专题20 带电粒子在电场中的运动（10年汇编）（全国通用）2017-2026年高考物理真题分类汇编

**基本信息** 聚焦带电粒子在电场中的运动，汇编2017-2026年高考真题，以粒子加速器、静电除尘等真实科技场景为载体，强化模型建构与综合分析能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|约20道（约50分）|电场力性质、电势能、轨迹分析|结合密立根油滴实验等经典情境，考查临界条件判断| |非选择题|约22道（约100分）|类平抛运动、动能定理、电磁场综合|2026湖北卷融合电场与磁场，2025河南卷以流式细胞仪为背景，突出复杂场景建模与多过程分析|

函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 专题20带电粒子在电场中的运动 10年考情·探规律 考点分类 十年考情(2017-2026) 命题规律 2026贵州卷、2026湖北卷 2025重庆卷2025江苏卷 2025福建卷2024福建 真实情境深度渗透：以国产粒子加速器、芯片电 卷、2024广东卷、2024山 子束曝光、静电除尘分选等前沿科技场景为载 东卷、2024广西卷、2023 体，不再使用纯理论裸模型出题，要求学生从复 浙江卷、2023浙江卷、 杂场景中提炼带电粒子的电场运动模型。 2023广东卷、2023山东 卷、2023辽宁卷、2023海 综合关联属性突出：不再孤立考查偏转公式，会 考点1带电 南卷、2023全国卷、2022 联动电场力/能的性质、动能定理、类平抛运动等 粒子在电场中 天津卷、2022江苏卷、 考点，强化“受力分析→运动分解→能量推导"的 的运动 2022浙江卷、2022河北 完整解题链条。 卷、2022广东卷、2022全 能力导向持续强化：弱化机械繁琐的代数运算， 国卷、2021辽宁卷、2021 重点考查多约束电场中的粒子轨迹分析、临界极 北京卷、2021全国高考真 值条件推导能力，规避固化刷题套路，依靠建模 题、2021海南卷、2021河 能力实现分数分层。 北卷、2020北京卷、2020. 浙江卷、2020海南卷、 2020江苏卷、2020山东 卷、2020全国卷、2019江 苏卷、2017全国 10年真题·精准练 雪量 1/24 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 考点01带电粒子在电场中的运动 1.(2026贵州高考真题)如图，密闭真空中，有一竖直放置的金属靶和水平放置的两平行极板，极板与 金属靶受光面垂直，板间存在竖直向上的匀强电场F。用频率为”和的光分别照射靶时，垂直靶面逸出 最大初励能分别为5和E:的光电予，经获缝S、5后进入电场，分别落到下极板MN处。忽略极板 边缘效应及电子间的相互作用，则() 光束 窗口 屬 M A E1<E2Y1<V2 B.F<E2 >v, Ekl>Ek2 VI<V2 D Ekl>Ek2 V>V2 2.(2026湖北高考真题)如图所示，在O0少平面内，y>0区域存在匀强电场，电场强度大小为E、方 向沿y轴负方向：在y<0区域，有一个以O为圆心、r为半径的半圆形区域，半圆形区域内既无电场也无 磁场，半圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于xO0少平面向里。一质量为m、电荷量为9的带正电粒 25 0 子从坐标为12'J的M点静止释放，之后从坐标为(2,0)的N点第一次射出磁场。不计重力，求： 2/24 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 XXX ××× ()粒子第一次进入磁场时的速度大小： (2)磁场的磁感应强度大小： (3)粒子第二次射出磁场时的位置坐标。 3.(2026贵州高考真题)在竖直平面内，一带电荷量为9(9>0)的小球在重力作用下从P点由静止开 始下落，运动过程中始终受到与运动方向相反的空气阻力作用，其大小∫与速率y满足∫=加(k为常 量)。小球第一次经过P点正下方的从点时达到最大速率，此时，施加竖直向上的恒定匀强电场，小球 做变速运动。经过一段时间后，小球在M点正上方的N点再次达到最大速率，此后匀速上升。已知小 Vo W 球速率从第一次到再次达到的过程中，克服空气阻力做功为”，重力加速度大小为8。求： (1)小球的质量和电场强度大小； (②)小球的最大加速度大小： (3)施加电场后，M、N两点间的电势差。 4.(2026河南高考真题)反射式飞行时间质谱仪是通过测量离子在真空中的飞行时间来对其进行质量分 析的仪器。原理如图所示，离子源0产生不同种类、初速度为零的正离子，离子经匀强电场加速后从A 点射出，进入无场区做直线运动，然后从B点进入匀强反射电场，最后从反射电场射出。已知A、B间 的距离为”；加速电场和反射电场两极板间的电压分别为”和“(0>心 d d2 ),间距分别为和？：反射 电场方向与AB的夹角为8。不计离子重力。 3/24 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 反射电场 探测器 加速电场 无场区 50 9 B U v, (1)证明从离子源O产生的正离子都能从同一点射出反射电场： 互=2 a (2)测得两种离子从0到射出反射电场所用时间之比石23，求其比荷之比4，。 5.(2026广东高考真题)如图()所示，两竖直放置且足够大的平行金属板M、N,两板间距为d, 在两板正中间竖直平面内固定有一水平绝缘横杆，一质量为m、电荷量为9的小球通过两根等长且不可伸 长的绝缘轻绳悬挂于横杆下方，小球与横杆的距离为，两绳的夹角为直角，如图(b)，接通电源，使 板间电压由O开始缓慢增大，小球缓慢向N靠近，在此过程中每个时刻小球都受力平衡，当小球接触N的 瞬间，电荷量变为一9，板间电压停止增大并在此后保持恒定，在此恒定电压下，小球每次与M或N接触 后瞬间，速度均减为0，带电荷量变化满足“电性反转、大小不变”，从而在两板间沿着圆弧往复运动， 重力加速度为8，小球可视为质点，每次与板碰撞均不影响两板间电压，忽略空气阻力和电场的边缘效应， 忽略小球所带电荷对板间电场的影响。 横杆 横杆 M 小球 图(a) 图b) (I)求M、N间的恒定电压U; (2)求小球第一次碰撞M前瞬间，单根轻绳的拉力大小T； 3)若某次小球碰撞M时，M、N间的电压突变为原恒定电压的k倍(k>0),其他条件不变，此后小球 E 仍能沿着圆弧往复运动，求的取值范围，并求出该范围内不同值对应的小球最大动能。 6.(2025·海南高考真题)（多选)一绝缘的固定倾斜斜面，斜面倾角为30°，空间中存在沿斜面向下的 4/24 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 E= 3mg 匀强电场，电场强度为 2g。质量为m的物块M、N用一根不可伸长的轻绳绕过滑轮连接，M带正电， 电荷量为q,N不带电，N一端与弹簧连接，弹簧另一端固定在地面上，劲度系数为k。初始时有外力作用 使M静止在斜面上，轻绳恰好伸直，使M从静止释放，第一次到达最低点的时间为t,不计一切摩擦。则 () E M 内 30° 77 A.释放时M的加速度为2g 2mg B.M下滑的最大速度为V g C.M下滑的最大距离为k mg D.M下滑的距离为K时，所用时间为3 7.(2025·重庆高考真题)某兴趣小组用人工智能模拟带电粒子在电场中的运动，如图所示的矩形区域 OMPQ内分布有平行于OQ的匀强电场，N为QP的中点。模拟动画显示，带电粒子a、b分别从Q点和O 点垂直于OQ同时进入电场，沿图中所示轨迹同时到达M、N点，K为轨迹交点。忽略粒子所受重力和粒 子间的相互作用，则可推断4、b() P M A.具有不同比荷 B.电势能均随时间逐渐增大 C.到达MN的速度大小相等 5/24 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 D.到达K所用时间之比为1：2 8.(2025甘肃·高考真题)离子注入机是研究材料辐照效应的重要设备，其工作原理如图1所示。从离子 U 源S释放的正离子（初速度视为零）经电压为的电场加速后，沿O0方向射入电压为的电场(O0 U,-1 为平行于两极板的中轴线)。极板长度为1、间距为， 关系如图2所示。长度为4的样品垂直放置 U. U U. 在距极板工处，样品中心位于点。假设单个离子在通过区域的极短时间内，电压可视为不变， ,=切时。离子拾好从两极板的边缘射出。不计重力及离了之间的相互作用。下列说法正确的是 u,↑ A 2T -U 图1 图2 A么的最大值么。一 B.当U=U且L=ay 2d时，离子恰好能打到样品边缘 U C.若其他条件不变，要增大样品的辐照范围，需增大 U, D.在和时刻射入2的离子，有可能分别打在A和B点 9.(2025·江苏·高考真题)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°射出，速度方向与水平方向夹角均为°。已知粒子的质量为。电荷量为 q,不计重力及粒子间相互作用。求： 6/24 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 E (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。 10.(2025河南高考真题)如图，水平虚线上方区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，下方区域有竖直向 上的匀强电场。质量为m、带电量为g(9>0) )的粒子从磁场中的α点以速度向右水平发射，当粒子进 入电场时其速度沿右下方向并与水平虚线的夹角为60°，然后粒子又射出电场重新进入磁场并通过右侧b s=33h 点，通过b点时其速度方向水平向右。a、b距水平虚线的距离均为h,两点之间的距离为 。不计 重力。 (1)求磁感应强度的大小： (2)求电场强度的大小： (3)若粒子从a点以竖直向下发射，长时间来看，粒子将向左或向右漂移，求漂移速度大小。（一个周期 内粒子的位移与周期的比值为漂移速度) 11.(2025河南高考真题)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 m=2.0×10-10k 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 。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=1.0×10-3 。随后，液滴以V=2.0m/ 的速度竖直进入长度为 =2.0×102m 的电极板间，板间电场均匀、 7/24 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 方向水平向右，电场强度大小为E=2.0×10N/C。含细胞的液滴最终被分别收集在极板下方h=0.1m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： 溶液 激光束 喷嘴 →充电环 电极板 h 0 B收集管 A收集管 (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。 12.(2025·福建高考真题)角分辨光电子能谱仪是现代科学研究的先进仪器，其核心装置中有两个同心 半球极板。垂直半球底面儿且过球心O的截面如图所示。极板间存在一径向电场，其等势线为一系列以O 为圆心的半圆。电子A以初动能，从入口M点垂直半球底面入射，从N点射出，电子b也从M点垂直 半球底面入射，经P点后从Q点射出。两电子的运动轨迹如图所示，已知电子α轨迹为一以O为圆心的半 圆，与OP交于H点，H、P两点间的电势差为U,OM=r,№=2HP,电子电荷量大小为e,重力不计。 则( 电子b轨迹 电子a轨迹 A,P点的电场强度E= er E B.电子a在H点儿受到的电场力大小为 C.电子b在P点动能小于在O点动能 8/24 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 D.电子b从M点运动到Q点的过程中，克服电场力所做的功小于2U 13.(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)如图，光滑绝缘水平面AB与竖直面内光滑绝缘半圆形轨道BC在B点 相切，轨道半径为r,圆心为O,O、A间距离为3r。原长为r的轻质绝缘弹簧一端固定于O点，另一端 连接一带正电的物块。空间存在水平向右的匀强电场，物块所受的电场力与重力大小相等。物块在A点左 侧释放后，依次经过A、B、C三点时的动能分别为EkA ExB Exc,则() 3r A B EM<EkB<EKC EkB<EM<EkC A. B EM<EkC<EkB D.Fc<Eu<Eu 14.(2024天津·高考真题)如图所示，在Oy平面直角坐标系的第一象限内，存在半径为R的半圆形匀 强磁场区域，半圆与x轴相切于M点，与y轴相切于N点，直线边界与x轴平行，磁场方向垂直于纸面向 里。在第一象限存在沿+x方向的匀强电场，电场强度大小为E.一带负电粒子质量为m,电荷量为9，从 M点以速度v沿+y方向进入第一象限，正好能沿直线匀速穿过半圆区域。不计粒子重力。 0 N- × M P (I)求磁感应强度B的大小： (2)若仅有电场，求粒子从M点到达y轴的时间t: ⑥)若仅有做场，改变粒子入射速度的大小，拉子能够到达x辅上P点，MP的距离为5R,求粒子在糙 9/24 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 场中运动的时间。 15.(2024福建·高考真题)如图，直角坐标系x0少中，第I象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。第Ⅱ、 Ⅲ象限中有两平行板电容器S、G,其中C垂直”轴放置，极板与铂相交处存在小孔M、N,C垂直 C '轴放置，上、下极板右端分别紧贴y轴上的P、O点。一带电粒子从M静止释放，经电场直线加速后从 N射出，紧贴C,下极板进入C,而后从P进入第I象限；经磁场偏转后恰好垂直x轴离开，运动轨迹如图 中虚线所示。已知粒子质量为、带电量为9,0、P间距离为，G、C的板间电压大小均为”，板间 电场视为匀强电场，不计重力，忽略边缘效应。求： C (I)粒子经过N时的速度大小： (②)粒子经过P时速度方向与y轴正向的夹角： 3)磁场的磁感应强度大小。 16.(2024广东·高考真题)如图甲所示。两块平行正对的金属板水平放置，板间加上如图乙所示幅值为 心。、月期为”的交变电压。金属板左侧存在一水平向右的恒定匀强电场，右侧分布若垂直纸面向外的匀强 磁场。磁感应强度大小为B,一带电粒子在=0时刻从左侧电场某处由静止释放，在/时刻从下板左端 t=to t=2t0 边缘位置水平向右进入金属板间的电场内，在“时刻第一次离开金属板间的电场、水平向右进入磁场， 并在t=3,时刻从下板右端边缘位置再次水平进入金属板间的电场。已知金属板的板长是板间距离的3倍， 粒子质量为。忽略粒子所受的重力和场的边缘效应。 (1)判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q: 10124 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 t to (2)求金属板的板间距离D和带电粒子在时刻的速度大小V; (3)求从=0时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中，电场力对粒子做的功W。 电场 金属板。 ····磁 B·场 7 金属板 甲 U 0.5to 1.5to 2to -Uo 乙 17.(2024河北高考真题)如图，竖直向上的匀强电场中，用长为L的绝缘细线系住一带电小球，在竖 直平面内绕O点做圆周运动。图中A、B为圆周上的两点，A点为最低点，B点与O点等高。当小球运动 到A点时，细线对小球的拉力恰好为0，已知小球的电荷量为 9(9>0) 质量为心，A、B两点间的电势差 为U,重力加速度大小为8，求： (1)电场强度E的大小。 (2)小球在A、B两点的速度大小。 18.(（2024新疆河南高考真思)一质量为以、电荷量为99>0) 的带电粒子始终在同一水平面内运动，其 速度可用图示的直角坐标系内，一个点P心心)表示，”、”分别为粒子速度在水平面内两个坐标轴上的 11/24 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 分量。粒子出发时P位于图 a(0,）点，粒子在水平方向的匀强电场作用下运动，P点沿线段b移动到 ,）点：随后粒子离开电场，进入方向竖直、磁感应强度大小为B的匀强磁场，P点沿以0为圆心的 圆弧移动至 c(-%,o) 点；然后粒子离开磁场返回电场，P点沿线段ca回到a点。已知任何相等的时间内P 点沿图中闭合曲线通过的曲线长度都相等。不计重力。求 (1)粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期： (2)电场强度的大小： (3)P点沿图中闭合曲线移动1周回到a点时，粒子位移的大小。 c(-Vo,Vo) 0 b(vo2 vo) V O p(v,v) 19.(2024新疆河南高考真题)如图，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上，下 端分别系有均带正电荷的小球P、Q:小球处在某一方向水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方 向的夹角大小相等。则() OP A.两绳中的张力大小一定相等 B.P的质量一定大于Q的质量 C.P的电荷量一定小于Q的电荷量 D.P的电荷量一定大于Q的电荷量 20.(2024吉林·高考真题)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 12/24 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 (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 21.(2023·福建高考真题)如图（α），一粗糙、绝缘水平面上有两个质量均为m的小滑块A和B,其电 荷量分别 94>0)和9。A右端固定有轻质光滑绝缘细杆和轻质绝缘弹簧，弹簧处于原长状态。整个空 间存在水平向右场强大小为E的匀强电场。A、B与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其大小均 为295。t=0时，A以初速度”向右运动，B处于静止状态。在时刻，A到达位置S,速度为”，此时弹 3gE 簧未与B相碰；在时刻，A的速度达到最大，此时弹簧的弹力大小为 ;在细杆与B碰前的瞬间，A 的速度为2”，此时=。0-时间内人的-图像如图山)所示，”为图线中速度的最小值，天、专、 13 均为未知量。运动过程中，A、B处在同一直线上，A、B的电荷量始终保持不变，它们之间的库仑力等 效为真空中点电荷间的静电力，静电力常量为k;B与弹簧接触瞬间没有机械能损失，弹簧始终在弹性限 度内。 0t1 (1)求时间内，合外力对A所做的功： (2)求时刻A与B之间的距离： (3)求~时间内，匀强电场对A和B做的总功： (4)若增大A的初速度，使其到达位置S时的速度为，求细杆与B碰撞前瞬间A的速度。 13/24 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 V 2v →E B 图(a) 图b) 22.(2023·北京·高考真题)某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小 球)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，空气和带电颗粒沿板方向的速度 保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为L,间距为、不考 虑重力影响和颗粒间相互作用。 U (1)若不计空气阻力，质量为m、电荷量为9的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压： (2)若计空气阻力，颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反，大小为∫=”，其中r为颗粒的 半径，k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。 -q U. ā、半径为R、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压： b、己知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比，进入收集器的均匀混合气流包含了直径为10um和2.5um的 两种颗粒，若10um的颗粒恰好100o被收集，求2.5μm的颗粒被收集的百分比。 14124 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 ⊙ 〉 ⊙→ 混合 ⊙→V0 气流 ⊙ 带电颗粒 收集器 23.(2023·北京·高考真题)如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中 垂线上的两点，O为EF、N的交点，EO=OF。一不计重力带负电的点电荷在E点由静止释放后() 白E ⑧ N A.做匀加速直线运动 B.在O点所受静电力最大 C.由E到O的时间等于由O到F的时间 D.由E到F的过程中电势能先增大后减小 24.(2023浙江高考真题)AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定，竖直截面如图所示。 两板间距10cm,电荷量为.0x10C、质量为3 3.0×104kg 的小球用长为5cm的绝缘细线悬挂于A点。闭 合开关S,小球静止时，细线与AB板夹角为30°；剪断细线，小球运动到CD板上的M点（未标出），则 () A R 直流电源 B 30 15124 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 A.MC距离为5√3cm B电势能增加了43×10 3x104N/C C.电场强度大小为 D.减小R的阻值，MC的距离将变大 U 25.(2023·湖北高考真题)（多选）一带正电微粒从静止开始经电压加速后，射入水平放置的平行板 U 45° 电容器，极板间电压为。微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为，微粒运动轨迹的最 高点到极板左右两端的水平距离分别为2L和工，到两极板距离均为，如图所示。忽略边缘效应，不计重 力。下列说法正确的是() d 2L A.L:d=2:1 B U:02=1:1 C.微粒穿过电容器区域的偏转角度的正切值为2 D.仅改变微粒的质量或者电荷数量，微粒在电容器中的运动轨迹不变 26.(2023全国乙卷·高考真题)（多选）在0点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静 止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。 MN是轨迹上的两点，OP>OM,OM=ON,则小球() P M A.在运动过程中，电势能先增加后减少 B.在P点的电势能大于在N点的电势能 C.在M点的机械能等于在N点的机械能 16124 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 D.从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功 27.(2023浙江·高考真题)如图所示，示波管由电子枪竖直方向偏转电极YY”、水平方向偏转电极XX'和 荧光屏组成。电极XX的长度为1、间距为风、极板间电压为U,Y'极板间电压为零，电子枪加速电压为 10U。电子刚离开金属丝的速度为零，从电子枪射出后沿O0方向进入偏转电极。已知电子电荷量为，质 量为m,则电子() 电子枪 Q ●● 偏转电极 荧光屏 10J A.在XX极板间的加速度大小为m B.打在荧光屏时，动能大小为1leU C,在XX极板间受到电场力的冲量大小为2meU D.打在荧光屏时，其速度方向与OO'连线夹角a的正切tanc= 20d 28.(2022福建·高考真题)（多选）我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电 通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质 被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。 某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为l.6×10m/s,推进器产生的推力为80mN。已 .3×103C/kg 知氙离子的比荷为 计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间 的相互作用，则() 放电通道©， 0 ©→ Xe+0> Q ©> O> 阳极 阴极 A.氙离子的加速电压约为175V B.氙离子的加速电压约为700V C,氙离子向外喷射形成的电流约为37A 17124 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 .3×106kg D.每秒进入放电通道的氙气质量约为 1 29.(2022辽宁·高考真题)如图所示，光滑水平面AB和竖直面内的光滑4圆弧导轨在B点平滑连接，导 轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放，脱离弹簧后经过B点时的速度 大小为V8 ,之后沿轨道B0运动。以0为坐标原点建立直角坐标系xO,在x≥-R区域有方向与x轴夹 角为0-=450 的匀强电场，进入电场后小球受到的电场力大小为 2mg。小球在运动过程中电荷量保持不变。 重力加速度为8。求： (I)弹簧压缩至A点时的弹性势能； (2)小球经过O点时的速度大小： (3)小球过O点后运动的轨迹方程。 30.(2022湖北：高考真题)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”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.g,r B.2g,r C.24,2r D.4g,2r 31.(2022浙江高考真题)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)。O0时刻，M板中点处的粒子源发射两个速度大小为的相同粒子，垂直M 18/24 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 板向右的粒子，到达N板时速度大小为 2心，平行M板向下的粒子，刷好从N板下编射出。不计重力和 粒子间的相互作用，则() M A.M板电势高于N板电势 B.两个粒子的电势能都增加 a=2u C.粒子在两板间的加速度L (2-1DL t= D.粒子从N板下端射出的时间2v。 32.(2022广东·高考真题)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。图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为的足够大金属极板，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，、位于 h 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。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 h(h2≠h) ，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∫=km3v,其中k为比例系数，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8。求： (1)比例系数k: (2)油滴A、B的带电量和电性；B上升距离电势能的变化量； (3)新油滴匀速运动速度的大小和方向。 19124 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 小孔 ●A d,U ●B 33.(2021湖南高考真题)（多选）如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，b 和为该圆直径。将电荷量为9(9>0)的粒子从“点移动到的点，电场力做功为2 ,2W(W>0) 若将该粒子 从C点移动到d点，电场力做功为W。下列说法正确的是() a 60° A.该匀强电场的场强方向与ab平行 B.将该粒子从点移动到b点，电场力做功为0.5W C.a点电势低于c点电势 D.若只受电场力，从点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动 4,(2020浙江有考真慰)如图所示，一质量为以、电荷豆为9(9>0)的粒子以速度”从W 连线上 的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知MN与水平方向成45°角，粒子的重力可 以忽略，则粒子到达MN连线上的某点时() 20124 学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 M E 45° V mvo A.所用时间为9E 3v0 B.速度大小 2√2mw C.与P点的距离为qE D.速度方向与竖直方向的夹角为30° 35.(2020·全国Ⅱ卷·高考真题)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种 病情的探测。图()是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图(b)所示。图 (b)中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带 箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的 点记为P点。则() 偏转线圈 一探测器 电子枪 电子束 X射线束 偏转磁场 X射线束 靶一 目标靶环 图(a) 图b) A,M处的电势高于N处的电势 B.增大MN之间的加速电压可使P点左移 21124 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外 D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移 36.(2020浙江·高考真题)如图所示，电子以某一初速度沿两块平行板的中线方向射入偏转电场中，己 知极板长度L,间距d,电子质量m,电荷量。若电子恰好从极板边缘射出电场，由以上条件可以求出的 是() d A.偏转电压B.偏转的角度 C.射出电场速度D.电场中运动的时间 37.(2019江苏·高考真题)一匀强电场的方向竖直向上，0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该 电场，电场力对粒子做功的功率为P,不计粒子重力，则P关系图象是 38.(2019天津·高考真题)2018年，人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生，这种引擎不需要燃 料，也无污染物排放，引擎获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极 A、B之间的匀强电场（初速度忽略不计），A、B间电压为U,使正离子加速形成离子束，在加速过程 中引擎获得恒定的推力.单位时间内飘入的正离子数目为定值，离子质量为m,电荷量为Z,其中Z是 正整数，e是元电荷. 22124 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 一U别 ⊕ ⊕↓ ①→ ①→ 气体主 ⊕→1 ① ⊕ ①→ ①→ ⊕ ⊕→ ⑥→ 电离室 A B E (1)若引擎获得的推力为，求单位时间内飘入A、B间的正离子数日W为多少： (2)加速正离子束所消耗的功率不同时，引擎获得的推力F也不同，试推导p的表达式： F F (3)为提高能量的转换效率，要使P尽量大，请提出增大P的三条建议. 39.(2019天津·高考真题)如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度”从 M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2D,方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程 () 2v o N M A.动能增加2mw B.机械能增加2m2 C.重力势能增加2mw D.电势能增加2mw2 40.(2019全国Ⅲ卷·高考真题)空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点.从0点 沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B.A不带电，B的电荷量为9(qP0),A从O 点发射时的速度大小为o,到达P点所用时间为t:B从O点到达P点所用时间为2：重力加速度为g,求 (1)电场强度的大小： (2)B运动到P点时的动能. 41.(2019全国Ⅱ卷·高考真题)如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放 置的金属网G,PQG的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为P(P>0)。质量为m,电荷量为q(q心0) 的粒子自G的左端上方距离G为的位置，以速度o平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。 (1)求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小： 23124 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 (2)若粒子恰好从G的下方距离G也为的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？ -P G 9 42.(2019浙江高考真题)用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10kg、电荷量为 2.0×103℃的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成37°，如 图所示。现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则(sn37°=0.6) 37 A.该匀强电场的场强为3.75×10N/C B.平衡时细线的拉力为0.1N C.经过0.5s,小球的速度大小为6.25m/s D.小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7/s 24124 专题20 带电粒子在电场中的运动 考点分类 十年考情（2017-2026） 命题规律 考点1 带电粒子在电场中的运动 2026贵州卷、2026湖北卷 2025重庆卷2025江苏卷2025福建卷2024福建卷、2024广东卷、2024山东卷、2024广西卷、2023浙江卷、2023浙江卷、2023广东卷、2023山东卷、2023辽宁卷、2023海南卷、2023全国卷、2022天津卷、2022江苏卷、2022浙江卷、2022河北卷、2022广东卷、2022全国卷、2021辽宁卷、2021北京卷、2021全国高考真题、2021海南卷、2021河北卷、2020北京卷、2020.浙江卷、2020海南卷、2020江苏卷、2020山东卷、2020全国卷、2019江苏卷、2017全国 . 真实情境深度渗透‌：以国产粒子加速器、芯片电子束曝光、静电除尘分选等前沿科技场景为载体，不再使用纯理论裸模型出题，要求学生从复杂场景中提炼带电粒子的电场运动模型。 . ‌综合关联属性突出‌：不再孤立考查偏转公式，会联动电场力/能的性质、动能定理、类平抛运动等考点，强化“受力分析→运动分解→能量推导”的完整解题链条。 . ‌能力导向持续强化‌：弱化机械繁琐的代数运算，重点考查多约束电场中的粒子轨迹分析、临界极值条件推导能力，规避固化刷题套路，依靠建模能力实现分数分层。 . 考点01 带电粒子在电场中的运动 1．（2026·贵州·高考真题）如图，密闭真空中，有一竖直放置的金属靶和水平放置的两平行极板，极板与金属靶受光面垂直，板间存在竖直向上的匀强电场。用频率为和的光分别照射靶时，垂直靶面逸出最大初动能分别为和的光电子，经狭缝、后进入电场，分别落到下极板M、N处。忽略极板边缘效应及电子间的相互作用，则（     ） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】 光电子进入匀强电场后做类平抛运动， 竖直方向：加速度 对所有电子，竖直方向加速度和位移均相同，根据可知，运动时间相同 水平方向做匀速运动，则落在M的电子初速度较小，即 对光电效应过程，根据爱因斯坦光电效应方程，可知。 故选A。 2．（2026·湖北·高考真题）如图所示，在平面内，区域存在匀强电场，电场强度大小为、方向沿轴负方向；在区域，有一个以为圆心、为半径的半圆形区域，半圆形区域内既无电场也无磁场，半圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里。一质量为、电荷量为的带正电粒子从坐标为的点静止释放，之后从坐标为的点第一次射出磁场。不计重力，求： (1)粒子第一次进入磁场时的速度大小； (2)磁场的磁感应强度大小； (3)粒子第二次射出磁场时的位置坐标。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）粒子在匀强电场中做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得 解得加速度大小为 粒子从坐标为的 点静止释放，沿轴负方向的位移大小为 由匀变速直线运动速度与位移的关系得 联立解得粒子第一次进入磁场的速度大小为 （2）粒子第一次进入磁场的坐标为，第一次出磁场的坐标为，粒子在匀强磁场中的运动轨迹如图所示 设粒子的轨迹半径变为，由几何关系得 解得 粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，有 解得 （3）设粒子第一次出磁场时速度与 轴负方向的夹角为，由几何关系得 则 粒子沿 轴和轴的速度分别为， 解得， 粒子沿轴方向做类竖直上抛运动，由竖直上抛运动规律，可得运动时间 沿 轴方向做匀速直线运动，有 联立解得沿 轴方向的位移为 粒子第二次进入磁场时， 坐标为 沿 轴方向的速度为 由运动的对称性，可知沿轴方向的速度为 则粒子与 轴负方向的夹角仍满足 因此粒子两次在磁场中的运动轨迹关于轴对称，如图所示 则粒子第二次出磁场的坐标，即为粒子第一次进入磁场的坐标。 3．（2026·贵州·高考真题）在竖直平面内，一带电荷量为（）的小球在重力作用下从点由静止开始下落，运动过程中始终受到与运动方向相反的空气阻力作用，其大小与速率满足（为常量）。小球第一次经过点正下方的点时达到最大速率，此时，施加竖直向上的恒定匀强电场，小球做变速运动。经过一段时间后，小球在点正上方的点再次达到最大速率，此后匀速上升。已知小球速率从第一次到再次达到的过程中，克服空气阻力做功为，重力加速度大小为。求： (1)小球的质量和电场强度大小； (2)小球的最大加速度大小； (3)施加电场后，、两点间的电势差。 【答案】(1)， (2) (3) 【详解】（1）小球第一次达到最大速率时，受力平衡，根据平衡条件有 解得小球的质量为 小球再次到达最大速率时，受力平衡，小球到达M点上方N点，速度方向竖直向上，则空气阻力竖直向下，根据力的平衡条件有 解得电场强度大小为 （2）对小球从P点运动到M点的过程，由牛顿第二定律有 可知小球做加速度减小的加速运动，从M点运动到最低点的过程，由牛顿第二定律有 可知小球做加速度减小的减速运动，小球从最低点运动到N点的过程，由牛顿第二定律有 可知小球做加速度减小的加速运动，小球从静止释放时加速度为g，小球运动到M点加恒定匀强电场时有 解得 则小球的最大加速度大小为。 （3）对小球从M点运动到N点的过程，由动能定理有 其中 联立解得M、N两点间的电势差为 4．（2026·河南·高考真题）反射式飞行时间质谱仪是通过测量离子在真空中的飞行时间来对其进行质量分析的仪器。原理如图所示，离子源 产生不同种类、初速度为零的正离子，离子经匀强电场加速后从 点射出，进入无场区做直线运动，然后从 点进入匀强反射电场，最后从反射电场射出。已知 、 间的距离为；加速电场和反射电场两极板间的电压分别为和（），间距分别为和；反射电场方向与 的夹角为。不计离子重力。 (1)证明从离子源 产生的正离子都能从同一点射出反射电场； (2)测得两种离子从 到射出反射电场所用时间之比，求其比荷之比。 【答案】(1)设离子电荷量为q、质量为m，经加速电场加速后速度为v，由动能定理有 离子进入反射电场，沿电场方向分速度 加速度大小 离子在反射电场中垂直电场方向分速度 反射电场往返时间 可得垂直电场方向位移 与离子比荷无关，结合沿电场方向最大位移与比荷无关，可得出所有正离子均从同一点射出反射电场。 (2) 【详解】（1）设离子电荷量为q、质量为m，经加速电场加速后速度为v，由动能定理有 离子进入反射电场，沿电场方向分速度 加速度大小 离子在反射电场中垂直电场方向分速度 由于则粒子在反射电场往返时间 可得垂直电场方向位移 与离子比荷无关，结合沿电场方向最大位移与比荷无关，可得出所有正离子均从同一点射出反射电场。 （2）在加速电场中，根据位移时间关系 其中 可得加速电场中运动时间 无场区运动时间 离子从到射出反射电场所用时间 可知，即 可得 5．（2026·广东·高考真题）如图（a）所示，两竖直放置且足够大的平行金属板、，两板间距为，在两板正中间竖直平面内固定有一水平绝缘横杆，一质量为、电荷量为的小球通过两根等长且不可伸长的绝缘轻绳悬挂于横杆下方，小球与横杆的距离为，两绳的夹角为直角，如图（b），接通电源，使板间电压由0开始缓慢增大，小球缓慢向靠近，在此过程中每个时刻小球都受力平衡，当小球接触的瞬间，电荷量变为，板间电压停止增大并在此后保持恒定，在此恒定电压下，小球每次与或接触后瞬间，速度均减为0，带电荷量变化满足“电性反转、大小不变”，从而在两板间沿着圆弧往复运动，重力加速度为，小球可视为质点，每次与板碰撞均不影响两板间电压，忽略空气阻力和电场的边缘效应，忽略小球所带电荷对板间电场的影响。 (1)求、间的恒定电压； (2)求小球第一次碰撞前瞬间，单根轻绳的拉力大小； (3)若某次小球碰撞时，、间的电压突变为原恒定电压的倍（），其他条件不变，此后小球仍能沿着圆弧往复运动，求的取值范围，并求出该范围内不同值对应的小球最大动能。 【答案】(1) (2) (3)当时，；当时， 【详解】（1）当小球刚好到金属板时，受力分析如图所示 根据几何关系可得 可得 根据平衡条件有 其中 联立可得 （2）小球从金属板到金属板过程，根据动能定理 小球第一次碰撞前瞬间，受力分析如图所示 对小球根据牛顿第二定律 联立解得 （3）如图所示 要使小球仍能沿着圆弧往复运动，即绳子拉力大于零，需要满足 解得 根据（2）分析可知当时，小球到达金属板时，电场力和重力的合力与绳子的合力方向相同，当时，小球所受的重力和电场力的合力相对于小球到达金属板时绳子合力的方向偏上，如图所示 绳子拉力对小球不做功，可知小球所受的重力和电场力的合力与小球位移的夹角一直为锐角，当小球到达金属板时，动能最大，根据动能定理有 可得 当时，小球所受的重力和电场力的合力相对于小球到达金属板时绳子合力的方向偏下，如图所示 当小球速度与小球所受的重力和电场力的合力方向垂直时，速度最大，该点为等效最低点，设此时与竖直方向的夹角为，根据几何关系有 根据数学知识可得， 根据动能定理有 解得 6．（2025·海南·高考真题）（多选）一绝缘的固定倾斜斜面，斜面倾角为，空间中存在沿斜面向下的匀强电场，电场强度为。质量为m的物块M、N用一根不可伸长的轻绳绕过滑轮连接，M带正电，电荷量为q，N不带电，N一端与弹簧连接，弹簧另一端固定在地面上，劲度系数为k。初始时有外力作用使M静止在斜面上，轻绳恰好伸直，使M从静止释放，第一次到达最低点的时间为t，不计一切摩擦。则（    ） A．释放时M的加速度为 B．M下滑的最大速度为 C．M下滑的最大距离为 D．M下滑的距离为时，所用时间为 【答案】BD 【详解】A．初始时，弹簧弹力等于N的重力，弹簧处于压缩状态，即 可得 释放M时，弹簧弹力不会突变，对M和N，根据牛顿第二定律 可得释放时M的加速度为，A错误； B．当M、N的加速度为零，M的速度最大，设此时弹簧的伸长量为，根据平衡条件 解得 由于，可知弹簧弹性势能不变，M从开始运动到速度达到最大过程，根据动能定理 联立解得M下滑的最大速度为，B正确； CD．以速度最大位置为原点，斜面向上为正方向，M、N所受的合外力与位移的关系满足 可知M、N做简谐运动，刚释放M时，加速度，根据简谐运动的对称性可知当M下滑的最大距离时，加速度大小也为，根据牛顿第二定律 解得M下滑的最大距离为 根据题意，M、N做简谐运动的周期 从释放开始计时，位移随时间变化的表达式为 当下滑距离为时，代入数据有 可得 即M下滑的距离为时，所用时间为，故D正确，C错误。 故选BD。 7．（2025·重庆·高考真题）某兴趣小组用人工智能模拟带电粒子在电场中的运动，如图所示的矩形区域OMPQ内分布有平行于OQ的匀强电场，N为QP的中点。模拟动画显示，带电粒子a、b分别从Q点和O点垂直于OQ同时进入电场，沿图中所示轨迹同时到达M、N点，K为轨迹交点。忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用，则可推断a、b（　　） A．具有不同比荷 B．电势能均随时间逐渐增大 C．到达M、N的速度大小相等 D．到达K所用时间之比为 【答案】D 【详解】A．根据题意可知，带电粒子在电场中做类平抛运动，带电粒子a、b分别从Q点和O点同时进入电场，沿图中所示轨迹同时到达M、N点，可知，运动时间相等，由图可知，沿初速度方向位移之比为，则初速度之比为，沿电场方向的位移大小相等，由可知，粒子运动的加速度大小相等，由牛顿第二定律有 可得 可知，带电粒子具有相同比荷，故A错误； B．带电粒子运动过程中，电场力均做正功，电势能均随时间逐渐减小，故B错误； C．沿电场方向，由公式可知，到达M、N的竖直分速度大小相等，由于初速度之比为，则到达M、N的速度大小不相等，故C错误； D．由图可知，带电粒子a、b到达K的水平位移相等，由于带电粒子a、b初速度之比为，则所用时间之比为，故D正确。 故选D。 8．（2025·甘肃·高考真题）离子注入机是研究材料辐照效应的重要设备，其工作原理如图1所示。从离子源S释放的正离子（初速度视为零）经电压为的电场加速后，沿方向射入电压为的电场（为平行于两极板的中轴线）。极板长度为l、间距为d，关系如图2所示。长度为a的样品垂直放置在距极板L处，样品中心位于点。假设单个离子在通过区域的极短时间内，电压可视为不变，当时。离子恰好从两极板的边缘射出。不计重力及离子之间的相互作用。下列说法正确的是（    ） A．的最大值 B．当且时，离子恰好能打到样品边缘 C．若其他条件不变，要增大样品的辐照范围，需增大 D．在和时刻射入的离子，有可能分别打在A和B点 【答案】B 【详解】A．粒子在加速电场中被加速时 在偏转电场中做类平抛运动，则， 解得 选项A错误； B．当时粒子从板的边缘射出，恰能打到样品边缘时，则 解得 选项B正确； C．根据 若其它条件不变，要增加样品的辐照范围，则需减小U1，选项C错误； D ．由图可知t1时刻所加的向上电场电压小于t2时刻所加的向下的电场的电压，则t1时刻射入的粒子打到A点时的竖直位移小于打到B点时的竖直位移，则选项D错误。 故选B。 9．（2025·江苏·高考真题）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点以初速度射出，速度方向与水平方向夹角均为。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。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意，不计重力及粒子间相互作用，则竖直方向上，由对球，根据牛顿第二定律有 a运动到最高点的时间，由运动学公式有 联立解得 （2）方法一、根据题意可知，两个小球均在水平方向上做匀速直线运动，且水平方向上的初速度均为，则两小球一直在同一竖直线上，斜上抛的小球竖直方向上运动的位移为 斜下抛的小球竖直方向上运动位移为 则小球a到达最高点时与小球b之间的距离 方法二、两个小球均受到相同电场力，以a球为参考系，球以的速度向下做匀速直线运动，则a到达最高点时，a、b间的距离 10．（2025·河南·高考真题）如图，水平虚线上方区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，下方区域有竖直向上的匀强电场。质量为m、带电量为q（）的粒子从磁场中的a点以速度向右水平发射，当粒子进入电场时其速度沿右下方向并与水平虚线的夹角为，然后粒子又射出电场重新进入磁场并通过右侧b点，通过b点时其速度方向水平向右。a、b距水平虚线的距离均为h，两点之间的距离为。不计重力。 (1)求磁感应强度的大小； (2)求电场强度的大小； (3)若粒子从a点以竖直向下发射，长时间来看，粒子将向左或向右漂移，求漂移速度大小。（一个周期内粒子的位移与周期的比值为漂移速度） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知，画出粒子的运动轨迹，如图所示 由题意可知 设粒子在磁场中做圆周运动的半径为，由几何关系有 解得 由牛顿第二定律有 解得 （2）根据题意，由对称性可知，粒子射出电场时，速度大小仍为，方向与水平虚线的夹角为，由几何关系可得 则粒子在电场中的运动时间为 沿电场方向上，由牛顿第二定律有 由运动学公式有 联立解得 （3）若粒子从a点以竖直向下发射，画出粒子的运动轨迹，如图所示 由于粒子在磁场中运动的速度大小仍为，粒子在磁场中运动的半径仍为，由几何关系可得，粒子进入电场时速度与虚线的夹角 结合小问2分析可知，粒子在电场中的运动时间为 间的距离为 由几何关系可得 则 粒子在磁场中的运动时间为 则有 综上所述可知，粒子每隔时间向右移动，则漂移速度大小 11．（2025·河南·高考真题）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。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。随后，液滴以的速度竖直进入长度为的电极板间，板间电场均匀、方向水平向右，电场强度大小为。含细胞的液滴最终被分别收集在极板下方处的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。 【答案】(1) (2)0.11m 【详解】（1）由题意可知含A细胞的液滴在电场中做类平抛运动，垂直于电场方向则 沿电场方向 由牛顿第二定律 解得含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离为 （2）含A细胞的液滴离开电场后做匀速直线运动，则 则 联立解得 有对称性可知则A、B细胞收集管的间距 12．（2025·福建·高考真题）角分辨光电子能谱仪是现代科学研究的先进仪器，其核心装置中有两个同心半球极板。垂直半球底面儿且过球心O的截面如图所示。极板间存在一径向电场，其等势线为一系列以O为圆心的半圆。电子A以初动能，从入口M点垂直半球底面入射，从N点射出，电子b也从M点垂直半球底面入射，经P点后从Q点射出。两电子的运动轨迹如图所示，已知电子a轨迹为一以O为圆心的半圆，与OP交于H点，H、P两点间的电势差为U，，，电子电荷量大小为，重力不计。则（　　） A．P点的电场强度 B．电子a在H点儿受到的电场力大小为 C．电子b在P点动能小于在Q点动能 D．电子b从M点运动到Q点的过程中，克服电场力所做的功小于2eU 【答案】D 【详解】AB．a粒子入射动能为Ek，根据动能的表达式有 粒子恰好做圆周运动，则 联立解得 根据电场强度的分布可知P点的电场强度小于，故AB错误； C．已知|NQ|=2|HP|，因为HN在同一等势线上，且沿电场方向电势降低，则Q点电势小于P点，电子在电势低处电势能大，则b粒子在Q点电势能大，根据能量守恒可知，b粒子在Q点动能较小，故C错误； D．由电场线密度分布情况可知，沿径向向外电场强度减小，则HP之间平均电场强度大小大于NQ之间的平均电场强度大小，根据 可知 则b粒子全程的克服电场力做功，故D正确。 故选 D。 13．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）如图，光滑绝缘水平面AB与竖直面内光滑绝缘半圆形轨道BC在B点相切，轨道半径为r，圆心为O，O、A间距离为。原长为的轻质绝缘弹簧一端固定于O点，另一端连接一带正电的物块。空间存在水平向右的匀强电场，物块所受的电场力与重力大小相等。物块在A点左侧释放后，依次经过A、B、C三点时的动能分别为，则（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由题意可得A点弹簧伸长量为，B点和C点弹簧压缩量为，即三个位置弹簧弹性势能相等，则由A到B过程中弹簧弹力做功为零，电场力做正功，动能增加， 同理B到C过程中弹簧弹力和电场力做功都为零，重力做负功，则动能减小， 由A到C全过程则有 因此 故选C。 14．（2024·天津·高考真题）如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内，存在半径为R的半圆形匀强磁场区域，半圆与x轴相切于M点，与y轴相切于N点，直线边界与x轴平行，磁场方向垂直于纸面向里。在第一象限存在沿方向的匀强电场，电场强度大小为E．一带负电粒子质量为m，电荷量为q，从M点以速度v沿方向进入第一象限，正好能沿直线匀速穿过半圆区域。不计粒子重力。 (1)求磁感应强度B的大小； (2)若仅有电场，求粒子从M点到达y轴的时间t； (3)若仅有磁场，改变粒子入射速度的大小，粒子能够到达x轴上P点，M、P的距离为，求粒子在磁场中运动的时间。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意可知，由于一带负电粒子能沿直线匀速穿过半圆区域，由平衡条件有 解得 （2）若仅有电场，带负电粒子受沿轴负方向的电场力，由牛顿第二定律有 又有 联立解得 （3）根据题意，设粒子入射速度为，则有 可得 画出粒子的运动轨迹，如图所示 由几何关系可得 解得 则轨迹所对圆心角为，则粒子在磁场中运动的时间 15．（2024·福建·高考真题）如图，直角坐标系中，第Ⅰ象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。第Ⅱ、Ⅲ象限中有两平行板电容器、，其中垂直轴放置，极板与轴相交处存在小孔、；垂直轴放置，上、下极板右端分别紧贴轴上的、点。一带电粒子从静止释放，经电场直线加速后从射出，紧贴下极板进入，而后从进入第Ⅰ象限；经磁场偏转后恰好垂直轴离开，运动轨迹如图中虚线所示。已知粒子质量为、带电量为，、间距离为，、的板间电压大小均为，板间电场视为匀强电场，不计重力，忽略边缘效应。求： (1)粒子经过时的速度大小； (2)粒子经过时速度方向与轴正向的夹角； (3)磁场的磁感应强度大小。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）粒子从M到N的运动过程中，根据动能定理有 解得 （2）粒子在中，根据牛顿运动定律有 根据匀变速直线运动规律有 、 又 解得 （3）粒子在P处时的速度大小为 在磁场中运动时根据牛顿第二定律有 由几何关系可知 解得 16．（2024·广东·高考真题）如图甲所示。两块平行正对的金属板水平放置，板间加上如图乙所示幅值为、周期为的交变电压。金属板左侧存在一水平向右的恒定匀强电场，右侧分布着垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度大小为B．一带电粒子在时刻从左侧电场某处由静止释放，在时刻从下板左端边缘位置水平向右进入金属板间的电场内，在时刻第一次离开金属板间的电场、水平向右进入磁场，并在时刻从下板右端边缘位置再次水平进入金属板间的电场。已知金属板的板长是板间距离的倍，粒子质量为m。忽略粒子所受的重力和场的边缘效应。 （1）判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q； （2）求金属板的板间距离D和带电粒子在时刻的速度大小v； （3）求从时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中，电场力对粒子做的功W。 【答案】（1）正电；；（2）；；（3） 【详解】（1）根据带电粒子在右侧磁场中的运动轨迹结合左手定则可知，粒子带正电；粒子在磁场中运动的周期为 根据洛伦兹力提供向心力得 则粒子所带的电荷量 （2）若金属板的板间距离为D，则板长粒子在板间运动时 出电场时竖直速度为零，则竖直方向 在磁场中时 其中的 联立解得， （3）带电粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图，由（2）的计算可知金属板的板间距离 则粒子在3t0时刻再次进入中间的偏转电场，在4 t0时刻进入左侧的电场做减速运动速度为零后反向加速，在6 t0时刻再次进入中间的偏转电场，6.5 t0时刻碰到上极板，因粒子在偏转电场中运动时，在时间t0内电场力做功为零，在左侧电场中运动时，往返一次电场力做功也为零，可知整个过程中只有开始进入左侧电场时电场力做功和最后0.5t0时间内电场力做功，则 17．（2024·河北·高考真题）如图，竖直向上的匀强电场中，用长为L的绝缘细线系住一带电小球，在竖直平面内绕O点做圆周运动。图中A、B为圆周上的两点，A点为最低点，B点与O点等高。当小球运动到A点时，细线对小球的拉力恰好为0，已知小球的电荷量为、质量为m，A、B两点间的电势差为U，重力加速度大小为g，求： （1）电场强度E的大小。 （2）小球在A、B两点的速度大小。 【答案】（1）；（2）， 【详解】（1）在匀强电场中，根据公式可得场强为 （2）在A点细线对小球的拉力为0，根据牛顿第二定律得 A到B过程根据动能定理得 联立解得 18．（2024·新疆河南·高考真题）一质量为m、电荷量为的带电粒子始终在同一水平面内运动，其速度可用图示的直角坐标系内，一个点表示，、分别为粒子速度在水平面内两个坐标轴上的分量。粒子出发时P位于图中点，粒子在水平方向的匀强电场作用下运动，P点沿线段ab移动到点；随后粒子离开电场，进入方向竖直、磁感应强度大小为B的匀强磁场，P点沿以O为圆心的圆弧移动至点；然后粒子离开磁场返回电场，P点沿线段ca回到a点。已知任何相等的时间内P点沿图中闭合曲线通过的曲线长度都相等。不计重力。求 （1）粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期； （2）电场强度的大小； （3）P点沿图中闭合曲线移动1周回到a点时，粒子位移的大小。 【答案】（1），；（2）；（3） 【详解】（1）粒子在磁场中做圆周运动时的速度为 根据洛伦兹力提供向心力 解得做圆周运动的半径为 周期为 （2）根据题意，已知任何相等的时间内P点沿图中闭合曲线通过的曲线长度都相等，由于曲线表示的为速度相应的曲线，根据可知任意点的加速度大小相等，故可得 解得 （3）根据题意分析可知从b点到c点粒子在磁场中转过的角度为，绕一圈的过程中两次在电场中运动，根据对称性可知粒子的运动轨迹如图，从a到b过程中粒子做类平抛运动，得 故可得该段时间内沿y方向位移为 根据几何知识可得 由粒子在两次电场中运动的对称性可知移动一周时粒子位移的大小为 联立解得 19．（2024·新疆河南·高考真题）如图，两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上，下端分别系有均带正电荷的小球P、Q；小球处在某一方向水平向右的匀强电场中，平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等。则（　　） A．两绳中的张力大小一定相等 B．P的质量一定大于Q的质量 C．P的电荷量一定小于Q的电荷量 D．P的电荷量一定大于Q的电荷量 【答案】B 【详解】由题意可知设Q和P两球之间的库仑力为F，绳子的拉力分别为T1，T2，质量分别为m1，m2；与竖直方向夹角为θ，对于小球Q有 对于小球P有 联立有 所以可得 又因为 可知，即P的质量一定大于Q的质量；两小球的电荷量则无法判断。 故选B。 20．（2024·吉林·高考真题）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 【答案】D 【详解】根据题意若小球的初速度方向沿虚线，则其运动轨迹为直线，可知电场力和重力的合力沿着虚线方向，又电场力方向为水平方向，根据力的合成可知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相同，则电场力对小球正功，小球的动能增大，电势能减小。 故选D。 21．（2023·福建·高考真题）如图（a），一粗糙、绝缘水平面上有两个质量均为m的小滑块A和B，其电荷量分别为和。A右端固定有轻质光滑绝缘细杆和轻质绝缘弹簧，弹簧处于原长状态。整个空间存在水平向右场强大小为E的匀强电场。A、B与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其大小均为。时，A以初速度向右运动，B处于静止状态。在时刻，A到达位置S，速度为，此时弹簧未与B相碰；在时刻，A的速度达到最大，此时弹簧的弹力大小为；在细杆与B碰前的瞬间，A的速度为，此时。时间内A的图像如图（b）所示，为图线中速度的最小值，、、均为未知量。运动过程中，A、B处在同一直线上，A、B的电荷量始终保持不变，它们之间的库仑力等效为真空中点电荷间的静电力，静电力常量为k；B与弹簧接触瞬间没有机械能损失，弹簧始终在弹性限度内。 （1）求时间内，合外力对A所做的功； （2）求时刻A与B之间的距离； （3）求时间内，匀强电场对A和B做的总功； （4）若增大A的初速度，使其到达位置S时的速度为，求细杆与B碰撞前瞬间A的速度。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】（1）时间内根据动能定理可知合外力做的功为 （2）由图（b）可知时刻A的加速度为0，此时滑块A所受合外力为0，设此时A与B之间的距离为r0，根据平衡条件有 其中 联立可得 （3）在时刻，A的速度达到最大，此时A所受合力为0，设此时A和B的距离为r1，则有 且有 ， 联立解得 时间内，匀强电场对A和B做的总功 （4）过S后，A、B的加速度相同，则A、B速度的变化相同。设弹簧的初始长度为；A在S位置时，此时刻A、B的距离为，A速度最大时，AB距离为，细杆与B碰撞时，A、B距离为。 A以过S时，到B与杆碰撞时，A增加的速度为，则B同样增加速度为，设B与杠相碰时，B向左运动。设B与弹簧相碰到B与杆相碰时，B向左运动。对A根据动能定理有 对B有 当A以过S时，设B与杆碰撞时，A速度为，则B速度为，设B与杠相碰时，B向左运动。设B与弹簧相碰到B与杆相碰时，B向左运动。 对A根据动能定理有 对B 联立解得 22．（2023·北京·高考真题）某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小球）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，空气和带电颗粒沿板方向的速度保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为L，间距为d、不考虑重力影响和颗粒间相互作用。 （1）若不计空气阻力，质量为m、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压； （2）若计空气阻力，颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反，大小为，其中r为颗粒的半径，k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。 a、半径为R、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压； b、已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比，进入收集器的均匀混合气流包含了直径为和的两种颗粒，若的颗粒恰好100%被收集，求的颗粒被收集的百分比。    【答案】（1）；（2）a、；b、25% 【详解】（1）只要紧靠上极板的颗粒能够落到收集板右侧，颗粒就能够全部收集，水平方向有 竖直方向 根据牛顿第二定律 又 解得 （2）a.颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，竖直方向 且 解得 b.带电荷量q的颗粒恰好100%被收集，颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有 在竖直方向颗粒匀速下落 的颗粒带电荷量为 颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有 设只有距下极板为的颗粒被收集，在竖直方向颗粒匀速下落 解得 的颗粒被收集的百分比 23．（2023·北京·高考真题）如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，EO = OF。一不计重力带负电的点电荷在E点由静止释放后（   ） A．做匀加速直线运动 B．在O点所受静电力最大 C．由E到O的时间等于由O到F的时间 D．由E到F的过程中电势能先增大后减小 【答案】C 【详解】AB．带负电的点电荷在E点由静止释放，将以O点为平衡位置做往复运动，在O点所受电场力为零，故AB错误； C．根据运动的对称性可知，点电荷由E到O的时间等于由O到F的时间，故C正确； D．点电荷由E到F的过程中电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，故D错误。 故选C。 24．（2023·浙江·高考真题）AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定，竖直截面如图所示。两板间距10cm，电荷量为、质量为的小球用长为5cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S，小球静止时，细线与AB板夹角为30°；剪断细线，小球运动到CD板上的M点（未标出），则（    ）      A．MC距离为 B．电势能增加了 C．电场强度大小为 D．减小R的阻值，MC的距离将变大 【答案】B 【详解】A．根据平衡条件和几何关系，对小球受力分析如图所示    根据几何关系可得 联立解得 剪断细线，小球做匀加速直线运动，如图所示    根据几何关系可得 故A错误； B．根据几何关系可得小球沿着电场力方向的位移 与电场力方向相反，电场力做功为 则小球的电势能增加，故B正确； C．电场强度的大小 故C错误； D．减小R的阻值，极板间的电势差不变，极板间的电场强度不变，所以小球的运动不会发生改变，MC的距离不变，故D错误。 故选B。 【点睛】 25．（2023·湖北·高考真题）（多选）一带正电微粒从静止开始经电压加速后，射入水平放置的平行板电容器，极板间电压为。微粒射入时紧靠下极板边缘，速度方向与极板夹角为，微粒运动轨迹的最高点到极板左右两端的水平距离分别为和L，到两极板距离均为d，如图所示。忽略边缘效应，不计重力。下列说法正确的是（    ）    A． B． C．微粒穿过电容器区域的偏转角度的正切值为2 D．仅改变微粒的质量或者电荷数量，微粒在电容器中的运动轨迹不变 【答案】BD 【详解】B．粒子在电容器中水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀变速直线直线运动，根据电场强度和电势差的关系及场强和电场力的关系可得 ， 粒子射入电容器后的速度为，水平方向和竖直方向的分速度 ， 从射入到运动到最高点由运动学关系 粒子射入电场时由动能定理可得 联立解得 B正确； A．粒子从射入到运动到最高点由运动学可得 ， 联立可得 A错误； C．粒子穿过电容器时从最高点到穿出时由运动学可得 ， 射入电容器到最高点有 解得 设粒子穿过电容器与水平的夹角为，则 粒子射入电场和水平的夹角为 C错误； D．粒子射入到最高点的过程水平方向的位移为，竖直方向的位移为 联立 ，， 解得 且 ， 即解得 即粒子在运动到最高点的过程中水平和竖直位移均与电荷量和质量无关，最高点到射出电容器过程同理 ，， 即轨迹不会变化，D正确。 故选BD。 26．（2023·全国乙卷·高考真题）（多选）在O点处固定一个正点电荷，P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球，小球仅在重力和该点电荷电场力作用下在竖直面内运动，其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点，OP > OM，OM = ON，则小球（   ）    A．在运动过程中，电势能先增加后减少 B．在P点的电势能大于在N点的电势能 C．在M点的机械能等于在N点的机械能 D．从M点运动到N点的过程中，电场力始终不做功 【答案】BC 【详解】ABC．由题知，OP > OM，OM = ON，则根据点电荷的电势分布情况可知 φM = φN > φP 则带负电的小球在运动过程中，电势能先减小后增大，且 EpP > EpM = EpN 则小球的电势能与机械能之和守恒，则带负电的小球在M点的机械能等于在N点的机械能，A错误、BC正确； D．从M点运动到N点的过程中，电场力先做正功后做负功，D错误。 故选BC。 27．（2023·浙江·高考真题）如图所示，示波管由电子枪竖直方向偏转电极YY′、水平方向偏转电极XX′和荧光屏组成。电极XX′的长度为l、间距为d、极板间电压为U，YY′极板间电压为零，电子枪加速电压为10U。电子刚离开金属丝的速度为零，从电子枪射出后沿OO′方向进入偏转电极。已知电子电荷量为e，质量为m，则电子（   ） A．在XX′极板间的加速度大小为 B．打在荧光屏时，动能大小为11eU C．在XX′极板间受到电场力的冲量大小为 D．打在荧光屏时，其速度方向与OO′连线夹角α的正切 【答案】D 【详解】A．由牛顿第二定律可得，在XX′极板间的加速度大小 A错误； B．电子电极XX′间运动时，有 vx = axt 电子离开电极XX′时的动能为 电子离开电极XX′后做匀速直线运动，所以打在荧光屏时，动能大小为，B错误； C．在XX′极板间受到电场力的冲量大小 C错误； D．打在荧光屏时，其速度方向与OO′连线夹角α的正切 D正确。 故选D。 28．（2022·福建·高考真题）（多选）我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为，推进器产生的推力为。已知氙离子的比荷为；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则（　　） A．氙离子的加速电压约为 B．氙离子的加速电压约为 C．氙离子向外喷射形成的电流约为 D．每秒进入放电通道的氙气质量约为 【答案】AD 【详解】AB．氙离子经电场加速，根据动能定理有 可得加速电压为 故A正确，B错误； D．在时间内，有质量为的氙离子以速度喷射而出，形成电流为，由动量定理可得 进入放电通道的氙气质量为，被电离的比例为，则有 联立解得 故D正确； C．在时间内，有电荷量为的氙离子喷射出，则有 ， 联立解得 故C错误。 故选AD。 29．（2022·辽宁·高考真题）如图所示，光滑水平面和竖直面内的光滑圆弧导轨在B点平滑连接，导轨半径为R。质量为m的带正电小球将轻质弹簧压缩至A点后由静止释放，脱离弹簧后经过B点时的速度大小为，之后沿轨道运动。以O为坐标原点建立直角坐标系，在区域有方向与x轴夹角为的匀强电场，进入电场后小球受到的电场力大小为。小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度为g。求： （1）弹簧压缩至A点时的弹性势能； （2）小球经过O点时的速度大小； （3）小球过O点后运动的轨迹方程。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）小球从A到B，根据能量守恒定律得 （2）小球从B到O，根据动能定理有 解得 （3）小球运动至O点时速度竖直向上，受电场力和重力作用，将电场力分解到x轴和y轴，则x轴方向有 竖直方向有 解得 ， 说明小球从O点开始以后的运动为x轴方向做初速度为零的匀加速直线运动，y轴方向做匀速直线运动，即做类平抛运动，则有 ， 联立解得小球过O点后运动的轨迹方程 30．（2022·湖北·高考真题）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 【答案】D 【详解】初始状态下，液滴处于静止状态时，满足 即 AB．当电势差调整为2U时，若液滴的半径不变，则满足 可得 AB错误； CD．当电势差调整为2U时，若液滴的半径变为2r时，则满足 可得 C错误，D正确。 故选D。 31．（2022·浙江·高考真题）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；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 D．粒子从N板下端射出的时间 【答案】C 【详解】A．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； B．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，则电场力做正功，电势能减小；则平行M板向下的粒子到达N板时电场力也做正功，电势能同样减小，故B错误； CD．设两板间距离为d，对于平行M板向下的粒子刚好从N板下端射出，在两板间做类平抛运动，有 对于垂直M板向右的粒子，在板间做匀加速直线运动，因两粒子相同，在电场中加速度相同，有 联立解得 ， 故C正确，D错误； 故选C。 32．（2022·广东·高考真题）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。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、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。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，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，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： （1）比例系数k； （2）油滴A、B的带电量和电性；B上升距离电势能的变化量； （3）新油滴匀速运动速度的大小和方向。 【答案】（1）；（2）油滴A不带电，油滴B带负电，电荷量，电势能的变化量；（3）见解析 【详解】（1）未加电压时，油滴匀速时的速度大小 匀速时 又 联立可得 （2）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所受电场力向上，极板间电场强度向下，可知油滴B带负电，油滴B向上匀速运动时，速度大小为 根据平衡条件可得 解得 根据 又 联立解得 （3）油滴B与油滴A合并后，新油滴的质量为，新油滴所受电场力 若，即 可知 新油滴速度方向向上，设向上为正方向，根据动量守恒定律 可得 新油滴向上加速，达到平衡时 解得速度大小为 速度方向向上； 若，即 可知 设向下为正方向，根据动量守恒定律 可知 新油滴向下加速，达到平衡时 解得速度大小为 速度方向向下。 33．（2021·湖南·高考真题）（多选）如图，圆心为的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，和为该圆直径。将电荷量为的粒子从点移动到点，电场力做功为；若将该粒子从点移动到点，电场力做功为。下列说法正确的是（　　） A．该匀强电场的场强方向与平行 B．将该粒子从点移动到点，电场力做功为 C．点电势低于点电势 D．若只受电场力，从点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动 【答案】AB 【详解】A．由于该电场为匀强电场，可采用矢量分解的思路，沿cd方向建立x轴，垂直与cd方向建立y轴如下图所示 在x方向有 W = Exq2R 在y方向有 2W = EyqR + ExqR 经过计算有 Ex = ，Ey = ，E = ，tanθ = 由于电场方向与水平方向成60°，则电场与ab平行，且沿a指向b，A正确； B．该粒从d点运动到b点，电场力做的功为 W′ = Eq = 0.5W B正确； C．沿电场线方向电势逐渐降低，则a点的电势高于c点的电势，C错误； D．若粒子的初速度方向与ab平行则粒子做匀变速直线运动，D错误。 故选AB。 34．（2020·浙江·高考真题）如图所示，一质量为m、电荷量为（）的粒子以速度从连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达连线上的某点时（　　） A．所用时间为 B．速度大小为 C．与P点的距离为 D．速度方向与竖直方向的夹角为30° 【答案】C 【详解】A．粒子在电场中做类平抛运动，水平方向 竖直方向 由 可得 故A错误； B．由于 故粒子速度大小为 故B错误； C．由几何关系可知，到P点的距离为 故C正确； D．由于平抛推论可知，，可知速度正切 可知速度方向与竖直方向的夹角小于30°，故D错误。 故选C。 35．（2020·全国II卷·高考真题）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的点记为P点。则（　　） A．M处的电势高于N处的电势 B．增大M、N之间的加速电压可使P点左移 C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外 D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移 【答案】D 【详解】A．由于电子带负电，要在MN间加速则MN间电场方向由N指向M，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知M的电势低于N的电势，故A错误； B．增大加速电压则根据 可知会增大到达偏转磁场的速度；又根据在偏转磁场中洛伦兹力提供向心力有 可得 可知会增大在偏转磁场中的偏转半径，由于磁场宽度相同，故根据几何关系可知会减小偏转的角度，故P点会右移，故B错误； C．电子在偏转电场中做圆周运动，向下偏转，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故C错误； D．由B选项的分析可知，当其它条件不变时，增大偏转磁场磁感应强度会减小半径，从而增大偏转角度，使P点左移，故D正确。 故选D。 36．（2020·浙江·高考真题）如图所示，电子以某一初速度沿两块平行板的中线方向射入偏转电场中，已知极板长度l，间距d，电子质量m，电荷量e。若电子恰好从极板边缘射出电场，由以上条件可以求出的是（    ） A．偏转电压 B．偏转的角度 C．射出电场速度 D．电场中运动的时间 【答案】B 【详解】AD．粒子在平行板电容器中做以初速度做类平抛运动，分解位移： 电场力提供加速度： 极板间为匀强电场，偏转电压和电场强度满足： 联立方程可知偏转位移满足： 结合上述方程可知，由于初速度未知，所以偏转电压和电场中运动的时间无法求出，故AD错误； BC．偏转的角度满足： 解得：；初速度未知，粒子飞出电场时的竖直方向速度无法求出，所以粒子射出电场的速度无法求出，故B正确，C错误。 故选B． 37．（2019·江苏·高考真题）一匀强电场的方向竖直向上，t=0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P，不计粒子重力，则P-t关系图象是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由于带电粒子在电场中类平抛运动，在电场力方向上做匀加速直线运动，加速度为 ，经过时间 ，电场力方向速度为，功率为 ，所以P与t成正比，故A正确． 38．（2019·天津·高考真题）2018年，人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生，这种引擎不需要燃料，也无污染物排放．引擎获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极、之间的匀强电场（初速度忽略不计），、间电压为，使正离子加速形成离子束，在加速过程中引擎获得恒定的推力．单位时间内飘入的正离子数目为定值，离子质量为，电荷量为，其中是正整数，是元电荷． （1）若引擎获得的推力为，求单位时间内飘入、间的正离子数目为多少； （2）加速正离子束所消耗的功率不同时，引擎获得的推力也不同，试推导的表达式； （3）为提高能量的转换效率，要使尽量大，请提出增大的三条建议． 【答案】（1）（2）    （3）用质量大的离子；用带电量少的离子；减小加速电压． 【详解】（1）设正离子经过电极时的速度为，根据动能定理，有         ① 设正离子束所受的电场力为，根据牛顿第三定律，有         ② 设引擎在时间内飘入电极间的正离子个数为，由牛顿第二定律，有         ③ 联立①②③式，且得         ④ （2）设正离子束所受的电场力为，由正离子束在电场中做匀加速直线运动，有         ⑤ 考虑到牛顿第三定律得到，联立①⑤式得         ⑥ （3）为使尽量大，分析⑥式得到 三条建议：用质量大的离子；用带电量少的离子；减小加速电压． 39．（2019·天津·高考真题）如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为的带电小球，以初速度从点竖直向上运动，通过点时，速度大小为，方向与电场方向相反，则小球从运动到的过程（    ） A．动能增加 B．机械能增加 C．重力势能增加 D．电势能增加 【答案】B 【详解】由动能的表达式可知带电小球在M点的动能为，在N点的动能为，所以动能的增量为，故A错误；带电小球在电场中做类平抛运动，竖直方向受重力做匀减速运动，水平方向受电场力做匀加速运动，由运动学公式有，可得，竖直方向的位移，水平方向的位移，因此有，对小球写动能定理有，联立上式可解得，，因此电场力做正功，机械能增加，故机械能增加，电势能减少，故B正确D错误，重力做负功重力势能增加量为，故C错误． 40．（2019·全国III卷·高考真题）空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点．从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B．A不带电，B的电荷量为q（q>0）．A从O点发射时的速度大小为v0，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为．重力加速度为g，求 （1）电场强度的大小； （2）B运动到P点时的动能． 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）设电场强度的大小为E，小球B运动的加速度为a．根据牛顿定律、运动学公式和题给条件，有 mg+qE=ma① ② 解得 ③ （2）设B从O点发射时的速度为v1，到达P点时的动能为Ek，O、P两点的高度差为h，根据动能定理有 ④ 且有 ⑤ ⑥ 联立③④⑤⑥式得 ⑦ 41．（2019·全国II卷·高考真题）如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，PQG的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为（>0）。质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。 （1）求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小； （2）若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？ 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）PG、QG间场强大小相等，均为E，粒子在PG间所受电场力F的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为a，有 ① F=qE=ma② 设粒子第一次到达G时动能为Ek，由动能定理有 ③ 设粒子第一次到达G时所用时间为t，粒子在水平方向的位移为l，则有 ④ l=v0t⑤ 联立①②③④⑤式解得 ⑥ ⑦ （2）设粒子穿过G一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短，由对称性知，此时金属板的长度L为⑧ 42．（2019·浙江·高考真题）用长为1.4m的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0×10−2kg、电荷量为2.0×10−8C的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成37°，如图所示。现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则（sin37°=0.6） A．该匀强电场的场强为3.75×107N/C B．平衡时细线的拉力为0.17N C．经过0.5s，小球的速度大小为6.25m/s D．小球第一次通过O点正下方时，速度大小为7m/s 【答案】C 【详解】AB．小球在平衡位置时，由受力分析可知：qE=mgtan37° 解得 细线的拉力，故AB错误； C．小球向左被拉到细线水平且拉直的位置，释放后将沿着电场力和重力的合力方向做匀加速运动，其方向与竖直方向成37°角，加速度大小为 经过0.5s，小球的速度大小为v=at=6.25m/s，故C正确； D．小球从水平位置到最低点的过程中，若无能量损失，则由动能定理 代入数据解得v=7m/s 因小球从水平位置先沿直线运动，然后当细绳被拉直后做圆周运动到达最低点，在绳子被拉直的瞬间有能量的损失，可知到达最低点时的速度小于7m/s，故D错误。 故选C。 试卷第1页，共3页 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $