2023届高考物理二轮复习学案 带电粒子在电场中的运动

（2023届高三物理二轮学案） 专题三 电场和磁场 第二讲 带电粒子在电磁场中的运动 第一课时　带电粒子在电场中的运动 本考点是历年高考的主干和重点，带电粒子在电场中的运动有两种情况：一是直线运动，主要考查运动学规律和动能定理；二是偏转运动，主要应用运动的合成与分解来解决。考生失分的原因主要有两种：一是不能正确分析带电粒子的受力情况，如是否考虑重力，电场力方向判断不清；二是对带电粒子在电场中的运动过程分析错误。建议对本考点重点攻坚。 (一)带电粒子在电场中做直线运动的解题思路 (二)利用“两个分运动”求解带电粒子在电场中的偏转问题 1．把偏转运动分解为两个独立的直线运动——平行于极板的匀速直线运动，L＝v0t；垂直于极板的匀加速直线运动，a＝，vy＝at，偏转距离y＝at2，速度偏转角tan θ＝。 2．根据动能定理，带电粒子的动能变化量ΔEk＝ Uq。 (三)分时分段处理带电粒子在交变电场中的运动 当粒子平行电场方向射入时，粒子可做周期性的直线运动，当粒子垂直于电场方向射入时，沿初速度方向的分运动为匀速直线运动，沿电场方向的分运动可能具有周期性。 典型例题 1．（多选）如图所示，一带电荷量为q的带电粒子以一定的初速度由P点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直。粒子从Q点射出电场时，其速度方向与电场线成30°角。已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，不计重力作用，设P点的电势为零。则下列说法正确的是(　　) A．带电粒子带负电 B．带电粒子在Q点的电势能为－Uq C．此匀强电场的电场强度大小为E＝ D．此匀强电场的电场强度大小为E＝ 2．（多选）如图所示，板长为L的平行板电容器与一直流电源相连接，其极板与水平面成30°角；若带电粒子甲、乙由图中的P点射入电容器，分别沿着虚线1和2运动(虚线1为水平线，虚线2为平行且靠近上极板的直线)。下列关于带电粒子的说法正确的是(　　) A．两粒子均做匀减速直线运动 B．两粒子电势能均逐渐增加 C．两粒子机械能均守恒 D．若两粒子质量相同，则甲的电荷量一定比乙的电荷量大 3.（多选）如图所示，质子(11H)、氘核(12H)和α粒子(24He)都沿平行板电容器的中线OO′方向，垂直于电场线射入两极板间的匀强电场中，射出后都能打在同一个与中线垂直的荧光屏上，使荧光屏上出现亮点。粒子重力不计。下列推断正确的是(　　) A．若它们射入电场时的速度相同，在荧光屏上将出现3个亮点 B．若它们射入电场时的动能相等，在荧光屏上将只出现1个亮点 C．若它们射入电场时的动量相同，在荧光屏上将出现3个亮点 D．若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场，在荧光屏上将只出现1个亮点 4、（多选）如图甲所示，两平行金属板A、B放在真空中，间距为d，P点在A、B板间，A、B板间的电势差U随时间t的变化情况如图乙所示，t＝0时，在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子，当t＝2T时，电子回到P点。电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，下列说法正确的是(　　) A．U1∶U2＝1∶2 B．U1∶U2＝1∶3 C．在0～2T时间内，当t＝T时电子的电势能最小 D．在0～2T时间内，电子的电势能减小了 巩固练习 5.（多选）如图所示，P、Q为两个等量的异种电荷，以靠近电荷P的O点为原点，沿两电荷的连线建立x轴，沿直线向右为x轴正方向，一带正电的粒子从O点由静止开始仅在电场力作用下运动到A点，已知A点与O点关于P、Q两电荷连线的中点对称，粒子的重力忽略不计。在从O点到A点的运动过程中，下列关于粒子的运动速度v和加速度a随时间的变化、粒子的动能Ek和运动径迹上电势φ随位移x的变化图线可能正确的是(　　) 6、如图所示，一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子(不计重力)，以初动能Ek0从MN连线上的P点水平向右射出，在大小为E、方向竖直向下的匀强电场中运动。已知MN与水平方向成45°角，则粒子到达MN连线上的某点(未画出)时(　　) A．所用时间为 B．动能为3Ek0 C．若P点的电势为0，则该点电势为 D．若仅增大初速度，速度与竖直方向的夹角不变 7、如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板M、N间存在匀强电场，板长为L(不考虑边界效应)。t＝0时刻，M板中点处的粒子源发射两个速度大小为v0的相同粒子，垂直M板向右的粒子，到达N板时速度大小为v0；平行M板向下的粒子，刚好从N板下端射出。不计重力和粒子间的相互作用，则(　　) A．M板电势高于N板电势 B．两个粒子的电势能都增加 C．粒子在两板间的加速度为a＝ D．粒子从N板下端射出的时间t＝ 8.在一圆柱形区域内有匀强电场，圆柱的横截面是以O为圆心、半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示，质量为m、电荷量为q(q＞0)的带电粒子在纸面