专题01 带电粒子在匀强电场中运动分析-2020高考物理电学难点解析之带电物体在场中运动

《2020高考物理电学难点解析之带电物体在场中运动》 专题01 带电粒子在匀强电场中运动分析 【方法总结】 本专题处理带电粒子在匀强电场中运动问题，涉及的解题方法主要有： 1． v0与E垂直时，用平抛运动规律类比处理：运动的分解 条件分析 带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场 运动性质 匀变速曲线运动(类似于平抛运动) 处理方法 分解成沿电场和垂直于电场的两个直线运动 (1)沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间t＝ (2)沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝＝＝ (3)离开电场时的偏移量y＝ 沿电场方向分速度at2＝ (4)速度偏向角：tan φ＝。＝； 位移偏向角：tan θ＝＝＝ 2. v0与E平行时，可用牛顿第二定律和运动学公式求解：a＝＝2ax，－v，v，E＝ ， 3．v0与E不垂直也不平行时，用动能定理处理。涉及功能问题时可用，偏转时电场力做的功是W＝qEy(y为偏移量)或W＝qU=，当然，以上两种情况也可以根据解题方便灵活选用动能定理解决。mvmv2－ 【精选试题解析】 1.（多选）如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平，两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等。现同时释放a、b，它们由静止开始运动，在随后的某时刻t，a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面，a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是( ) A. a的质量比b的大 B. 在t时刻，a的动能比b的大 C. 在t时刻，a和b的电势能相等 D. 在t时刻，a和b的动量大小相等 2. 如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l，在正极板附近有一质量为M、电荷量为q(q>0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m、电荷量为－q的粒子．在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距l的平面．若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M∶m为(　　) A．3∶2 B．2∶1 C．5∶2 D．3∶1 3. 如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成45°角，上极板带正电．一电荷量为q(q＞0)的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出．不计重力，极板尺寸足够大，若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为(　　) A. D． C. B． 4. 如图所示，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点．已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60°；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°.不计重力．求A、B两点间的电势差． 5. 如图所示，质量为m，电荷量为e的电子，从A点以速度v0垂直于电场方向射入一个电场强度为E的匀强电场中，从B点射出电场时的速度方向与电场线成120°角，电子重力不计．求： (1)电子在电场中的加速度大小a及电子在B点的速度大小vB； (2)A、B两点间的电势差UAB； (3)电子从A运动到B的时间tAB. 6. 2018年，人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生，这种引擎不需要燃料，也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极 、 之间的匀强电场（初速度忽略不计）， 、 间电压为 ，使正离子加速形成离子束，在加速过程中引擎获得恒定的推力。单位时间内飘入的正离子数目为定值，离子质量为 ，电荷量为 ，其中 是正整数， 是元电荷。 （1）若引擎获得的推力为 ，求单位时间内飘入 、 间的正离子数目 为多少； （2）加速正离子束所消耗的功率 不同时，引擎获得的推力 也不同，试推导 的表达式； （3）为提高能量的转换效率，要使 尽量大，请提出增大 的三条建议。 7. 如图，如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为φ(φ＞0)。质量为m，电荷量为q(q＞0)的粒子自G 的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。 (1)求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小； (2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？ 8. 如图所示，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行．a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行．一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb.不计重力，求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能． 9. 如