2017年高考物理高頻考點(diǎn)穿透卷專題17帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(含解析)

1、專題 17 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)一. .題型研究一（一）真題再現(xiàn)1.1. （20162016 全國卷 I ） 一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上。若將云母介質(zhì)移出，則電容器（）A.A. 極板上的電荷量變大，極板間電場強(qiáng)度變大B.B. 極板上的電荷量變小，極板間電場強(qiáng)度變大C.C. 極板上的電荷量變大，極板間電場強(qiáng)度不變D.D. 極板上的電荷量變小，極板間電場強(qiáng)度不變【答案】D D【解折】由=蠱可知，當(dāng)云母介更移岀時(shí)，&變小，電容器的電容匸變??；因?yàn)殡娙萜鹘釉诤銐弘亮麟?源上，故匸不變，根據(jù)可知，當(dāng) Q；咸小時(shí)，硼小。再由忑=呂由于匚與君環(huán)變，故電場強(qiáng)度E不變選項(xiàng)

2、D正確?！绢}型】選擇題【難度】較易（二）試題猜想2.2. （20162016 天津）如圖所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地，在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場強(qiáng)度，EP表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì) 能，B 表示靜電計(jì)指針的偏角。 若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置， 則（ ）A A. 0 增大，E增大 B B .0 增大，&不變C.C. 0 減小，EP增大 D D .0 減小，E不變【答案】D D【解析】若保持下極板不動(dòng)crS,將上極板向下移動(dòng)一小段距離 ，根據(jù)C=4nkd可知，C變大；根據(jù)Q= C

3、U可UcrS知，在Q定的情況下，兩極板間的電勢(shì)差減小，則靜電計(jì)指針偏角 0 減小；根據(jù)Q= CUd4 4 nkd一4 4 nkQ聯(lián)立可得，E=- ,可知E不變；P點(diǎn)離下極板的距離不變，E不變，則P點(diǎn)與下極板的電勢(shì)差不變 ，PcrS點(diǎn)的電勢(shì)不變，故&不變；由以上分析可知，選項(xiàng) D D 正確。2【題型】選擇題【難度】較易3.3. （ 20122012 海南）將平行板電容器兩極板之間的距離、電壓、電場強(qiáng)度大小和極板所帶的電荷分別用d、UE和Q表示. .下列說法正確的是（）【答案】ADADTT【解析】E =保持 U 不變，將 d 孌為原來的兩倍，E 孌為原來的一半小對(duì)；保持三不變，將 d 變?yōu)?/p>

4、d原來的一半，則 U 變?yōu)樵瓉淼囊话隑 錯(cuò)；C = ?C = -保持 d 不變，C 不變，Q 加倍，匕加倍“U 4 冗加匸錯(cuò)；E = - = -=一里一二耳則 Q 變?yōu)樵瓉淼囊话隕 變?yōu)樵瓉淼囊话?D 對(duì)*d CdES占4frkd 4?rk【題型】多選題【難度】一般4.4.如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，極板A接地，平行板電容器的極板B與一靈敏的靜電計(jì)相接將A極板向左移 動(dòng)，增大電容器兩極板間的距離時(shí)，電容器所帶的電量Q電容C兩極間的電壓U及電容器兩極板間的場強(qiáng)E的變化情況是（）A A.Q變小，C不變，U不變，E變小B.B.Q變小，C變小，U不變，E不變C.C.Q不變，C變小，U變大，E不變D.D.Q不

5、變，C變小，U變大，E變小【答案】C C【解析】電容器未接電源，故電容器的電荷量Q不變，A A B B 錯(cuò)誤；根據(jù)C=Q及E=U C=4；可知，當(dāng)兩極板間的距離d增大時(shí)，C變小，U變大，三式聯(lián)立可得E=4kQ,故電場強(qiáng)度E不變，C C 正確，D D 錯(cuò)誤.S【題型】選擇題A.A.保持U不變，將d變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒tB.B.保持E不變，將C.C.保持d不變，將D.D.保持d不變，將d變?yōu)樵瓉淼囊话?，則Q變?yōu)樵瓉淼膬杀叮瑒tQ變?yōu)樵瓉淼囊话?，則E變?yōu)樵瓉淼囊话險(xiǎn)變?yōu)樵瓉淼膬杀禪變?yōu)樵瓉淼囊话隕變?yōu)樵瓉淼囊话?【難度】一般 二. .題型研究二（一）真題再現(xiàn)5.5.（20152015 新課標(biāo) n）如圖，兩

6、平行的帶電金屬板水平放置若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸（垂直于紙面）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 4545,再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的 微粒，該微粒將（）A.A. 保持靜止?fàn)顟B(tài)B.B. 向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng)C.C. 向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng)D.D. 向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)【答案】D D【解析】兩平行金厲板水平放羞時(shí)，帶電微粒靜止有噸=込現(xiàn)將兩板繞過盤點(diǎn)的軸垂直于紙面逆時(shí)針 旋*專4于后，兩板間電場強(qiáng)度方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)芍 J 電場力方向也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)上:，但大小不變此時(shí)電場 力和重力的合力大小恒定方向指向左下方，故該微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)正確+【題型】選擇題【難度

7、】一般6.6. （ 20122012 新課標(biāo)）如圖，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成角度，兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子【答案】BDBDA A.所受重力與電場力平衡C.C.動(dòng)能逐漸增加B B .電勢(shì)能逐漸增加D.D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)4減小，所以 A A、C C 錯(cuò)誤，D D 正確；因?yàn)殡妶隽εc速度方向夾角為鈍角，所以電場力做負(fù)功，電勢(shì)能增加【解析】 受力分析如圖所示,知重力與電場力的合力與速度方向相反，所以粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能25B B 正確?！绢}型】選擇題【難度】一般7.7. （ 20132013 新課標(biāo) I） 一水平 放置

8、的平行板電容器的兩極板間距為d,d,極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔（小孔對(duì)電場的影響可忽略不計(jì) ）。小孔正上方d處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下2落，經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處（未寫極板接觸）返回。若將下極板向上平移d，則從P點(diǎn)開始下3落的相同粒子將A.A.打到下極板上B.B.在下極板處返回C.C.在距上極板d處返回D.D.在距上極板 空處返回25【答案】D D【解析】根據(jù)題述，粒子從靜止幵始下落，經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器后電場力做員功。設(shè)粒子帶電量為的電池 兩按之間的電壓為U,由動(dòng)能定理，mg（d-qU=0.o若將下極板向上平移纟，一定不育gff在下極板上。23設(shè)粒子在距

9、上極板口d處返回，則電場力做功為-3qnU2,由動(dòng)能定理，解得n=2d:f即粒子將在距上極板2d 5處返回，選項(xiàng)D正確。【題型】選擇題【難度】一般8.8. （20152015 新課標(biāo) n ）如圖，一質(zhì)量為m電荷量為q（q0 0）的粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)，A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上 的兩點(diǎn).已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為vo,方向與電場方向的夾角為 6060;它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與 電場方向的夾角為 3030 . .不計(jì)重力.求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差.26272【答案】mv0q【解析】設(shè)帶電粒子在點(diǎn)的速度大小為阪粒子在垂直于電場方向的速度分量不變，即rjiin30rjiin305 5=Vjsin=Vjsi

10、n創(chuàng)宙此得H H二國口設(shè)去于兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為弘由動(dòng)能定理有血尸爲(wèi)何-斶聯(lián)立式得 3 穿【題型】計(jì)算題【難度】一般39.9. (2014(2014 新課標(biāo) I ) )如圖，O A、B為同一豎直平面內(nèi)的三個(gè)點(diǎn)，OB沿豎直方向，/BOA6060,O-OA將2一質(zhì)量為m的小球以一定的初動(dòng)能自O(shè)點(diǎn)水平向右拋出，小球在運(yùn)動(dòng)過程中恰好通過A點(diǎn)。使此小球帶電，電荷量為q(q0 0),同時(shí)加一勻強(qiáng)電場、場強(qiáng)方向與OAB所在平面平行?，F(xiàn)從O點(diǎn)以同樣的初動(dòng)能沿某(1 1 )無電場時(shí)，小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與初動(dòng)能的比值；(2 2)電場強(qiáng)度的大小和方向?！敬鸢浮?1 1)-EKA=(2 2)E二山啞電場方向與豎直向下的

11、方向的夾角為 3030EKO36q3【解析】(1 1)設(shè)小球的初速度為VO,初動(dòng)能為EKO,從 O O 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 A A 點(diǎn)的時(shí)間為 t t ,令 OA=dOA=d 則OB d,2根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有d sin 60二vtd cos 60 gt2又有EK0mv0一方向拋出此帶電小球，該小球通過了樣的初動(dòng)能沿另一方向拋出，恰好通過A點(diǎn)，到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能是初動(dòng)能的B點(diǎn)，且到達(dá)B點(diǎn)的動(dòng)能是初動(dòng)能的3 3 倍；若將該小球從O點(diǎn)以同6 6 倍。重力加速度大小為g。求82由式得3EK0mgd8設(shè)小球到達(dá) A A 點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為EKA,則1EKA二EK。mgd2由式得EKA _ 7EK 03(2)加電場后，小

12、球從O點(diǎn)到玄點(diǎn)和B點(diǎn)，高度分別降低了手和學(xué) 設(shè)電勢(shì)能分別堿小丄 J 和淞皆JM由能量守恒及式得區(qū) E 十 3E 尉3七E 理-達(dá)E 在均強(qiáng)電場中，沿任一直線，電勢(shì)的降落是均勻的。設(shè)直線 OBOB 上 M M 點(diǎn)與A點(diǎn)等電勢(shì)，M M 與 O O 點(diǎn)的距離為 x x，如圖，則有x厶EpA2解得 x=dx=d。MAMA 為等勢(shì)線,電場必與其垂線 OCOC 方向平行。設(shè)電場方向與豎直向下的方向的夾角為a ,由幾何關(guān)系可得a =30=30即電場方向與豎直向下的方向的夾角為3030。設(shè)場強(qiáng)的大小為 E E,有9qEdcos30二：EpA由O式得E、3mg= _6【題型】計(jì)算題【難度】困難（二）試題猜想10

13、10如圖所示，傾斜放置的平行板電容器兩極板與水平面夾角為極板間距為d,帶負(fù)電的微粒質(zhì)量為m帶電量為q,從極板M的左邊緣A處以初速度vo水平射入，沿直線運(yùn)動(dòng)并從極板N的右邊緣B處射出，則（A A微粒達(dá)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為 f fmVB.B.微粒的加速度大小等于gsinsin 0C C兩極板的電勢(shì)差 W W qcOSqcOS【答案】C C【解析】物體在運(yùn)動(dòng)過程中，受力如團(tuán)所示.由于物體受力不在一條直線匕 因此不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)召點(diǎn)的動(dòng)能一走不是“因此盧錯(cuò)誤 將電場力分解到水平方向和豎直方向上可知，帥嘩，Eq 沁 8 f 4因此加速度大小為刃an爲(wèi)3錯(cuò)誤；電容壽內(nèi)的電場強(qiáng)度E=盞,因此兩板間的電勢(shì)

14、差為U=Ed=fC正確； 從總向占運(yùn)動(dòng)的 過程中由于電場方做員功， 電勢(shì)能増力叮D錯(cuò)誤.【題型】選擇題【難度】一般11.11.如圖所示，R0為定值電阻，電源電動(dòng)勢(shì)E恒定，內(nèi)阻不能忽略，當(dāng)開關(guān)閉合，滑片P位于滑動(dòng)變阻器RD.微粒從A點(diǎn)mgdcoscos 010左端點(diǎn)a時(shí)，水平放置的平行金屬板間有一帶電液滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài)，在將滑片P由左端點(diǎn)a滑向右端點(diǎn)b的過程中，下列關(guān)于液滴的帶電情況及運(yùn)動(dòng)情況( (液滴始終沒與極板相碰) )分析正確的是( () )A.A. 液滴帶正電，液滴將向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.B. 液滴帶正電， 液滴將以原平衡位置為中心做往復(fù)運(yùn)動(dòng)C.C.液滴帶正電，液滴將向上先做變加速再

15、做變減速直線運(yùn)動(dòng)D.D. 液滴帶負(fù)電，液滴將向上做變速直線運(yùn)動(dòng)【答案】C C【解析】當(dāng)開關(guān)丙合，滑片P位于滑動(dòng)變阻器R左端點(diǎn)&時(shí)，港滴在重力和電場力作用下處于平衡狀態(tài)， 所以.電場力豎直向上，由題團(tuán)知下極板帶正電，即液滴一定帶正電D項(xiàng)錯(cuò)誤；因滑片由左端點(diǎn)滑向右 端點(diǎn)弓的過程中，外電路總電阻先増大后減小，電路的總電流先減小后増大，內(nèi)電壓先減小后増大，即電 源的路端電壓先增大后減小，所嘆電容器兩根板間電壓先増大后減小由芻可知電容器兩極板間電場強(qiáng) 度先増犬后但方向不變，所以潘滴的加速度先増犬后減屮，方向一直向上，即液滴將向上先做變力口 速運(yùn)動(dòng)再做變減速直線運(yùn)動(dòng)，c項(xiàng)正確B項(xiàng)錯(cuò)誤.【題型】選擇

16、題【難度】較難12.12. (2014(2014 安徽理綜) )如圖所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C,極板間距離為d,上極板正中有一小孔.質(zhì)量為m電荷量為+q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落，穿過小孔到達(dá)下極板處 速度恰為零( (空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場可視為勻強(qiáng)電場，重力加速度為g) ).求：(1)小球到達(dá)小孔處的速度；極板間電場強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量；(3)(3)小球從開始下落運(yùn)動(dòng)到下極板處的時(shí)間.mg( h+d)mg (h+d)h+d2 2h【答案】(1)屈(2)七廠一C七一(3)人冷g11【解析】由v2= 2 2gh得v=寸 2 2gh(2)極板間帶電小球受重

17、力和電場力作用2qEmg= ma且v 0 0= 2 2ad, 得E=由U=Ec、【題型】計(jì)算題【難度】一般1313如圖所示，質(zhì)量為m帶電荷量為q的粒子，以初速度v。從A點(diǎn)豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強(qiáng)電場中，粒子通過電場中B點(diǎn)時(shí)，速率VB=2 2vo，方向與電場的方向一致，貝U A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差為( () )-& - %1C-2mvoA.A.: :2 2q3 3mvB.B.q2 2m&C.C.q3 3mvD.D. 2 2q【答案】 C C【答案】粒子在豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)次惰E 珈電場力傾正功，重力做員功，使粒子的動(dòng)能由*吧 變?yōu)?曲 則根據(jù)動(dòng)能定理，有乳 f 筋=如

18、用-討嘉解得小占兩點(diǎn)電勢(shì)差應(yīng)為丁=誇豈 故本題答 案為選項(xiàng)C.【題型】選擇題【難度】一般1414如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運(yùn)動(dòng)的簡化模型示意圖已知電子的質(zhì)量是xOy平面的ABC區(qū)域內(nèi)，存在兩個(gè)場強(qiáng)大小均為E的勻強(qiáng)電場 I 和 n,兩電場的邊界均是邊長為L的正方形(不計(jì)電子所受重力)mg(h+d)qd(3)(3)由題得；gt2、0 0=v+at2、t=t1+t2,m電荷量為e,在綜合可得12在該區(qū)域AB邊的中點(diǎn)處由靜止釋放電子，求電子在ABCD區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間和電子離開ABC區(qū)域的位置；在電場 I 區(qū)域內(nèi)適當(dāng)位置由靜止釋放電子，電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開，求所有釋放點(diǎn)的位置.【答案】（1 1）2 2（2L，4 4） 所有釋放點(diǎn)的位置在xy=呂曲線上【解析】電子在區(qū)域I中俶初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根抿動(dòng)能定理得：電子在區(qū)域I運(yùn)動(dòng)有丄=址得訂=/肯 電子在中間區(qū)域勻速運(yùn)動(dòng)，有二=心 得 進(jìn)入?yún)^(qū)域I【時(shí)電子做類平拋運(yùn)動(dòng)，假設(shè)電子能穿出 a 邊，則電子在區(qū)域II中運(yùn)動(dòng)時(shí)間在沿y軸上根據(jù)牛頓第二定律可得：eE=may軸方向上運(yùn)動(dòng)的位移為y= g gat2= 424u.u.05nMi=230