第9章 微练33 带电粒子在电场中的运动(作业课件) -【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

微练33 带电粒子在电场中的运动 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 1.如图所示，阴极K发射的电子(初速度可视为零)经电压为U0的电场加速后，从A板上的小孔进入由A、B两平行金属板组成的电容为C的电容器中，开始时B板不带电，电子到达B板后被吸收。已知电子的电荷量为e，不计电子重力以及电子之间的相互作用，当电子不能到达B板时，下列说法错误的是( ) 梯级Ⅰ 基础练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.在这之后，任何从小孔进入电容器的电子速度第一次减为0所用的时间(从刚进入电容器时开始计时)相等 B.B板的电势和阴极K的电势相等 C.B板的电荷量为CU0 D.电子从阴极K到B板电势能一直减小 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 当电子不能到达B板时，A、B之间电势差不变，场强不变，电子刚进入电容器时开始计时，速度相同，则所用时间相等，A项正确；由能量守恒及动能定理得U0e=UABe，即φA-φB=φA-φK，B板的电势和阴极K的电势相等，B项正确；由题可知，A、B间的最大电压为UAB=U0，B板的电荷量为Q=CU0，C项正确；由能量守恒可知，电子由K到A，动能增加，电势能减少，由A到B时，动能减少，电势能增加，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(多选)(2025·太原模拟)如图所示，竖直平面内有一组平行等距的水平实线，可能是电场线或等势线。在竖直平面内，一带电小球以v0的初速度沿图中直线由a运动到b，下列判断正确的是( )  A.小球一定带负电荷 B.a点的电势一定比b点的电势高 C.从a到b，小球的动能可能减小，也可能不变 D.从a到b，小球重力势能增大，电势能也可能增大 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 带电小球在重力和静电力作用下作直线运动。若小球作匀速直线运动，则静电力方向向上，这组实线是等势线，小球所带电荷电性无法判定，a、b两点电势高低无法判定，小球由a运动到b，动能不变，重力势能增大，电势能减小；若小球作匀减速直线运 动，则静电力水平向左，这组实线是电场线，小球所带电荷电性无法判定，a、b两点电势高低无法判定，小球由a运动到b，动能减小，重力势能增大，电势能增大；小球不可能匀加速直线运 动，C、D两项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.(多选)如图所示，一电子枪发射出的电子(初速度很小，可视为零)进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为y，要使偏转位移减小，下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)( ) A.减小加速电压U0 B.减小偏转电压U C.增大偏转极板间距离d D.增大偏转电场的板长L 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 设电子进入偏转电场的速度为v0，偏转电场极板的长度为L，极板间距为d，则在加速电场中，有eU0=m，解得v0=，电子在偏转电场中，做类平抛运动，有L=v0t，y=at2，其中a==，联立以上各式可得y=，由此可知，要使偏转位移减小，可以减小偏转电压U，增大加速电压U0，增大偏转电场的极板间距d，减小偏转电场的板长L，A、D两项错误，B、C两项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.(多选)如图所示，竖直放置的、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，金属板板长为L(不考虑边界效应)。t=0时刻，位于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板向右发射的粒子，到达N板时速度大小为v0；平行M板向下发射的粒子，刚好从N板下端边缘射出。不计重力和粒子间的相互作用，则( ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.两个粒子带正电 B.两个粒子的动能增加量不相等 C.两个粒子在金属板M、N间运动的时间不相等 D.两个粒子在电场中加速度相同，均为a= 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 由于不知道M板和N板的电势高低，故不能确定两粒子的电性，A项错误；根据题意两个粒子都是从M板到达了N板，电场力对两个粒子做了相同的正功，故两个粒子的动能增加量相等，B项错 误；两个粒子在垂直M板方向上，初速度不一样，但加速度相 同，故两个粒子在金属板M、N间运动的时间不相等，C项正确；设两板间距离为d，对于平行M板向下的粒子刚好从N板下端射 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 出，在两板间做类平抛运动，有=v0t，d=at2，对于垂直M板向右的粒子，在板间做匀加速直线运动，又因两粒子在电场中加速度相同，有(v0)2-=2ad，联立解得t=，a=，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.速率 B.角速度 C.动量大小 D.动能 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6.(多选)一带正电的粒子在匀强电场中运动，从a点运动到c点的轨迹如图所示。已知该粒子运动到最高点b时速度方向与它所受电场力方向恰好垂直。不计粒子的重力。则粒子从a点运动到c点的过程中 ( ) A.粒子所经过各点的电势先降低后升高 B.粒子的动能先变小后变大 C.粒子在a点的电势能大于其在c点的电势能 D.粒子单位时间内速度的变化量不同 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据做曲线运动的物体受到的合外力总是指向轨迹的凹侧，结合题意可知粒子所受电场力的方向竖直向下，电场强度方向竖直向下，沿电场线方向电势降低，粒子所经过各点的电势先升高后降低，A项错误；粒子从a点运动到c点的过程中，电场力与速度夹角先是钝角后是锐 角，电场力对粒子先做负功后做正功，粒子的动能先变小后变大，B项正确；由题图可知，a点的电势高于c点的电势，粒子在a点的电势能大于其在c点的电势能，C项正确；粒子单位时间内速度的变化量等于粒子的加速度，根据a=可知加速度保持不变，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 7.(2025·北京模拟)如图所示，平行板电容器充电后形成一个匀强电场，大小保持不变，让质子()流先、后两次以不同初速度垂直射入电场，分别沿a、b轨迹落到极板的中央和边缘，则质子沿b轨迹运动时( )  A.加速度更大 B.运动时间更长 C.动能增量更大 D.电势能增量与沿a轨迹运动时相同 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 加速度为a=，与速度无关，所以加速度相同，A项错误；质子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则偏转距离y=at2，质子的加速度相同，由题图看出，y相同，则运动时间相同，B项错误；静电力做功为W=qEy，两次静电力做功相同，电势能的增量相同，由能量守恒定律可知，两次动能的增量相同，C项错 误，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 8.(多选)(2025·安阳模拟)如图所示，一电子沿Ox轴射入电场，在电场中的运动轨迹为OCD，已知OA=AB， 电子过C、D两点时竖直方向的分速度为vCy和vDy；电子在OC段和CD段动能变化量分别为ΔEk1和ΔEk2，则( )  A.vCy∶vDy=1∶2 B.vCy∶vDy=1∶4 C.ΔEk1∶ΔEk2=1∶3 D.ΔEk1∶ΔEk2=1∶4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 梯级Ⅱ 能力练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 由于粒子水平方向做匀速直线运动，且OA=AB，则tOC=tCD，再由vy=at得vCy∶vDy=1∶2，A项正确，B项错误；根据匀变速直线运动的推论，在OC段和CD段两个过程中竖直位移之比为1∶3，合外力做功之比为1∶3，根据动能定理，动能变化量之比为ΔEk1∶ΔEk2=1∶3，C项正确，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 9.(多选)如图所示，两平行板水平放置，板间存在匀强电场。质量相等的P、M、N三个小球一个带正电，一个带负电，一个不带电，分别从O点以相同速度水平射入电场，落点如图，则这三个小球( )  A.P带正电，M不带电，N带负电 B.到达正极板时速度大小相等 C.在电场中运动时间相等 D.在电场中的加速度大小aP<aM<aN 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 小球在平行板内做类平抛运动，水平方向有x=v0t，由于xP>xM> xN，则tP>tM>tN，C项错误；竖直方向有=at2，可得a=，在电场中的加速度大小aP<aM<aN，D项正确；小球带正电，加速度为a1==g-，小球不带电，加速度为a2=g，小球带负电，加速度为a3==g+，可得a1<a2<a3，P带正电，M不带电，N带负 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 电，A项正确；根据动能定理mg-qE=m-m，mg=m-m，mg+qE=m-m，到达正极板时速度大小vP<vM<vN，B项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.(2025·九江模拟)平行金属板A、B竖直放置，间距为d，充电后与电源分离，将一带正电粒子从A板附近由静止释放，仅在静电力的作用下从B板上小孔射出。现将极板间距变为2d，再将同一粒子从A板附近由静止释放，则( )  A.粒子射出时的速度增加为原来两倍 B.粒子运动的加速度大小不变 C.系统电势能的减少量不变 D.静电力的冲量大小不变 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据C=，C=，E=，解得E=，由电容器充电后与电源分离可得Q不变，所以E不变，则粒子所受静电力不变，由牛顿第二定律得粒子加速度不变，B项正确；根据公式v2=2ad，若将极板间距变为2d，可得粒子射出时速度变为v，A项错误；静电力做功为W=Eqd=|ΔEp|，d变为2倍，则电势能的减少量变为2倍，C项错误；静电力的冲量为I=Eqt=Δp=mv-0，速度变为v，则静电力的冲量变为倍，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 11.(2025·南阳模拟)如图所示，A、B为两块足够大的水平放置的平行金属板，间距为d，接在电压恒为U的电源上，使两板间有方向由A指向B的匀强电场，在金属板A的正中央位置有一个粒子源P，能以v0的初速度向各个方向均匀射出质量为m、带电荷量为+q的粒子，粒子所受重力、空气阻力以及粒子之间的相互作用力均可忽略不计。求： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)粒子到达金属板B时的动能Ek； 带电粒子在下落过程中只受电场力作用，由动能定理有 qU=Ek-m， 解得Ek=qU+m。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (2)若粒子的初速度方向平行于金属板A向右飞出，则打在金属板B的位置离射出点的水平位移为多少? 粒子的初速度平行金属板A，做类平抛运动，在垂直电场方向做匀速运动，在平行电场方向做初速度为零的匀加速运动，即 d=at2，其中a==， 联立解得水平位移为x=v0t=v0d。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)粒子落在金属板B上区域的面积S。 打在最边缘处的粒子，是粒子的初速度平行金属板A做类平抛运动的粒子，由于粒子运动的对称性，打在B板上的粒子的分布范围是圆形区域，圆半径r=x=v0d， 则圆面积S=πr2=。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(多选)(2025·朔州模拟)除尘器是常用的空气净化设备，保护人们的健康。生活中家用除螨除尘器深受年轻人的喜爱，而工业中常用静电除尘。某实验室设计了一种静电除尘装置，如图所示，收集箱长L=100 cm，宽b=40 cm，高h=30 cm，其前、后面板为绝缘材 料，上、下面板为金属材料，上、下两板与电压恒定为U的高压直流电源相连，带负电的尘埃如图所示均匀排入收集箱通道，当碰到下板后其所带电荷被中和，同时恰好被全部收集。不计尘埃的重力及 梯级Ⅲ 创新练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 尘埃之间的相互作用，设尘埃排放的流量一定，(流量Q=v0S，流量等于流速和截面积的乘积)，但由于受到建筑条件的限制，仅将排风管口宽度调整为b'=20 cm，则( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.调整后，上下两板间电场强度增大 B.调整后，被收集的尘埃到达集尘板的时间不变 C.为保证还能将带负电的尘埃完全收集，可只将电压增大为原来的2倍 D.为保证还能将带负电的尘埃完全收集，可只将长度增大为原来的2倍 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 由E=，调整后，U、h均未变，则上下两板间电场强度不变，A项错误；带电尘埃在矩形通道内做类平抛运动，沿电场方向上的运动规律不变，故调整后，被收集的尘埃到达集尘板的时间不变，B项正确；沿电场方向上的位移为y=at2=()2，根据Q=v0S，可得y=()2，只将电压增大为原来的2倍，可得==，只将长度增大为原来的2倍，可得==1，C项错误，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 5.中国新一代粒子研究利器“超级陶粲”装置近日正式启动，静电分析器是其重要组成部分。静电分析器的两电极之间存在如图所示的静电场，该静电场中任意一点电场方向均沿半径方向指向圆心，大小均满足E=(k为与装置有关的常数，r为该点到圆心O的距离)。某次实验中H、H粒子由入射口P进入静电分析器，分别沿轨迹Ⅰ、Ⅱ仅在电场力作用下做圆心为O的匀速圆周运动，最后从Q射出，则两粒子运动时具有相同的( ) 由电场力提供向心力可得qE=m可得，粒子运动时的动能为Ek=mv2=，其中E=，则Er=k，化简可得Ek=，且H、H粒子的电荷量q相等，质量m不相等，故两粒子运动时具有相同的动能，根据v==，ω=，p=，可知两粒子运动时的速率、角速度、动量都不相同，D项正确。 $$