1、1带电粒子在电场中的运动高考频度: 难易程度:(2018河北省衡水中学高三二十模考试)如图所示,一个竖直放置的平行板电容器,充电后,左板上电荷量为 Q,板间可看成匀强电场。一个带电荷量为 q 的油滴,从 O 点以速度 射入板间, v 的方向与电场线成 角,已知油滴的质量为 m,测得油滴到达运动轨迹的最高点时,它的速度大小又为 v,并恰好垂直打到平行板上,则以下说法中正确的是A油滴最后打在左板上B最高点处(设为 N)与 O 点的电势差为C板间的电场强度D如果两板间距离变小, O 到右板的距离不变,则最高点处(设为 N)的位置不变【参考答案】BD【试题解析】因油滴到达最高点 N 时速度大小为 v,
2、方向水平,对 O N 过程用动能定理有WG+W 电 =0,所以电场力一定做正功,油滴带负电,则最高位置一定在 O 点的右上方,即垂直打到右板上,A 错误。B、对油滴,在水平方向,由动能定理得: qUNO=mgh,在竖直方向上油滴做初速为 vsin 的竖直上抛运动,则有( vsin )2=2gh,即: ,故B 正确。油滴由 的运动时间为 ,水平方向的位移,电场强度大小 ,故 C 错误。因最高点 N 与出发点 O 的电势差 与场强无关,故改变电场强度而 O 点到右板的距离不变, N 点的位置不变,则 D 正确。2【知识补给】处理带电粒子在电场中运动的常用技巧(1)微观粒子(如电子、质子、 粒子等)
3、在电场中的运动,通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化。(2)普通的带电体(如油滴、尘埃、小球等)在电场中的运动,除题中说明外,必须考虑其重力及运动中重力势能的变化。某电场的电场线分布如图实线所示,一带电粒子在电场力作用下经 A 点运动到 B 点,运动轨迹如虚线所示。粒子重力不计,则粒子的加速度、动能、电势能的变化情况是A若粒子带正电,其加速度和动能都增大,电势能增大B若粒子带正电,其动能增大,加速度和电势能都减小C若粒子带负电,其加速度和动能都增大,电势能减小D若粒子带负电,其加速度和动能都减小,电势能增大图中虚线是某电场中的一簇等势线。两个带电粒子从 P 点均沿等势线的切线方向射入电场,
4、粒子运动的部分轨迹如图中实线所示。若粒子仅受电场力的作用,下列说法中正确的是A a、 b 两点的电场强度大小关系 EaUbC粒子从 P 运动到 a 的过程中,电势能增大3D粒子从 P 运动到 b 的过程中,动能增大如图为某一电场的电场线, M、 N、 P 为电场线上的三个点, M、 N 是同一电场线上两点。下列判断正确的是A M、 N、 P 三点中 N 点的场强最大B M、 N、 P 三点中 N 点的电势最高C负电荷在 M 点的电势能大于在 N 点的电势能D正电荷从 M 点自由释放,电荷将沿电场线运动到 N 点如图所示,两平行金属板水平放置,板长为 L,间距为 d,板间电压为 U,一个不计重力
5、的电荷量为 q 的带电粒子以初速度 v0沿两板的中线射入,恰好沿下板的边缘飞出,粒子通过平行金属板的时间为 t,则A在前 时间内,电场力对粒子做的功为B在前 时间内,电场力对粒子做的功为C在粒子下落的前 和后 过程中,电场力做功之比为 1:2D在粒子下落的前 和后 过程中,电场力做功之比为 1:1(2018天津市十二区县重点学校)如图所示,平行金属板 A、 B 在真空中水平正对放置,板长为 ,分别带等量异号电荷。质量为 、电量为 的带正电的粒子(不计重力4)以某一速度从 点垂直电场的方向射入电场,最后从 点射出,射出时速度大小为 ,方向与初速度方向的夹角为 。则带电粒子在两极板间运动的时间 =
6、_, 、 两点间的电势差 =_。(2018江苏省宿迁市)如图,在 xOy 平面的第一象限内有平行于 y 轴的有界匀强电场 ,方向沿 y 轴正方向;第四象限有一匀强电场 ,一质量、电荷量 的带电粒子,从 P 点以初速度大小,垂直 y 轴方向射入电场 中,粒子偏转后经过 x 轴上 A 点进入第四象限,并沿直线运动的最大距离 ,已知 , ,不计粒子重力,求:(1)粒子的带电性质和粒子在第一象限的加速度大小;(2)粒子从 A 点运动到 B 点的时间;(3)第四象限的匀强电场 大小和方向。【参考答案】5A 电场线的疏密反应了场的强弱, N 点处电场线最密,所以 N 点场强最大,故 A 正确;顺着电场线的
7、方向,电势降低,所以 M 点的电势最高,故 B 错误;根据 Ep=q , M PN可知,负电荷在 M 点电势能小于在 N 点的电势能,故 C 错误;在 M 点静止释放,正电荷在电场力的作用下运动,但是运动轨迹并不是电场线,故 D 错误。【名师点睛】解答此题的关键是知道电场线的特点:电场线的疏密反应了场的强弱;顺着电场线的方向,电势降低。判断电势能的大小也可通过电场力做功来判断:电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加。BD 设 粒 子 在 前 时 间 内 和 在 后 时 间 内 竖 直 位 移 分 别 为 y1、 y2, 由 y= at2和 匀 变速 直 线 运 动 的 推 论 可 知 y1:y2=1:3, 得 y1= d, y2= d, 则 在 前 时 间 内 , 电 场 力 对 粒 子 做的 功 为 W1=q U= qU, 在后 时间内,电场力对粒子做的功为 W2=q U= qU,故 A 错误,B 正确;根据 W=qEy 可得,在粒子下落前 和后 的过程中,电场力做功之比为 1:1,故 C 错误,D 正确。粒子的水平速度为 ,则带电粒子在两极板间运动的时间 ,根据6动能定理: ,解得 。带电粒子从 A 到 B 做匀减速直线运动,设运动时间为 t2(3)带电粒子从 A 运动到 B 过程中,设加速度为 a2