特色练 第10练 带电粒子在电场中的运动（Word练习）-【优化指导】2024高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（老教材）

第10练　带电粒子在电场中的运动 [母题探源]—高考真题指明热点 1．(2021·全国乙卷)(多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(＋q，m)、(＋q，2m)、(＋3q，3m)、(－q，m)，它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与y轴平行，不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是(　　) AD　解析：带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，加速度为a＝，由类平抛运动规律可知，带电粒子在电场中运动的时间为t＝，离开电场时，带电粒子偏转角的正切值为tan θ＝＝＝，因为四个带电的粒子的初速度相同，电场强度相同，极板长度相同，所以偏转角只与比荷有关，前面三个带电粒子带正电，最后一个带电粒子带负电，所以一个粒子与另外三个粒子的偏转方向不同；(＋q，m)粒子与(＋3q，3m)粒子的比荷相同，所以偏转角相同，轨迹相同，且与(－q，m)粒子的比荷也相同，所以(＋q，m)、(＋3q，3m)、(－q，m)三个粒子偏转角相同，但(－q，m)粒子与前两个粒子的偏转方向相反；(＋q，2m)粒子的比荷比(＋q，m)、(＋3q，3m)粒子的比荷小，所以(＋q，2m)粒子比(＋q，m)、(＋3q，3m)粒子的偏转角小，但都带正电，偏转方向相同。A、D正确。 2．(2022·北京卷)如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子的重力。 (1)求带电粒子所受的静电力的大小F； (2)求带电粒子到达N板时的速度大小v； (3)若在带电粒子运动距离时撤去所加电压，求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。 答案：(1)q　(2)　(3) 解析：(1)两极板间的场强E＝ 带电粒子所受的静电力F＝qE＝q。 (2)带电粒子从静止开始运动到N板的过程，根据功能关系有qU＝mv2 解得v＝。 (3)设带电粒子运动距离时的速度大小为v′，根据功能关系有F·＝mv′2 带电粒子在前距离做匀加速直线运动，后距离做匀速运动，设用时分别为t1、t2，有＝t1，＝v′t2 则该粒子从M板运动到N板经历的时间 t＝t1＋t2＝。 [衍生演练]—名校模拟引领趋势 3．(2023·安徽合肥模拟)如图所示，在立方体的塑料盒内，其中AE边竖直，质量为m的带正电小球(可看作质点)，第一次小球从A点以水平初速度v0沿AB方向抛出，小球在重力作用下运动恰好落在F点。M点为BC的中点，小球与塑料盒内壁的碰撞为弹性碰撞，落在底面不反弹。则下列说法正确的是(　　) A．第二次将小球从A点沿AM方向，以v0的水平初速度抛出，撞上FG的中点 B．第二次将小球从A点沿AM方向，以v0的水平初速度抛出，落在H点 C．若又在空间增加沿AD方向的匀强电场，第三次将小球从A点沿AB方向水平抛出，要使小球落在G点，初速度为v0 D．若又在空间增加沿AD方向的匀强电场，第三次将小球从A点沿AB方向水平抛出，要使小球落在G点，电场力大小为2mg B　解析：设立方体边长为l，从A点沿AB方向平抛落在F点，竖直方向为自由落体，则l＝gt，运动时间为t1＝，水平方向为匀速直线运动则l＝v0t1，可知初速度为v0＝，从A点沿AM方向，以v0水平初速度抛出，经历时间t2＝＝＝，将与面BCGF碰撞，碰撞前后竖直向下的速度不变，平行于面BCGF的速度也不变，垂直于面BCGF的速度反向，再经历时间落到地面恰好打在H点，A错误，B正确；加了沿AD方向的匀强电场，从A点沿AB方向水平抛出，不改变AB方向的匀速运动，也不改变竖直方向的自由落体运动，而平行AD方向上做匀加速直线运动，若要打到G点，则抛出的初速度不变，仍为v0，C错误；AD方向上有l＝at，代入上述公式解得a＝g，所以电场力为F电＝mg，D错误。 4．(2023·河北保定二模)(多选)汤姆孙发现电子的装置示意图如图所示，两块水平正对放置的平行金属板，板长为L，两板间距以及板右端到屏的距离均为L，OO′为垂直于屏的极板的中心轴线。一电子从O点以水平初速度v0射入两板间，若在两极板间加大小为U的电压，电子从A点射出极板，最终打在屏上B点。已知O′B的距离为L，下列说法正确的是(　　) A．OA在竖直方向的距离为 B．OA在竖直方向的距离为 C．电子的比荷为 D．电子的比荷为 BC　解析：设电子在A点的速度vA与水平方向的夹角为θ，则tan θ＝2·，其中xOA为OA在水平方向的距离L，yOA为OA在竖直方向的距离，在竖直方向有yOA＋yAB＝L tan θ＋L tan θ＝L，解得tan θ＝，可知yOA＝，故A错误，B正确；电子射出电场时，在垂直于板面方向偏移的距离为yOA＝··，解得电子的比荷＝＝，故C正确，D错误。 5．(2023·北京东城模拟)在x