第10章 专题探究4 带电体在不同类型电场中的运动-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(人教版2019) 江苏专用

专题探究4带电体在不同类型电场中的运动 题型1带电体在复合场中的运动 1.如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板 与水平面夹角为0，极板间距为d,带负电的 微粒质量为m、带电量为q,从极板M的左边 A.小球水平位移x2与x的比为4：1 缘A处以初速度，水平射入，沿直线运动并 B.小球水平位移x2与x,的比为2：1 从极板N的右边缘B处射出，则 ( C.小球落到B点时的动能为32J A微粒到达B点时动能为 D.小球从M点运动到B点的过程电场力做 功为32J B.微粒的加速度大小等于gsin0 题型2带电体在组合场中的运动 C.微粒从A点到B点的过程电势能减少mg cos 8 4.在真空中上、下两个区域均有竖直向下的匀 强电场(E,<E2),其电场线分布如图所示.有 D.两极板的电势差Uv= mgd 90s0 一带负电的微粒，从上边区域沿平行于电场 线方向以速度，匀速下落，并进入下边区域 (该区域的电场足够广)，在如图所示的速 度一时间图像中，符合粒子在电场内运动情 况的是（以方向为正方向） () (第1题) (第2题) 2.质量为m的小球带电荷量为+g,由长为L的 绝缘绳系住，在水平向右、场强为E的匀强电 场中最初静止于A点，如图所示，已知9= 60°，为了让小球在竖直平面内做完整的圆周 运动，则小球在A点的初速度大小至少为 B ( 5.如图，区域1、Ⅱ有两个相邻的竖直匀强电 A.√2gL B.5gL 场，方向相反，竖直虚线为电场边界，区域Ⅱ C.8gL D.10gL 的电场强度是区域I的2倍带电粒子以某一 3.(2023·广东广州一一三中质检)在电场方向 初速度从A点在纸面内垂直于左边界进入区 水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点 域I,经过一段时间后，从区域Ⅱ右边界上的 竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球 B点（未画出）垂直于电场方向穿出，粒子重 运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M 力不计，则 ( 为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为8J, 在M点的动能为6J,不计空气的阻力，则下 列判断正确的是 () 必修第三册学霸040 A.粒子从A点运动到B点电场力一直 T A.I= 时刻进人电场的电子，在两板间运动 做正功 8 B.A、B两点的连线与电场线垂直 d 时最大侧位移为 C.粒子在A、B两点处动能相等 16 D.粒子穿过两电场区域时间相等 T B.1=一时刻进入电场的电子，在两板间运动 4 6.如图所示，竖直平面内存在着两个方向竖直 向上的相同带状匀强电场区，电场区的高度 时最大侧位移为 和间隔均为d,水平方向足够长，一个质量 C.所有电子在两板间运动的时间都为T 为m,电荷量为+q的小球以初速度o在距离 D.所有电子离开电场时的动能都相同 电场上方d处水平抛出，不计空气阻力，则下 8.(2023·四川树德中学质检)如图甲所示，在真 列各种说法中错误的是 空中有水平放置的两个平行、正对金属平板， 板长为L,两板间距离为d,在两极板间加一交 电海区 变电压如图乙，质量为m,电荷量为e的电子以 速度，从两极板左端中点沿水平方向连续均 电场区 匀地射入两平行板之间.若电子经过两极板间 A.小球在水平方向一直做匀速直线运动 的时间相比交变电流的周期可忽略不计，不考 B.小球在电场区可能做直线运动 虑电子间的相互作用，说法错误的是() C.若场强大小为m唱，小球经过两电场区的时 间相等 D.若场强大小为2mg,小球经过两电场区的 00.10.20.30.4 9 乙 时间相等 md'v2 A.当U.< 题型3带电体在交变电场中的运动 时，所有电子都能从极板的右 7.如图所示，一对平行金属板长为L,两板间距 端射出 为d,两板间所加交变电压为Us,交变电压的 B.当Un= 时，有电子从极板右端射出 2md'v2 周期T=上质量为m、电荷量为e的电子从 的时间与无电子从极板右端射出的时间之 平行板左侧以速度。沿两板的中线持续不断 比为1：2 地进入平行板之间，已知所有电子都能穿过 C.当Um ml' -时，有电子能从极板的右端 平行板，且最大偏距的电子刚好从极板的边 el 缘飞出，不计重力作用.下列说法正确的是 射出 D.当U.=2m 一时，有电子从极板右端射 er 出的时间与无电子从极板右端射出的时间 B 之比为1(2-1)》 第十章学霸041专题探究4带电体在不同类型电场中的运动 等于g,方向竖直向上，根据运动学公式，经过第一个无电场区 2听，，经过第一个电场区d=山2时，=联立 1.D解析：对微粒受力分析如图.由题分 析可知，微粒做匀诚速直线运动，动能减 解得1=2,2=0，接下来小球的运动重复前面的过程，即每次通过 0 无电场区都是自由落体运动，每次通过电场区都是末速度为零的 小，故A错误：由题分析可知m日=mm mg 匀减速直线运动，因此.小球经过两电场区的时间相等，故D正确 得a=gtam日.故B错误：微粒从A点到B 故选C 点的过程电场力做负功，电势能增加 g 1D折：A,{时选人电场的电子，在1一时刻测位移量 Bng·m故C错误：由以上分析可知微粒的电势能增加 sin 0 cos 0' 大最大制位移为y=2x2x（）广-2x宁（）- 量4Eamg 。·又△E=U.得到两极板的电势差Uw一s2·故 D正确.故选D 1=0时刻进人电场的电子的位移提大号=4子（仔）广 2.D解析：小球做圆周运动的等效最高点与A点关于圆心对称.当 17 小球在等效最高点且速度最小时，绳子的拉力为零，此时的合力 2T,联立求得y=64,A错误：B.1=4 时刻进入电场的电子 37T 1 Ps8。=2g:根据牛餐第二定体得2me=,解得 在1=时刻侧位移最大，最大侧位移为1=2×22=2× √2g,从等效最高点到等效最低点，由动能定理可得2mg·2= (仔)广=石户，=0时刻进人电场的电子的位移最大号=4以 1 2m-2m2,解得，=√0L,放ABC错误，D正确放迹D （）广r展立求得 16,B错误：C电子在平行 3.C解析：AB.将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解，水平分 运动为初速度为零的匀加速直线运动，竖直分运动为竖直上抛运 极板的方向上做匀速直线运动，时间为= 人=2T.C错误：D.电子 动，根据对称性，可知小球从A到M与从M到B的时间相等，面水 进入电场后做类平抛运动，不同时刻进人电场的电子竖直方向分 平方向为初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等的时间间隔 速度图像如图，所有电子离开电场时竖直方向分速度为？，=0，速 内位移之比为1：3，则小球水平位移x2与1的比为3：1.AB错 度都等于，动能都相同，D正确.故选D 误：CD.物休从A到M水平方向恒力做功W,=Fx,=6J.则从A到 B,WF=F(x1+x)=4F,=24】,根据能量守恒可知小球到达B点时 的动能为Ea=E0+W'=8J+24J=32J.C正确，D错误故选C 4.C解析：微粒在上面的电场中匀速下落，受重力和电场力平衡，进 人下面电场，电场力变大，根据牛顿第二定律，微粒具有向上的加 速度，所以微粒做匀减速运动到速度为0，又返回做匀加速直线运 动，进人上面的电场又做匀速直线运动，速度大小仍然等于故 8B解析：两板间电压为U。时，由牛顿第二定律可得 =ma. C正确，ABD错误故选C. 电子做类平抛运动，在水平方向上=， 5.C解析：由题意知，粒子在B点速度垂直于电场方向，所以从A到 B的过程中在竖直方向先加速后减速，故电场力先做正功后做负 在竖直方向上y2, 功，故A错误：粒子从A到B在竖直方向发生了位移故AB的连线 与电场方向不垂直，故B错误：粒子在水平方向一直做匀速直线运 联立可得，当)产了时，即电子给好从极板边缘飞出。 动，所以在A,B两点处动能相等，故C正确：在区域I内由牛顿第 此时儿.m 二定律得，. ,离开区域I时由速度公式得书，=，在区城Ⅱ 当U< 时，所有电子都能从极板的右端射出，A正确，不 内由牛顿第二定律得治由速度公式得5，因，：2 符合题意： 所以=21=，故D错误.故选C. &当儿=2m e/2 时。一个周期内有兮的时间电压低于临界电压 6.C解析：将小球的运动沿者水平方向和竖直方向进行分解，水平 产，因此有电子从极板右端射出的时阿与无电子从极板右端射 md 方向不受外力，故小球在水平方向一直以速度做匀速直线运动， 故A正确：小球在电场区时，受到竖直向下的重力和竖直向上的电 出的时间之比为1：1.B错误，符合题意： 场力，若电场力与重力大小相等，二力平衡，小球能做匀速直线运 C当m 时，有部分电子能从极板的右端射出，C正确，不符 动，故B正确：若场强大小为唱，则电场力等于mg,在电场区小球 合题意： 所受的合力为零，在无电场区小球做匀加速运动，故经过每个电场 n当Un=2m 二时。一个周期内有二的时间电压低于临界电压 区时小球匀速运动的速度均不等，因而小球经过每一电场区的时 间不等，故C错误：当场强大小为2时，电场力大小等于2mg.在 md-g? 因此有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射 电场区小球所受的合力大小等于mg,方向竖直向上，加速度大小 出的时间之比为1：(2-1)，D正确，不符合随意：故选 参考答案学霸19