专题过关创新练(10) 带电粒子在电场中的运动（Word练习）-【艺术生百日冲刺】2026高考物理艺术生基础生文化课成功方案

[基础保分练] 1．(2025·广东肇庆质检)示波管原理图如图甲所示．它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空．如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，产生一个亮斑如图乙所示．若板间电势差UXX′和UYY′随时间变化关系图像如丙、丁所示，则荧光屏上的图像可能为(　　) 【解析】　UXX′和UYY′均为正值，电场强度方向分别由X指向X′，Y指向Y′，电子带负电，所受静电力方向与电场强度方向相反，所以电子分别向X、Y方向偏转，可知A正确． 【答案】　A 2．(多选)(2025·泉州期中)如图所示，A、B是一对中心有孔的圆盘，它们间有一定的电势差UAB.一电子(不计重力)以一定初动能Ek0进入A圆盘中心，速度水平向右为正方向，那么电子飞出圆盘中心过程中的速度—时间图像判断正确的(　　 ) A．如果初动能Ek0＝600 eV，UAB＝800 V时，运动—速度—时间图像可能是图像③ B．如果初动能Ek0＝600 eV，UAB＝－800 V时，运动—速度—时间图像可能是图像③ C．如果初动能Ek0＝600 eV，UAB＝800 V时，运动—速度—时间图像可能是图像② D．如果初动能Ek0＝600 eV，UAB＝－800 V时，运动—速度—时间图像可能是图像① 【解析】　AC.如果初动能Ek0＝600 eV，UAB＝800 V时，A板电势高于B板电势，电场方向向右，电子受到的电场力向左，则电子在电场中做匀减速运动，由于UAB＞600 V，若A、B之间的距离足够大，则电子速度减至零后向左做匀加速运动，运动—速度—时间图像是图像③；若A、B之间的距离比较小，则电子将从B板小孔射出，运动—速度—时间图像是图像②，故AC正确；BD.如果初动能Ek0＝600 eV，UAB＝－800 V时，B板电势低于A板电势，电场方向向左，电子受到的电场力向右，则电子在电场中做匀加速运动，运动—速度—时间图像是图像①，故B错误，D正确． 【答案】　ACD 3．一匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示．在该匀强电场中，有一个带电粒子于t＝0时刻由静止释放，若带电粒子只受静电力作用，则下列说法中正确的是(　　 ) A．带电粒子只向一个方向运动 B．0～2 s内，静电力所做的功等于零 C．4 s末带电粒子回到原出发点 D．2.5～4 s内，静电力的冲量等于零 【解析】　由牛顿第二定律可知，带电粒子在第1 s内的加速度大小a1＝，第2 s内加速度大小a2＝，则a1＝a2，因此粒子先加速1 s再减速0.5 s速度变为零，接下来的0.5 s将反向加速运动，A错误；0～2 s内，带电粒子的初速度为零，但末速度不为零，由动能定理可知，静电力所做的功不为零，B错误；带电粒子运动的v－t图像如图所示，v－t图像中图线与时间轴围成的图形的“面积”表示带电粒子的位移，由图像可以看出，前4 s内的位移不为零，所以带电粒子不会回到原出发点，C错误；2.5～4 s内，静电力的冲量为I＝2qE0×0.5 s＋(－qE0)×1 s＝0，D正确． 【答案】　D 4．(多选)(2025·洛阳模拟)如图所示，AC是圆O的一条水平直径，BD是竖直方向的另外一条直径，M点是圆上的点，OM连线与OC的夹角为60°，该圆处于方向与圆面平行的匀强电场中．将带正电量为q、质量为m的油滴从圆心O点以相同的初动能Ek0射出，射出方向不同时，油滴可以经过圆周上的所有点．在这些点中，经过C点时油滴的动能最小且为，已知重力加速度的大小为g，匀强电场的场强E＝，那么(　　 ) A．电场线与MO垂直且B点电势高于C点电势 B．油滴经过B点动能为Ek0 C．油滴经过A点时的动能为Ek0 D．油滴经过CD连线中点时的动能为Ek0 【解析】　A．从O经过C点时油滴的动能最小且为，则C点为复合场的等效最高点，则油滴在复合场中受到的合力方向如图所示： 则有：F合＝qE cos θ，qE sin θ＝mg，由题意可知：E＝，联立解得：F合＝mg，θ＝30°，则电场线的方向如图所示．由几何关系可知，MO与电场线垂直，B点电势低于C点电势，故A错误；B.油滴经过B点时，位移的方向与合外力垂直，所以合外力不做功，所以油滴的动能不变，故B错误；C.油滴从O经过C点时，电场力做负功，由动能定理可得：－F合·L＝EkC－Ek0，从O经过A点时：F合·L＝EkA－Ek0，联立解得油滴经过A点时的动能为：EkA＝Ek0，故C正确；D.油滴经过CD连线中点时的动能等于粒子经过OC中点的动能，由动能定理有：－F合×L＝Ek中－Ek0，联立C选项的表达式，解得：Ek中＝Ek0，故D正确． 【答案】　CD [考能提分练] 5．(2025·成都一诊)如图所示，M、N是两块水平放置的平行金属板，R0为定值电阻，R1和R2为可变电阻，开关S闭合．质量为m的带负电荷的微粒(不计重力)从P点以水平速度v0射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点．若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度v0射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是(　　 ) A．保持开关S闭合，增大R1粒子打在O点左侧 B．保持开关S闭合，增大R2粒子打在O点左侧 C．断开开关S，M极板稍微上移，粒子打在O点右侧 D．断开开关S，N极板稍微下移，粒子打在O点右侧 【解析】　A．保持开关S闭合，R0两端的电压为U0＝·R0，增大R1，U0将减小，电容器板间电压减小，板间场强减小，粒子受到电场力减小，加速度减小，由＝at2和x＝v0t得水平位移为x＝v0，水平位移将增大，故粒子打在O点右侧，故A错误；B.保持开关S闭合，增大R2，不会影响电阻R0两端的电压，粒子的受力情况不变，运动情况不变，故粒子仍打在O点，故B错误；C.断开开关S，平行板电容器带电量不变，根据E＝，结合C＝及C＝可得E＝，则电容器板间电场强度不变，故粒子的加速度不变，M极板稍微上移，不会影响粒子的运动，故粒子仍打在O点，故C错误；D.同理可知，断开开关S，N极板稍微下移，电容器板间电场强度不变，粒子的加速度不变，若M极板稍微下移，垂直极板方向的运动的位移变大，沿极板方向运动的位移也增大，故粒子打在O点右侧，故D正确． 【答案】　D 6．(多选)(2025·太原一模)如图所示，正方体的棱ae竖直，可视为质点的带正电小球从a点沿ab方向水平抛出，仅在重力的作用下，恰好经过f点．若空间中增加沿ad方向的匀强电场，小球仍从a点沿ab方向水平抛出，恰好经过底面中心k点．下列说法正确的是(　　 ) A.小球两次运动的时间相等 B．小球两次抛出的初速度相同 C．小球经过f点的动能与经过k点的动能之比为20∶21 D．小球从a到k，机械能增加量是重力势能减少量的一半 【解析】　A．小球两次的落点位于同一水平面上，在竖直方向上，小球都做自由落体运动，由h＝gt2，可知两次运动时间相等，故A正确；B.沿小球初速度的方向，小球做匀速直线运动，两次运动时间相等，从a到k的沿ab方向的分位移等于第一次的一半大小，故第二次的初速度大小为第一次的一半，故B错误；C.设正方体的棱长为L，小球第一次从a到f点，设初速度大小为v0，根据平抛运动的规律 沿ab方向有L＝v0t 沿ae方向有L＝gt2 根据动能定理有mgL＝Ekf－mv 第二次小球从a到k，沿电场方向受到的电场力产生的加速度大小为a，在ad方向做初速度大小为0的匀加速直线运动，满足L＝at2 竖直方向上有L＝gt2 根据动能定理有mgL＋ma＝Ekk－m 联立以上各式得＝，故C正确；D.小球从a到k，机械能的增加量等于电场力做的功，大小等于ΔE1＝ma·＝m×g×＝mgL，而重力势能的减少量ΔE2＝mgL，故D错误． 【答案】　AC 7．(2025·河南高考)流式细胞仪可对不同类型的细胞进行分类收集，其原理如图所示．仅含有一个A细胞或B细胞的小液滴从喷嘴喷出(另有一些液滴不含细胞)，液滴质量均为m＝2.0×10-10 kg.当液滴穿过激光束、充电环时被分类充电，使含A、B细胞的液滴分别带上正、负电荷，电荷量均为q＝1.0×10-13C.随后，液滴以v＝2.0 m/s的速度竖直进入长度为l＝2.0×10-2m的电极板间，板间电场均匀、方向水平向右，电场强度大小为E＝2.0×105 N/C.含细胞的液滴最终被分别收集在极板下方h＝0.1 m处的A、B收集管中．不计重力、空气阻力以及带电液滴间的作用．求： (1)含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离； (2)A、B细胞收集管的间距． 【解析】　(1)由题意可知含A细胞的液滴在电场中做类平抛运动，垂直于电场方向l＝vt1 沿电场方向x1＝at 由牛顿第二定律qE＝ma 解得含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离为x1＝5×10-3m. (2)含A细胞的液滴离开电场后做匀速直线运动，则h＝vt2 则x2＝at1t2 联立解得x2＝0.05 m 由对称性可知A、B细胞收集管的间距Δx＝2(x1＋x2)＝2×(0.005＋0.05) m＝0.11 m. 【答案】　(1)5×10-3m　(2)0.11 m [高考高分练] 8．(2022·湖北高考)密立根油滴实验装置如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场．用一个喷雾器把密度相同的许多油滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电．金属板间电势差为U时，电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止．若仅将金属板间电势差调整为2U，则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为(　　) A．q，r　　　　　　　B．2q，r　 C．2q，2r D．4q，2r 【解析】　初始状态下，油滴处于静止状态时，满足qE＝mg，即q＝πr3·ρg，当电势差调整为2U时，若油滴的半径不变，则满足q′＝πr3·ρg，可得q′＝，A、B错误；若油滴的半径变为2r时，则满足q″＝π(2r)3·ρg，可得q″＝4q，C错误，D正确． 【答案】　D 9．(2024·黑龙江、吉林、辽宁新高考)在水平方向的匀强电场中，一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面(纸面)内运动．如图，若小球的初速度方向沿虚线，则其运动轨迹为直线；若小球的初速度方向垂直于虚线，则其从O点出发运动到O点等高处的过程中(　　 ) A．动能减小，电势能增大 B．动能增大，电势能增大 C．动能减小，电势能减小 D．动能增大，电势能减小 【解析】　小球的初速度方向沿虚线时，小球沿虚线做直线运动，根据物体做直线运动的条件可知小球所受的合力方向沿虚线方向，电场方向水平向右，如图所示： 小球的初速度方向垂直于虚线，小球做类平抛运动；小球从O点出发运动到O点等高处的过程中，合力做正功，小球的动能增加；电场力做正功，小球的电势能减小．综上分析，故ABC错误，D正确． 【答案】　D 10．(2022·浙江6月选考)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＝ 【解析】　由于不知道两粒子的电性，故不能确定M板和N板的电势高低，故A错误；根据题意垂直M板向右的粒子到达N板时速度增加，动能增加，则静电力做正功，电势能减小，则平行M板向下的粒子到达N板时静电力也做正功，电势能同样减小，故B错误；设两板间距离为d，平行M板向下的粒子刚好从N板下端射出，在两板间做类平抛运动，有＝v0t，d＝at2，垂直M板向右的粒子，在板间做匀加速直线运动，因两粒子相同，则在电场中加速度相同，有(v0)2－v＝2ad，联立解得t＝，a＝，故C正确，D错误． 【答案】　C 11．(多选)(2024·江西高考)如图所示，垂直于水平桌面固定一根轻质绝缘细直杆，质量均为m、带同种电荷的绝缘小球甲和乙穿过直杆，两小球均可视为点电荷，带电荷量分别为q和Q.在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标原点，初始时刻小球甲从x＝x0处由静止释放，开始向下运动．甲和乙两点电荷的电势能Ep＝k(r为两点电荷之间的距离，k为静电力常量).最大静摩擦力等于滑动摩擦力f，重力加速度为g.关于小球甲，下列说法正确的是(　　 ) A．最低点的位置x＝ B．速率达到最大值时的位置x＝ C．最后停留位置x的区间是≤x≤ D．若在最低点能返回，则初始电势能Ep0＜(mg－f) 【解析】　A.小球甲从开始运动至第一次运动到最低点的过程，根据能量守恒定律有： mg(x0－x)＋k＝f(x0－x)＋k，解得最低点的位置为：x＝，故A错误；B.小球甲第一次向下运动至速度最大的位置时加速度为零，根据平衡条件有：mg＝f＋，解得速率达到最大值时的位置为：x＝ ，故B正确；C.若小球甲是在下降的过程达到静止状态，且静止后恰好不向上运动，此时受到的静摩擦力最大且方向向下，则有：mg＋f＝，解得：x1＝ ，若小球甲是在上升的过程达到静止状态，且静止后恰好不向下运动，此时受到的静摩擦力最大且方向向上，则有： mg＝＋f，解得：x2＝ ，因此小球甲最后停留位置x的区间为： ≤x≤，故C错误；D.若小球甲在最低点能返回，则有：＞mg＋f，解得：x＜ ，结合A选项的结论：x＝，可得：＜ ，解得初始电势能为：Ep0＝＜(mg－f) ，故D正确． 【答案】　BD 12．(2025·江苏高考)如图所示，在电场强度为E，方向竖直向下的匀强电场中，两个相同的带正电粒子a、b同时从O点以初速度v0射出，速度方向与水平方向夹角均为θ.已知粒子的质量为m、电荷量为q，不计重力及粒子间相互作用．求： (1)a运动到最高点的时间t； (2)a到达最高点时，a、b间的距离H. 【解析】　(1)带电粒子在匀强电场中做类抛体运动，粒子a的运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上加速度大小为a的匀变速直线运动，在竖直方向上有 qE＝ma v0sin θ＝at 解得t＝. (2)水平方向上，a、b均以v0cos θ做匀速直线运动，竖直方向上，规定向上为正方向，b以－v0sin θ为初速度，以－a为加速度做匀加速直线运动， 竖直方向上，粒子a的位移ya＝v0sin θ·t－at2 粒子b的位移yb＝－v0sin θ·t－at2 H＝ya－yb 解得H＝. 【答案】　(1)　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $