2022届全国高三物理模拟试题汇编：带电粒子在在电场中运动及答案.docx

1、 带电粒子在在电场中运动一、单选题1如题图所示，质量为m的一价正离子从A点射入水平方向的匀强电场，初速度方向与水平方向的夹角60。当离子运动到电场中的P点时速度最小（P点未画出），且最小速度为v。不计离子重力，下列说法正确的是（）A电场方向水平向左，UAP=3mv22eB电场方向水平向左，UAP=mv26eC电场方向水平向右，UAP=mv26eD电场方向水平向右，UAP=3mv22e2如图所示，一质量为m、电荷量为q（q0）的粒子以速度v0从MN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（）A所用时间

2、为mv02qEB速度大小为3v0C与P点的距离为22mv02qED速度方向与竖直方向的夹角为303有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示，其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符现为了使打在纸上的字迹扩大，下列措施可行的是() A增大墨汁微粒所带的电荷量B增大墨汁微粒的质量C减小极板的长度D减小偏转板间的电压4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v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程中，动量大小的最小值为（）A55mvB25

3、5mvC355mvD455mv5如图所示，三个带电粒子从水平放置的平行带电金属板左侧相同位置，以相同速度v0垂直电场线方向射入匀强电场，分别落在下极板上的a、b、c三点处，O为入射点在下极板上的投影，且Oa=ab=bc，不计粒子重力及相互间作用力，则落在a、b、c三处粒子的比荷之比为（）A36：15：8B36：9：4C9：4：1D1：2：36某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的运动方向，速度大小也不相同。如图所示，在M旁放置一个金属网N，在M、N之间加电压U，调节电压U的大小观察电流表中的电流大小，则下列说法正确的是（）AU增大，电流表的读数也增大B加上某一电

4、压U0时电流表的读数可能为零C所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动D将电源的正负极反向时电流表的读数可能为零二、多选题7如图所示，水平平行板电容器间距为d，电源电压恒定。闭合开关S，板间电场稳定后，一电子以初速度v从平行板左端水平射入，经过时间t离开平行板间电场时速度与水平方向夹角为，电场力对电子做功为W，电子在屏上所产生光点的竖直偏移量为y；若保持开关S闭合，将两板间距调整为2d，电子仍然以初速度v水平射入，不计电子重力，则（）A电子通过平行板电容器的时间是tB平行板间电场对电子做功是12WC电子离开平行板间电场时速度与水平方向夹角是12D电子在屏幕所产生的光点的竖直偏移量是12y8如

5、图所示，一质量为m、电荷量为q的带正电小球以大小为v0的初速度从足够长的固定斜面上的A点水平抛出，经时间t1落在斜面上，落在斜面上时的速度方向与水平方向的夹角为1；第二次加一电场强度大小E=mgq（g为重力加速度大小）、方向竖直向下的电场，其他条件不变，结果小球经时间t2落在斜面上，落在斜面上时的速度方向与水平方向的夹角为2。不计空气阻力。下列说法正确的是（）At1=2t2B2t1=t2C1=2D1=229图1的平行金属板M、N间加有图2所示的交变电压，OO是M、N板间的中线，当电压稳定时，板间为匀强电场。14T时，比荷为k的带电粒子甲从O点沿OO方向、以v0的速率进入板间，32T时飞离电场，

6、期间恰好不与极板相碰。若在38T时刻，带电粒子乙以2v0的速率沿OO从O点进入板间，已知乙粒子在运动过程中也恰好不与极板碰撞，不计粒子受到的重力，则下列说法中正确的是（）AT时刻，乙粒子离开电场B乙粒子的比荷为8k7C甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为2：3D甲、乙两粒子通过电场偏转的位移大小之比为1：2三、综合题10如图甲所示，金属丝K产生的热电子（初速度不计）经A、B间的加速电场加速后，沿两水平金属板C、D间的中心线射入偏转电场，最后打在竖直荧光屏上。C、D极板长为l，板间距离为d，荧光屏距C、D右端的距离为l6 。现给AB间加一加速电压UAB，C、D两板加一交变电压，电压大小为U、

7、周期T=2lv0（如图乙所示），设C、D间的电场可看作匀强电场，且两板外无电场。已知电子的质量为m、电荷量为e（重力不计），经加速电场加速后以速度v0射入偏转电场，且所有电子均能从C、D板间射出。试求：（1）A、B间加速电压UAB的大小；（2）荧光屏上被电子击中部分的长度D；（3）到达荧光屏上O点的电子动能。11如图，两金属板水平正对放置，间距为 d。两板间有一竖直向下的匀强电场，电场强度为 E。在两板正中间竖直向上放出初速度相同、带电量分别为 q、2q 的两个粒子，它们质量相同。其中粒子抵达上板时速度不变，粒子只能抵达下板。重力加速度为 g。求： （1）粒子质量 m； （2）粒子在电场中运动

8、时间的最大值； （3）取粒子出发点为坐标原点、竖直向上为正方向，建立一维坐标系 y。以 y=0 为重力势能、电势能的零势能面，证明粒子运动到电场中任一位置时其机械能与电势能的总和不变。12如图，ABC是固定在竖直面内、圆心在O点、半径为R的绝缘光滑圆弧形轨道，B、C分别为轨道的最低和最高点，AOB=60，轨道所在空间有竖直方向（未画出场强方向）的匀强电场。现从轨道所在竖直面内距A点高度为2R的P点，以大小gR的初速度水平向右抛出一质量为m、电荷量为q（q0）的小球，小球恰能在A点沿轨道切线进入轨道。小球可视为质点且运动过程中电荷量不变，不计空气阻力，重力加速度大小为g。（1）求匀强电场的电场强

9、度；（2）小球能否通过C点？若能，则求出在C点轨道对小球的弹力大小；若不能，则说明理由。答案解析部分1【答案】B2【答案】C3【答案】A4【答案】B5【答案】B6【答案】B7【答案】A,D8【答案】A,C9【答案】A,B,D10【答案】（1）解：A、B间加速过程eUAB=12mv02 得UAB=mv022e（2）解：在t=nT（n=0，1，2，3，）时刻入射偏转电场的电子l=v0t1，y1=12eUmdt12v1y=eUmdt1，y2=v1yt2=v1yl6v0联立得y=y1+y2=2eUl23mdv02荧光屏上被电子击中部分的长度D=2y=4eUl23mdv02（3）解：电子要达到O点，必须

10、在竖直方向经历先加速t3，后减速t3，再反向加速t4，离开偏转电场后，保持匀速运动t5，整个过程向上的位移和向下的位移大小相等，运动轨迹如图 所以12at322=12at42+at4t52t3+t4=lv0t5=l6v0可得t3=t4=2t5=l3v0设电子击中O点时速度为v，则v2=v02+vy2vy=eUmdt4Ek=12mv2联立解得Ek=12mv02+e2U2l218md2v0211【答案】（1）解：粒子抵达上板时速度不变，可判断粒子带负电，带电量为2q所受合外力为零 E2q=mgm=2Eqg（2）解：粒子带电量为 +q，在电场中运动的加速度a=Eq+mgm=32g临界状态粒子抵达上极

11、板时速度减为零v02as=232gd2=32gd粒子做类竖直上抛运动，以向上为正d2=v0tmax12atmax2tmax=6gd+23gd3g=2d3g(1+2)（3）解：在出发点 y=0：设粒子的初动能Ek0=12mv02E机+E电=Ek0+Ep0+E电=Ek0粒子在电场中运动到某一位置的动能Ek=12mvt2=12mv022(Eq+mg)my粒子在电场中运动到某一位置的重力势能Ep=mgy机械能E机=Ek+Ep=12mv022(Eq+mg)my+mgy=12mv02Eqy粒子在电场中运动到某一位置的电势能E电=EqyE机+E电=(12mv02Eqy)+Eqy=12mv02=Ek0机械能与

12、电势能的总和不变。12【答案】（1）解：从P到A，小球受重力和电场力共同作用做类平抛运动如图，将小球在A点的速度分解，可知速度偏转角为60由运动学规律有vy2=2aytan60=vyv0由牛顿第二定律有mg+qE=ma将v0=gR，y=2R代入，联立以上各式解得E=mg4q故匀强电场的电场强度大小为mg4q，方向竖直向上（2）解：由题意，小球在A点沿轨道切线进入轨道，可知进入时无能量损失假设小球能够到达C点。设小球在C点的速度大小为vC，轨道对小球的弹力为F从P到C，由动能定理有(mgqmg4q)(2RRRcos60)=12mvC212mv02在C点，由牛顿第二定律有(mgqmg4q)+F=mvC2R联立两式解得F=mg假设成立，小球能通过C点。