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2019高考物理一轮复习第七章静电场微专题56带电粒子在电场中的加速和偏转加练半小时粤教版.docx

1、1微专题 56 带电粒子在电场中的加速和偏转方法点拨 (1)带电粒子在匀强电场中做直线运动时,一般用牛顿第二定律与运动学公式结合处理或用动能定理处理(2)在匀强电场中做类平抛运动时一般从分解的角度处理(3)注意带电粒子重力能否忽略1电子束焊接机中的电场线如图 1 中虚线所示 K 为阴极, A 为阳极,两极之间的距离为d,在两极之间加上高压 U,有一电子在 K 极由静止被加速不考虑电子重力,元电荷为 e,则下列说法正确的是( )图 1A A、 K 之间的电场强度为UdB电子到达 A 极板时的动能大于 eUC由 K 到 A 电子的电势能减小了 eUD由 K 沿直线到 A 电势逐渐减小2(多选)(2

2、017四川资阳 4 月模拟)如图 2 所示,质量相同的两个带电粒子 M、 N 以相同的速度同时沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场中, M 从两极板正中央射入, N 从下极板边缘处射入,它们最后打在同一点不计带电粒子重力和带电粒子间的相互作用,则从开始射入到打在上极板的过程中( )图 2A它们运动的时间 tN tMB它们电势能减少量之比 EM EN12C它们的动能增加量之比 EkM EkN12D它们所带的电荷量之比 qM qN123(2017山东师范大学附中第三次模拟)如图 3 所示,有一带电粒子贴着 A 板沿水平方向射入匀强电场,当偏转电压为 U1时,带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出;当偏

3、转电压为2U2时,带电粒子沿轨迹落到 B 板中间设粒子两次射入电场的水平速度相同,则两次的电压之比为( )图 3A U1 U218 B U1 U214C U1 U212 D U1 U2114(2017广东汕头质量检测)一平行板电容器中存在匀强电场,电场沿竖直方向两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子 a 和 b,从电容器边缘的 P 点(如图 4)以相同的水平速度射入两平行板之间测得 a 和 b 与电容器的撞击点到入射点之间的水平距离之比为 12.若不计重力,则 a 和 b 的比荷之比是( )图 4A41B21C11D125(2017安徽马鞍山第一次模拟)如图 5 所示,虚线表示

4、匀强电场的等势线,间距均为d,一质量为 m、电荷量大小为 q 的粒子(不计重力),从 A 点以与等势线成 角的速度 v0射入,到达 B 点时,速度方向恰与等势线平行,则( )图 5A粒子一定带正电B电场中 A 点的电势一定高于 B 点电势C匀强电场的电场强度大小为mv02sin24qdD粒子在 A 点具有的电势能大于在 B 点具有的电势能6(2018河南省八校第二次测评)如图 6,半径为 R 的圆环处在匀强电场 E 中,圆环平面与电场方向平行,直径 ab 与电场线垂直;一带电粒子以速度 v0从 a 点沿 ab 方向射入电场,粒子打在圆环上的 c 点;已知 c 点与 ab 的距离为 ,不计粒子重

5、力,求带电粒子的比荷.R23图 67.(2018四川泸州一检)如图 7 所示,竖直平行正对放置的带电金属板 A、 B, B 板中心的小孔正好位于平面直角坐标系 xOy 的 O 点; y 轴沿竖直方向;在 x0 的区域内存在沿 y 轴正方向的匀强电场,电场强度大小为 E 103V/m;比荷为 1.0105 C/kg 的带正电的粒子 P43从 A 板中心 O处静止释放,其运动轨迹恰好经过 M( ,1)点;粒子 P 的重力不计,试求:3图 7(1)金属板 A、 B 之间的电势差 UAB;(2)若在粒子 P 经过 O 点的同时,在 y 轴右侧匀强电场中某点由静止释放另一带电微粒 Q,使 P、 Q 恰能

6、运动中相碰;假设 Q 的质量是 P 的 2 倍、带电情况与 P 相同; Q 的重力及 P、 Q之间的相互作用力均忽略不计;求粒子 Q 所有释放点的集合8(2017湖北孝感第一次统考)在 xOy 直角坐标系中,三个边长都为 2m 的正方形如图 8 所示排列,第象限正方形区域 ABOC 中有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为 E0,在第象限正方形 COED 的对角线 CE 左侧 CED 区域内有竖直向下的匀强电场,三角形 OEC 区域内无电场,正方形 DENM 区域内无电场现有一带电荷量为 q、质量为 m 的带电粒子(重力不计)从 AB 边上的 A 点由静止释放,恰好能通过 E 点4图 8(1)

7、求 CED 区域内的匀强电场的电场强度的大小 E1;(2)保持(1)问中电场强度不变,若在正方形 ABOC 中某些点静止释放与上述相同的带电粒子,要使所有粒子都经过 E 点,则释放点的坐标值 x、 y 间应满足什么关系;(3)若 CDE 区域内的电场强度大小变为 E2 E0,方向不变,其他条件都不变,则在正方形区43域 ABOC 中某些点静止释放与上述相同的带电粒子,要使所有粒子都经过 N 点,则释放点的坐标值 x、 y 间又应满足什么关系5答案精析1C A、 K 之间的电场为非匀强电场, A、 K 之间的电场强度不是 ,选项 A 错误;由动能Ud定理,电子到达 A 极板时的动能 Ek eU,

8、选项 B 错误;电子由 K 到 A 的过程电场力做正功,电子的电势能减小了 eU,选项 C 正确;沿电场线方向电势降低,则由 K 沿直线到 A 电势逐渐升高,选项 D 错误2AD3A 据题意,粒子在偏转电场中做类平抛运动,即粒子在水平方向做匀速直线运动,则:x vt,在竖直方向做初速度为 0 的匀加速直线运动,则: y at2 ,偏转电压为12 qUx22mdv2U ,则偏转电压之比为: ( )2 ,故 A 选项正确2mdyv2qx2 U1U2 y1x22y2x12 y1y2 x2x1 184A 5.C6见解析解析 沿 ab 方向与电场强度方向建立 xOy 直角坐标系,设粒子从 a 到 c 所

9、需时间为 t,则:x v0ty at212由牛顿第二定律得 qE ma由题意可知: y R; x(1 )R12 32联立解得: qm 4 7 43 v02ER7(1)1000V (2) y x2,其中 x016解析 (1)设粒子 P 的质量为 m、带电荷量为 q,从 O 点进入匀强电场时的速度大小为 v0;由题意可知,粒子 P 在 y 轴右侧匀强电场中做类平抛运动;设从 O 点运动到 M( ,1)点所3用时间为 t0,由类平抛运动可得: x v0t0, y tqE2m02解得: v0 104m/s2在金属板 A、 B 之间,由动能定理: qUAB mv12 02解得: UAB1000V(2)设

10、 P、 Q 在右侧电场中运动的加速度分别为 a1、 a2; Q 粒子从 N(x, y)点释放后,经时间t 与粒子 P 相碰;由牛顿运动定律及类平抛运动的规律和几何关系可得6对于 P: Eq ma1对于 Q: Eq2 ma2x v0ta1t2 y a2t212 12解得: y x2,其中 x016即粒子 Q 释放点 N(x, y)坐标满足的方程为y x2,其中 x0168(1)4 E0 (2) y x (3) y3 x4解析 (1)设带电粒子出第象限电场时的速度为 v,在第象限电场中加速运动时,根据动能定理得 E0qL mv2,其中 L2m要使带电粒子通过 E 点,在第象限电场中偏转时,12竖直

11、方向位移为 y0,设水平方向位移为 x0,则 y0 ( )2,因 CEO45,即12 E1qm x0vx0 y02m,解得 E14 E0.(2)设释放点的坐标为( x, y),带电粒子出第象限电场时的速度为 v1,在第象限电场中加速运动时,根据动能定理得 E0qx mv ,要使带电粒子过 E 点,在第象限电场中偏转12 12时,竖直方向位移为 y,水平方向位移也为 y,则 y ( )2,解得 y x.12 E1qm yv1(3)如图所示为其中一条轨迹图,带电粒子从 DE 出电场时与 DE 交于 Q.进入 CDE 区域的电场后,初速度延长线与 DE 交于 G,出电场时速度的反向延长线与初速度延长线交于 P 点,设在第象限释放点的坐标为( x, y)由图可知,在 CDE 区域中带电粒子的水平位移为 y,设偏转位移为 y,则 y ( )12 E2qm yv22,而 ,其中 GP ,yy y GPNE y2NE2m,在第象限加速过程中, E0qx mv ,解得 y3 x4.12 22

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