第8讲 电场及带电粒子在电场中的运动(强化练)-【优化探究】2026年高考物理二轮专题复习配套课件（广东专版）

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [基础保分练](1-7题,每题4分) 1.(2024·辽宁卷)在水平匀强电场中,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点出发运动到与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 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:若小球的初速度方向沿虚线,则其运动轨迹为直线,由此可知电场力和重力的合力沿虚线方向,又电场强度方向为水平方向,根据力的合成可知,小球所受电场力方向水平向右,若小球的初速度方向垂直于虚线,则其从O点出发运动到与O点等高处的过程中重力对小球做功为零,电场力的方向与小球的运动方向的夹角为锐角,则电场力对小球做正功,小球的动能增大,电势能减小,故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2.(2025·广东佛山二模)静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置。如图所示,一电子在电场中仅受电场力的作用,实线描绘出了其运动轨迹,虚线表示等势线,各等势线关于y轴对称,a、b、c、d分别是轨迹与等势线的交点。已知电子在经过a点时动能为60 eV,各等势线的电势高低标注在图中,则(　　) A.a、d两点的电场强度相同 B.电子从a到b的过程中,电场力做负功 C.电子从c到d的过程中,电势能逐渐减小 D.电子经过d点时的动能为60 eV D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:等势线与电场线垂直,由题图可知a、d 两点的电场强度方向不同,A错误;根据等势 线与电场线垂直且合力方向指向运动轨迹的 凹侧可知,电子在y轴左侧受到斜向右下方的电场力,速度方向沿轨迹的切线方向,故电子从a到b的过程中,电场力做正功,B错误;根据负电荷在电势低处电势能大可知,电子从c到d的过程中电势能逐渐增大,C错误;a、d两点的电势相等,故从a到d电场力做功为零,所以电子在经过d点时的动能为60 eV,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3.(2025·广东茂名二模)如图所示,电荷量为+q和-q的点电荷分别位于边长为a的正方体的顶点,设静电力常量为k,则正方体中心的电场强度大小为 (　　) A.0　 B. C. D. B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:将图中两组对角线上的点电荷产生的场强合成即为中心O点的场强(另外两对角线上的正电荷在O点的合场强为零),则E1=E2==。设两场强夹角的一半为θ,由几何关系可知,sin θ==,cos θ=,则O点合场强E=2E1cos θ=,故B正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4.(2025·广东湛江二模)某种负离子空气净化器的原理如图所示,由空气和带一价负电的灰尘颗粒组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中,带电颗粒入射时的最大动能为4×106 eV,金属板的长度为L,金属板的间距为d,且L=100d。在匀强电场作用下,带电颗粒打到金属板上被收集,不考虑重力影响和颗粒间的相互作用。要使得全部颗粒被收集,两极板间的电势差至少为 (　　) A.1 600 V B.800 V C.400 V D.200 V A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:只要紧靠上方金属板的颗粒能够落到下方金属板右侧,颗粒就能够全部收集,水平方向有L=v0t,竖直方向有d=at2,qE=ma,又E=,联立解得两金属板间的电压为U===1 600 V,故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.(多选)(2023·广东卷)电子墨水是一种无光源显示技术,它利用电场调控带电颜料微粒的分布,使之在自然光的照射下呈现出不同颜色。透明面板下有一层胶囊,其中每个胶囊都是一个像素。如图所示,胶囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒。当胶囊 下方的电极极性由负变正时,微粒在胶囊内 迁移(每个微粒电量保持不变),像素由黑色 变成白色。下列说法正确的有 (　　) A.像素呈黑色时,黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势 B.像素呈白色时,黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势 C.像素由黑变白的过程中,电场力对白色微粒做正功 D.像素由白变黑的过程中,电场力对黑色微粒做负功　 AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:像素呈黑色时,胶囊下方的电极带负电,像素胶囊里电场线方向向下,所以黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势,故A正确;像素呈白色时,胶囊下方的电极带正电,像素胶囊里电场线方向向上,所以黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势,故B错误;像素由黑变白的过程中,白色微粒受到的电场力向上,位移向上,电场力对白色微粒做正功,故C正确;像素由白变黑的过程中,黑色微粒受到的电场力向上,位移向上,电场力对黑色微粒做正功,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6.(2025·广东深圳调研)利用图甲所示电路研究电容器充放电过程,开关接1端后,电流传感器G记录电流随时间变化的图像如图乙所示,则电容器电容C、极板电荷量Q、上极板电势φ、两端电压U随时间t变化规律正确的是 (　　) B 解析:电容器的电容不会因为充电而发生变化,电容的值取决于其内部性质,所以电容C不变,故A错误;开关接1端后,电容器与电源相连,开始充电,电容器上电荷量Q、两端电压U都会随时间增大,故B正确,D错误;电容器下极板接地,所以上极板的电势φ即为电容器两端电压,随时间增大,故C错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7.(多选)(2025·广东茂名模拟)一带负电的微粒(电荷量不变,所受重力不计)只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示,其中0~x1段是曲线,x1~x2段是平行于x轴的直线,x2~x3段是倾斜直线,则下列说法正确的是 (　　) A.0~x1段电场强度逐渐增大 B.0~x1段电势逐渐升高 C.x1~x2段电场强度为零 D.x2~x3段微粒做匀加速直线运动 CD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:图线的斜率表示电场力,0~x1段粒子所受电场力减小,故0~x1段电场强度减小,同理,x1~x2段电场强度为零,故A错误,C正确;0~x1段微粒的电势能逐渐增大,而微粒带负电荷,所以其电势降低,x2~x3段微粒受到的电场力不变,电势能减小,动能增加,则微粒做匀加速直线运动,故B错误,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [提能争分练](8-11题,每题6分) 8.(多选)(2025·广东珠海二模)如图所示,氕H)和氘H)两种原子核由静止经同一加速电场加速后,沿OO'方向射入偏转电场,原子核射出偏转电场后都能打在圆筒感光纸上并留下感光点,若圆筒不转动,两种原子核 (　　) A.离开加速电场时,动能相等 B.离开加速电场时,动量相等 C.离开偏转电场后,在感光纸上留下1个感光点 D.离开偏转电场后,在感光纸上留下2个感光点 AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:原子核离开加速电场时的动能Ek=qU1,动能相等,A正确;动量大小p=,由于两原子核动能相等,质量不相等,故动量不相等,B错误;原子核在加速电场中有qU1=m,在偏转电场中做类平抛运动,有L=v0t,y=at2, a=,tan θ=,解得y=,tan θ=,可知两原子核离开偏转电场时位置相同,且速度方向相同,所以在感光纸上留下1个感光点,C正确,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9.(2025·广东梅州一模)如图所示,长方形ABCD所在平面有匀强电场, E、F分别为AB边、CD边中点,已知AB边长为8 cm、BC边长为4 cm。将电子从C点移动到D点,电场力做的功为20 eV;将电子从E点移动到F点,电场力做的功为-10 eV。下列说法正确的是 (　　) A.长方形ABCD的四个顶点中,D点的电势最高 B.匀强电场的电场强度大小为5 V/cm C.沿AC连线方向,电势降低最快 D.从D点沿DC方向发射动能为4 eV的电子,在以后的运动过程中该电子最小动能为2 eV D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:由于电子带负电,将电子从C点移动到D点,电场力做的功为20 eV,根据U=,则有UCD=-20 V,将电子从E点移动到F点,电场力做的功为-10 eV,则有UEF=10 V,取F点电势为零,则φE=10 V,由于F为CD边中点,则有φF=,可得φC=-10 V,φD=10 V,则DE为等势线,根据等势线与电场线垂直,沿电场线方向电势逐渐降低可知,电场线沿AF方向,如图所示,则沿AF方向电势降低最快,长方形ABCD的四个顶点中A点的电势最高,故A、C错误;匀强电场场强大小为E== V/cm,故B错误;从D点沿DC方向发射动能为4 eV的电子,则该电子在电场中做类斜抛运动,则 当电子沿电场线方向上的分速度为零时,电子的动能最小,此时电子 的速度为vmin=vcos 45°,由于发射动能为Ek=mv2,则最小动能为 Ekmin=m=2 eV,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.(2025·广东部分学校一模)电视机显像管的结构示意图如图所示,电子枪均匀发射的电子束经加速电场加速后高速通过偏转电场,最后打在荧光屏上呈现光斑,在显像管偏转极板上加上不同的电压,光斑在荧光屏上呈现不同的情况,以上极板带正电时为正,下列说法正确的是 (　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.若在偏转极板加上如图甲所示的偏转电场,则可以在荧光屏上看到一个固定的光斑 B.若在偏转极板加上如图乙所示的偏转电场,则可以看到一个光斑在荧光屏的O点下侧移动 C.若在偏转极板加上如图丙所示的偏转电场,则可以看到一个光斑在荧光屏上从上向下移动 D.若在偏转极板加上如图丁所示的偏转电场,则可以看到一个光斑在荧光屏上O点两侧做往复运动 答案:D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:若在偏转极板加上如题图甲所示的偏转电场, 当电子是在正向电压时间段进入偏转电场,在荧光屏 上侧留下一个光斑;当电子是在反向电压时间段进入 偏转电场,在荧光屏下侧留下一个光斑;可以看到荧光 屏的O点上侧、下侧各一个光斑,故A错误。若在偏转 极板加上如题图乙所示的偏转电场,电子一直向上偏 转,所以在荧光屏O点上方看到一个光斑移动,故B错 误。若在偏转极板加上如题图丙所示的偏转电场,电 子先向下偏转再向上偏转,可以看到一个光斑在荧光 屏上从下向上移动,故C错误。若在偏转极板加上如题图丁所示的正弦式偏转电场,则可以看到一个光斑在荧光屏上O点两侧做往复运动,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11.(2025·广东珠海三模)如图甲所示,一带电粒子沿平行板电容器中线MN以速度v平行于极板进入(记为t=0时刻),同时在两板上加一按图乙所示变化的电压。已知粒子比荷为k,带电粒子只受静电力的作用且不与极板发生碰撞,经过一段时间,粒子以平行极板方向的速度射出,则下列说法中正确的是(　　) A.粒子射出时间可能为t=4 s B.粒子射出的速度大小为2v C.极板长度满足L=3vn(n=1,2,3,…) D.极板间最小距离为 m D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:粒子进入电容器后,在平行于极板方向做匀速直 线运动,垂直极板方向运动的v-t图像如图所示,因为粒 子平行极板射出,可知粒子射出时垂直极板的分速度 为0,所以射出时刻可能为1.5 s、3 s、4.5 s、…,满足t= 1.5n s(n=1,2,3,…),粒子射出的速度大小必定为v,选项A、B错误;极板长度为L=v·1.5n s(n=1,2,3,…),选项C错误;因为粒子不与极板碰撞,令t0=1.5 s,则应满足≥vyt0,vy=a×1,a=,联立解得d≥ m,选项D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12.(15分)(2022·广东卷)密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性,因此获得了1923年的诺贝尔奖。如图是密立根油滴实验的原理示意图,两个水平放置、相距为d的足够大的金属极板,上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴,由于碰撞或摩擦,部分油滴带上了电荷。有两个质量均为m0、位于同一竖直线上的球形小油滴A和B,在时间t内都匀速下落了距离h1。此时给两极板加上电压U(上极板接正极),A继续以原速度下落,B经过一段时间后向上匀速运动。B在匀速运动时间t内上升了距离h2(h2≠h1),随后与A合并,形成一个球形新油滴,继续在两极板间运动直至匀速。已知球形油滴受到的空气阻力大小为f=kv, 其中k为比例系数,m为油滴质量,v为油滴运动速率。不计空 气浮力,重力加速度为g。求: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (1)比例系数k; 解析:未加电压时,油滴匀速时的速度大小v1=,匀速时有m0g=f,又f=kv1,联立可得k=。 答案: 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)油滴A、B的带电量和电性,B上升距离h2电势能的变化量; 解析:加电压后,油滴A的速度不变,可知油滴A不带电,油滴B最后速度方向向上,可知油滴B所受电场力方向向上,极板间电场强度方向向下,可知油滴B带负电,油滴B向上匀速运动时,速度大小为v2=, 根据平衡条件可得m0g+kv2=q,联立解得q=。 根据ΔEp=-W电,又有W电=·qh2,联立解得ΔEp=-。 答案:见解析 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (3)新油滴匀速运动速度的大小和方向。 解析:油滴B与油滴A合并后,新油滴的质量为2m0,带电荷量仍为q,新油滴所受电场力 F'==, 若F'>2m0g,即h2>h1,可知v2>v1, 新油滴速度方向向上,设向上为正方向,根据动量守恒定律有m0v2-m0v1=2m0v共,可得v共>0, 新油滴向上加速,达到平衡时有2m0g+k·(2m0v=F', 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解得速度大小为v=,方向向上; 若F'<2m0g,即h1>h2,可知v2<v1, 设向下为正方向,根据动量守恒定律有 m0v1-m0v2=2m0v共',可知v共'>0, 新油滴向下加速,达到平衡时有2m0g=F'+k·(2m0v', 解得速度大小为v'=,方向向下。 答案:见解析 $