知识点68：带电粒子(体)在电场中的直线运动 基础版-2024届高考物理一轮复习讲义及对应练习

知识点68：带电粒子(体)在电场中的直线运动 【知识思维方法技巧】 （1）带电粒子(体)在电场中重力的处理方法： ①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量) ②带电体：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。 （2）带电粒子(体)做直线运动的条件： ①粒子所受合外力F合＝0，粒子静止或做匀速直线运动。 ②粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做变速直线运动，用动能定理qU＝mv2－mv求解。若电场为匀强电场，则带电粒子做匀变速直线运动，用动力学观点a＝，E＝，v2－v＝2ad或动能定理qU＝mv2－mv。 考点一：带电粒子在电场中的直线运动 题型一：带电粒子在匀强电场中的直线运动 【典例1基础题】如图所示，当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞．现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0×107 m/s.已知加速电场的场强为1.3×105 N/C，质子的质量为1.67×10－27 kg，电荷量为1.6×10－19 C，则下列说法正确的是(　 　) A．加速过程中质子电势能增加 B．质子所受到的电场力约为2×10－15 N C．质子加速需要的时间约为8×10－6 s D．加速器加速的直线长度约为4 m 【典例1基础题对应练习】如图所示，在虚线AB两侧存在方向相反的两个匀强电场，场强大小分别为E1、E2.一质量为m、带电荷量为q的微粒从P点由静止开始，在电场力作用下沿直线在P、Q两点间往返运动，P、Q点到虚线AB的距离分别为d1、d2，且d1＝2d2，不计带电微粒的重力． (1)求的值； (2)若带电微粒从P点运动到Q点的时间为t0，求它从P点到虚线AB的时间． 题型二：带电粒子在平行板电容器中的直线运动 【典例2基础题】如图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是(　　) A．两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大 B．两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大 C．与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关 D．以上解释都不正确 【典例2基础题对应练习】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 题型三：带电粒子在交变电场中的直线运动 【知识思维方法技巧】 （1）常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等． （2）粒子可以做单向直线运动和做往返直线运动。 （3）解题技巧： ①按周期性分段研究，化变为恒。 ②抓住运动具有周期性和对称性的特征，将a－t图像v－t图像 【典例3基础题】（多选）如图甲所示，A、B是一对平行金属板。A板的电势φA＝0，B板的电势φB随时间的变化规律如图乙所示。现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内，电子的初速度和重力的影响均可忽略，则(　 　 ) A．若电子在t＝0时刻进入的，它可能不会到达B板 B．若电子在t＝时刻进入的，它一定不能到达B板 C．若电子在t＝时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后穿过B板 D．若电子在t＝时刻进入，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后穿过B板 【典例3基础题对应练习】匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示，当t＝0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子(带正电)，设带电粒子只受静电力的作用，则下列说法中正确的是(　　) A．带电粒子将始终向同一个方向运动 B．2 s末带电粒子回到原出发点 C．3 s末带电粒子的速度不为零 D．0～3 s内，静电力做的总功为零 考点二：带电体在电场中的直线运动 题型一：带电体在匀强电场中的直线运动 类型一：匀强电场模型 【典例1a基础题】（多选）如图所示，一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E、区域足够大的匀强电场中，以初速度v0沿ON在竖直面内做匀变速直线运动．ON与水平面的夹角为30°，重力加速度为g，且mg＝Eq，则(　 　) A．电场方向竖直向上 B．小球运动的加速度大小为g C．小球上升的最大高度为 D．若小球在初始位移的电势能为