《备战2021届浙江新高考物理一轮复习汇编考点21带电粒子在电场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《备战2021届浙江新高考物理一轮复习汇编考点21带电粒子在电场中的运动（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考点21 带电粒子(体)在电场中的运动专题知识内容考试要求必考加试带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动bd1.从题型上看，有选择题、计算题，试题新颖，难度中等偏上2考查知识点主要有：带电粒子在电场中的运动规律等3从整体命题趋势上看，常与实际生活、科学研究密切联系，通过新的情景或新的素材如喷墨打印机、静电除尘、示波管、加速器等进行命题考查考向一 带电粒子在电场中的直线运动如图所示，在点电荷Q的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？【参考答案】1【详细解析】质子和粒子都是正离子，从A点释放将受电场力作用加速运动到B点，设A、B两点间的电势
2、差为U，由动能定理有对质子：mHvqHU，对粒子：mv 2qU.所以.【名师点睛】该电场为非匀强电场，带电粒子在A、B间的运动为变加速运动，不可能通过力和加速度的途径解出该题，但注意到电场力做功WqU这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用，因此从能量的角度入手，由动能定理来解该题很方便1 (多选)如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板。如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的后返回，下列措施中满足要求的是(不计带电粒子的重力)()A使初速度减为原来的B使M、N间电压加倍C使M、N间电压提高到原来
3、的4倍D使初速度和M、N间电压都减为原来的【答案】B、D【解析】由题意知，带电粒子在电场中做减速运动，当粒子恰好能到达N板时，由动能定理可得qUmv。要使粒子到达两极板中间后返回，设此时两极板间电压为U1，粒子的初速度为v1，则由动能定理可得qmv，联立两方程得，选项B、D正确。2如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为q的小球在B板下方距离B板为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场。(1)带电小球在板间做何种运动？(2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？【答案】(1)做匀减速直线运动(2)【解析】(1)带电小球在电场外只受重力的作
4、用做匀减速直线运动，在电场中受重力和静电力作用做匀减速直线运动。(2)整个运动过程中重力和静电力做功，由动能定理得mg(Hh)qUAB0mv解得UAB。考向二 带电粒子在匀强电场中的偏转如图所示为示波管中偏转电极的示意图，间距为d，长度为l的平行板A、B加上电压后，可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)在到A、B等距离处的O点，有一电荷量为q、质量为m的粒子以初速度v0沿水平方向(与A、B板平行)射入(如图)，不计重力，要使此粒子能从C处射出，则A、B间的电压应为()A.B.C. Dq【参考答案】A【详细解析】带电粒子只受电场力作用，在平行板间做类平抛运动设粒子由O到C的运
5、动时间为t，则有lv0t.设A、B间的电压为U，则偏转电极间的匀强电场的场强E，粒子所受电场力FqE，根据牛顿第二定律得粒子沿电场方向的加速度a，粒子在沿电场方向做匀加速直线运动，位移为d，由匀加速直线运动的规律得at2，解得U，A正确【名师点睛】带电粒子在电场中的偏转问题，要注意：(1)粒子“恰能”飞出极板，这种情况对应一个临界状态“擦边”，粒子的偏移量即为入射点与某板间的距离(2)带电粒子离开电场时的偏移量和偏转角表达式(y，tan )不要机械记忆，要做到熟练推导、灵活运用1 (2019黑龙江哈尔滨三中高二上月考)如图所示，C、D两水平带电金属板间的电压为U，A、B为一对竖直放置的带电平行
6、金属板，B板上有一个小孔，小孔在C、D两板间的中心线上，一质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)在A板边缘的P点由静止开始运动，恰好从D板下边缘离开，离开时速度大小为v0，则A、B两极板间的电压为()A. B. C. D.【答案】A【解析】带电粒子在A、B两板间做匀加速直线运动，由动能定理得qUABmv；带电粒子在C、D两板间做类平抛运动，从中心线进入恰好从D板下边缘离开，根据动能定理得mvmv；联立两式可得UAB，故选A。2如图所示，质量为m、电荷量为q的粒子，以速度v0垂直于电场方向从A射入匀强电场，并从电场另一侧B点射出，且射出的速度方向与电场方向的夹角为30，已知匀强电场的宽度为L，
7、求：(1)匀强电场的电场强度E；(2)求A、B两点的电势差UAB.【答案】(1)(2)【解析】(1)带电粒子在匀强电场的水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，将v沿水平方向和竖直方向分解，则vyv0又vytLv0t解得E(2)由动能定理得qUABmv2mv又v由得UAB考向三 示波管的工作原理示波管是一种多功能电学仪器，它的工作原理可以等效成下列情况：如图所示，真空室中电极K发出电子(初速度不计)，经过电压为U1的加速电场后，由小孔S沿水平金属板A、B间的中心线射入板中金属板长为L，相距为d，当A、B间电压为U2时电子偏离中心线飞出电场打到荧光屏上而显示亮点已知电子的质量为m、电荷
8、量为e，不计电子重力，下列情况中一定能使亮点偏离中心距离变大的是()AU1变大，U2变大BU1变小，U2变大CU1变大，U2变小 DU1变小，U2变小【参考答案】B【详细解析】当电子离开偏转电场时速度的反向延长线一定经过偏转电场中水平位移的中点，所以电子离开偏转电场时偏转角度越大(偏转距离越大)，亮点距离中心就越远设电子经过U1加速后速度为v0，离开偏转电场时侧向速度为vy.根据题意得eU1mv电子在A、B间做类平抛运动，当其离开偏转电场时侧向速度为vyat结合式，速度的偏转角满足tan .显然，欲使变大，应该增大U2、L，或者减小U1、d.正确选项是B.【名师点睛】计算粒子打到屏上的位置离屏
9、中心的距离Y的四种方法：Yydtan (d为屏到偏转电场的水平距离)Ytan (L为电场宽度)Yyvy.根据三角形相似.1如图所示的示波管，当两偏转电极XX、YY电压为零时，电子枪发射的电子经加速电场加速后会打在荧光屏上的正中间(图示坐标系的O点，其中x轴与XX电场的场强方向重合，x轴正方向垂直于纸面向里，y轴与YY电场的场强方向重合，y轴正方向竖直向上)。若要电子打在图示坐标系的第象限，则()AX、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极BX、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极CX、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极DX、Y极接电源的正极，X、Y接电源的负极【答案】D【解析】若要使电子打在题
10、图所示坐标系的第象限，电子在x轴上向负方向偏转，则应使X接正极，X接负极；电子在y轴上也向负方向偏转，则应使Y接正极，Y接负极，所以选项D正确。2如图为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力。(1)求电子穿过A板时速度的大小；(2)求电子从偏
11、转电场中射出时的偏移量；(3)若要电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？【答案】(1) (2)(3)见解析【解析】(1)设电子经电压U1加速后的速度为v0，由动能定理有eU1mv解得v0 。(2)电子沿极板方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动。设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场中运动的时间为t，加速度为a，电子离开偏转电场时的偏移量为y。由牛顿第二定律和运动学公式有t，a，yat2解得y。(3)减小加速电压U1或增大偏转电压U2。考向四 带电粒子在交变电场中的运动问题如图所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定
12、在两板的正中间P处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上则t0可能属于的时间段是()A0t0B.t0C.t0TD.Tt0【参考答案】B【详细解析】设粒子的速度方向、位移方向向右为正依题意得，粒子的速度方向时而为正，时而为负，最终打在A板上时位移为负，速度方向为负作出t00、时粒子运动的速度图象如图所示由于速度图线与时间轴所围面积表示粒子通过的位移，则由图象可知0t0，t0T时粒子在一个周期内的总位移大于零；t0T时情况类似因粒子最终打在A板上，则要求粒子在每个周期内的总位移应小于零，对照各选项可知只有B正确【名师点睛】解答带电粒子在交变电场中运动的思维方
13、法(1)分析时从两条思路出发：一是力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；二是功能关系(2)注意对称性和周期性变化关系的应用1(多选)如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示，电子原来静止在左极板小孔处，不计电子的重力，下列说法正确的是()A若t0时刻释放电子，电子始终向右运动，直到打到右极板上B若t0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C若tT/4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D若t3T/8时刻释放电子，电子必然打到左极板上【答案】AC【解析】若t0时刻释放电子，电子将重复先加速后减速的运动，直到打到右极板
14、，不会在两板间振动，所以A正确，B错；若从tT/4时刻释放电子，电子先加速T/4，再减速T/4，有可能电子已到达右极板，若此时未到达右极板，则电子将在两极板间振动，所以C正确；同理，若从t3T/8时刻释放电子，电子有可能达到右极板，也有可能从左极板射出，这取决于两板间的距离，所以D项错误：此题考查带电粒子在交变电场中的运动2.如图甲所示，A、B为两块相距很近的平行金属板，A、B间电压为UABU0，紧贴A板有一电子源，不停地飘出质量为m，带电荷量为e的电子(初速度可视为0)。在B板右侧两块平行金属板M、N间加有如图乙所示的电压，电压变化的周期TL ，板间中线与电子源在同一水平线上。已知金属板M、N间距为d，极板长为L，距偏转极板右边缘s处有荧光屏，求：(1)电子进入偏转极板时的速度；(2)时刻沿中线射入偏转极板间的电子刚射出偏转极板时与板间中线的距离(未与极板接触)。【答案】(1) (2)0【解析】(1)设电子进入偏转极板时的速度为v，由动能定理有eU0mv2解得v 。(2)由题意知，电子穿过偏转极板所需时间tL T故在时刻沿中线射入偏转极板间的电子在电场方向上先加速再减速，然后反向加速再减速，各段位移大小相等，故电子沿板间中线射出偏转极板。考向五 带电体在电场中的圆周运动如图所示
