屬網(wǎng)G，金屬網(wǎng)恰好在x軸上，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q電勢相等且大于零。在電場左邊界上A點與B點之間，連續(xù)分布著質(zhì)量為m、電量為q且均處于靜止狀態(tài)的帶正電粒子。若C點的粒子由靜止釋放，在電場力作用下，第一次到x軸的位置為D，不計粒子的重力及它們間的相

6、互作用。（1）求C處粒子靜止釋放后到達y軸時的速度大??；（2）求C處粒子從靜止釋放到第一次運動至其軌跡最低點所用的時間t；（3）若粒子離開PQ板間電場時的位置與釋放時的位置等高，求粒子釋放時可能的位置坐標。7（2022安徽合肥一模）如圖甲所示，水平正對放置的金屬板A、B相距為d，右端放置垂直于板的靶MN，在兩板間加上如圖乙所示的電壓。質(zhì)量為m、電荷量為q的正粒子束由靜止經(jīng)電壓U加速后，從A、B左側的中點O沿平行于板的方向連續(xù)射入，粒子能全部打在靶MN上且所有粒子在A、B間的飛行時間均為T，不計粒子重力及粒子間的相互作用。求：（1）粒子進入AB板間的速度；（2）金屬板長度；（3）在距靶MN的中心

7、O點多遠的范圍內(nèi)有粒子擊中。8（2022北京通州模擬預測）長為L的輕質(zhì)絕緣細線一端懸于O點，另一端系一質(zhì)量為m、電荷量為的小球（可視為質(zhì)點），如圖所示，在空間施加沿水平方向的勻強電場（圖中未畫出），小球靜止在A點，此時細線與豎直方向夾角，已知， ，電場的范圍足夠大，重力加速度為g。(1)求勻強電場的電場強度大小E；(2)保持細線始終張緊，將小球從A點拉起至與O點處于同一水平高度的B點，求A、B兩點間的電勢差U；將小球由B點靜止釋放，求小球運動至A點時速度的大小v。9（2022陜西寶雞模擬預測）如圖所示，在水平地面的上方空間存在一個水平向右的勻強電場，有一帶電小球（可視為質(zhì)點）從距地面高為h=

8、lm的O點由靜止釋放，沿與水平地面成45角的方向做直線運動，最終落在地面上的A點。已知小球質(zhì)量為m=0.5kg，帶電量為q=510-2C，g= 10m/s2，不計空氣阻力，求(1)勻強電場的場強大小為多少；(2)OA之間的電勢差為多少；(3)帶電小球到達地面時的速度為多少。10（2022湖南雅禮中學三模）如圖所示，豎直平面內(nèi)直角坐標系xOy的第一象限和第二象限存在沿水平方向的勻強電場。一質(zhì)量為m，電荷量為+q的帶電小球，從x軸上的P（-d，0）點以初動能Ek0沿y軸正方向射入第二象限，經(jīng)過一段時間后小球從y軸正半軸的某位置處垂直于y軸進入第一象限，小球經(jīng)過y軸時的動能大小為，重力加速度為g，不

9、計空氣阻力。求：（1）小球經(jīng)過y軸時的位置坐標（用d表示）；（2）小球再次經(jīng)過x軸時的動能（用Ek0表示）；（3）小球運動過程中的最小動能（用Ek0表示）。11（2022四川一模）如圖，圓心在O點、半徑為R的絕緣光滑半圓形軌道豎直固定在絕緣水平面上，B、C分別為軌道的最低和最高點，軌道左側有一與O點等高的平臺，平臺右端為D，DO=2R，過D、O的水平虛線下方（含虛線）有方向水平向右的勻強電場?，F(xiàn)在D端正下方的水平面上A點無初速釋放一質(zhì)量為m、電荷量為q（q0）的小滑塊，此后滑塊從半圓形軌道的C點拋出且能夠落在平臺上?；瑝K與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5，滑塊可視為質(zhì)點且運動過程中電荷量不變，不計

10、空氣阻力，重力加速度大小為g。求：（1）滑塊在C點對軌道的最小作用力大??；（2）勻強電場場強的最小值。12（2021浙江天略外國語學校模擬預測）如圖所示，一半徑r的光滑絕緣細圓管固定在水平面上，在圓心處絕緣固定電荷量為的點電荷，一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在細圓管中運動。垂直細圓管平面、以細圓管為邊界的圓柱形區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強磁場，其磁感應強度大小隨時間的變化規(guī)律如圖2所示（豎直向上為正）。已知變化的磁場在細圓管處產(chǎn)生環(huán)形感生電場，其電場強度，靜電力常量為k（1），細圓管壁水平方向受力為零，求小球的運動速度大?。唬?）在期間，求小球運動一周所獲得的動能增量；（3），求小球?qū)鼙诘乃?/p>

11、作用力。13如圖甲所示，P點處有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子連續(xù)不斷地“飄入”電壓為U0的加速電場，粒子經(jīng)加速后從O點水平射入兩塊間距、板長均為l的水平金屬板間，O為兩板左端連線的中點熒光屏MO1N為半圓弧面，粒子從O點沿直線運動到屏上O1點所用時間為。若在A、B兩板間加電壓，其電勢差UAB隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，所有粒子均能從平行金屬板右側射出并垂直打在熒光屏上被吸收已知粒子通過板間所用時間遠小于T，粒子通過平行金屬板的過程中電場可視為恒定，粒子間的相互作用及粒子所受的重力均不計，求：（1）粒子在O點時的速度大??；（2）圖乙中U的最大值；（3）粒子從O點到打在屏上的最短時間。14（2

12、021陜西咸陽一模）如圖所示，水平軌道上段光滑，段粗糙，且，為豎直平面內(nèi)半徑為的光滑半圓軌道，兩軌道相切于C點，右側有電場強度的勻強電場，方向水平向右，一根輕質(zhì)絕緣彈簧水平放置，一端固定在A點，另一端與帶負電滑塊P接觸但不連接，彈簧原長時滑塊在B點，現(xiàn)向左壓縮彈簧后由靜止釋放，已知滑塊P的質(zhì)量為，電荷量大小為，與軌道間的動摩擦因數(shù)為，忽略滑塊P與軌道間電荷轉(zhuǎn)移，已知，求：（1）若滑塊P運動到F點的瞬間對軌道壓力為，求彈簧釋放的彈性勢能；（2）在（1）的條件下，滑塊運動到與O點等高的D點時對軌道的壓力；（3）欲使滑塊P在進入圓軌道后不脫離圓軌道（即滑塊只能從C點或者F點離開半圓軌道），求彈簧最初

13、釋放的彈性勢能的取值范圍。15（2022江蘇模擬預測）某游戲公司的設計人員，構想通過電場來控制帶電小球的運動軌跡。如圖1所示，絕緣光滑圓軌道豎直放在水平方向的勻強電場中，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的小球位于軌道內(nèi)側的最高點A處。小球由靜止釋放后沿直線打到與圓心O等高的B點；當給小球一個水平方向的初速度，小球恰能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動。小球可視為質(zhì)點，已知圓軌道的半徑為R，重力加速度為g。（1）求勻強電場的電場強度E1大??；（2）求小球做圓周運動時，通過A點的動能Ek；（3）將原電場更換為如圖2所示的交變電場（正、負號分別表示與原電場強度方向相同或相反），小球在A點由靜止釋放，欲使小球能在一

14、個周期（T未知）內(nèi)恰能運動到最低點C，且運動過程中不與圓軌道相碰，試求所加電場強度E2不應大于多少。16（2022新疆喀什一模）在一柱形區(qū)域內(nèi)有勻強電場，柱的橫截面是以為圓心、半徑為的圓，為圓的直徑，如圖所示，質(zhì)量為，電荷量為的帶電粒子在紙面內(nèi)自A點先后以不同的速度進入電場，速度方向與電場的方向垂直。已知剛進入電場時速度為零的粒子，自圓周上的點以速率穿出電場，與的夾角，運動中粒子僅受電場力作用。（1）求電場強度的大小；（2）為使粒子穿出電場時的位移最大，該粒子進入電場時的速度應為多大；（3）從A點射入的粒子速率取某一值時，粒子穿過電場時動能的增量最大，求動能增量的最大值。17（2021江蘇常熟

15、中學三模）如圖甲所示是近年來興起的一種高端耳機靜電耳機，圖乙是其原理圖，A、B為兩片平行固定金屬薄板，M是位于金屬板之間的極薄帶電振膜，音頻信號加在金屬板上板間將形成隨音頻信號變化的電場，在電場力作用下振膜振動從而發(fā)出聲音。若兩金屬板可看作間距為d。電容為C的平行板電容器，振膜質(zhì)量為m且均勻帶有+q電荷，其面積與金屬板相等，振膜只能沿垂直金屬板方向平行移動，不計重力和阻力。（1）當金屬板充電至電荷量為Q時，求振膜的加速度a；（2）若兩板所加電壓信號UAB如圖丙所示，在t=0時刻振膜從兩板正中間位置由靜止開始運動，為了使振膜做周期為T的重復運動并且始終不碰到金屬板，求電壓u1和u2的最大值；（3

16、）若振膜固定，金屬板充電至電荷量為10q，在帶正電的金屬板A與振膜M之間有一帶電量為q0（） 的塵埃，求該塵埃受到的電場力大小F0。18（2021廣東揭陽市教育局教育裝備中心模擬預測）如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有方向平行于紙面的勻強電場，其半徑為R，AB為圓的直徑。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子自A點由靜止釋放，粒子從圓周上的C點以速率v0穿出電場，AC與AB的夾角=60。現(xiàn)將該種粒子在紙面內(nèi)從A點先后以不同的速率垂直于電場線方向射入電場，只考慮電場力的作用。（1）求電場強度大小及方向；（2）為使粒子從B點離開電場，粒子進入電場時的速率v應是多大？19（2021湖南衡陽二模）粗糙絕緣水平地面AP與

17、光滑絕緣半圓弧豎直軌道PQ相切于P點，PQ右側（含PQ）有豎直向下的勻強電場，電場強度大小為，圓軌道半徑為R，AP長度。A點左側有一彈射裝置，A點右側B處靜置一質(zhì)量為m帶電荷量為+q的滑塊C，AB長度，如圖所示?，F(xiàn)用此裝置來彈射一質(zhì)量為m的滑塊D，滑塊D在A點獲得彈簧儲存的全部彈性勢能后向右運動，到達B點與C發(fā)生完全彈性碰撞（碰撞過程中C的電荷量不變），碰撞后滑塊C繼續(xù)向右運動到P點進入光滑圓軌道，通過最高點Q后水平拋出，落到水平地面與地面碰撞。碰撞后，滑塊C豎直速度vy立即減為0，由于摩擦作用，水平速度減小了，即碰后水平速度（其中為碰前水平速度）?；瑝KC、D與地面的動摩擦因數(shù)均為，不計空氣阻

18、力，滑塊都可看作質(zhì)點，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，試求：（1）若滑塊D獲得8.5mgR的彈性勢能后與C發(fā)生碰撞，求碰后瞬間滑塊C的速度大小；（2）第（1）問的情境中，C繼續(xù)運動到達圓軌道的最高點Q，求此時滑塊C對軌道的壓力大??；（3）若彈射裝置彈射出滑塊D后，移去彈射裝置，滑塊D獲得速度后與C發(fā)生完全彈性碰撞，C通過圓弧軌道最高點Q后水平拋出，要使C落在滑塊D右側且不與D發(fā)生碰撞，求滑塊D獲得的彈性勢能的范圍。答案第 = page 1 1頁，共 = sectionpages 2 2頁答案第 = page 3 3頁，共 = sectionpages 1 1頁參考答案：1（1），方向豎直向上，方向垂直xOy平面向里；（2）2（1）；（2）；（3）3（1）；（2）；（3）4（1）；（2），方向豎直向下5（1）4.51