2023-2024學年高二上物理04：帶電粒子在電場中的運動

2023-2024學年高二上物理專題04帶電粒子在電

場中的運動

考支精稼

一.選擇題（共25小題）

1.（2022春?金城江區(qū)校級月考）如圖甲所示，一足夠長的絕緣豎直桿固定在水平地面上，

帶電荷量為0.01C、質(zhì)量為O.Kg的圓環(huán)套在桿上整個裝置處在水平方向的電場中，電場強

度E隨時間變化的圖象如圖乙所示，環(huán)與桿間的動摩擦因數(shù)為0.5,f=0時，環(huán)由靜止釋放,

環(huán)所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不計空氣阻力，g取10"?/s2。則下列說法正確的

是（）

B.0?2s內(nèi)環(huán)的位移大于2.5m

C.2s時環(huán)的加速度為5機/$2

D.環(huán)的最大動能為22J

2.（2022秋?秦淮區(qū)校級月考）如圖所示，一有界勻強電場方向為水平方向（虛線為電場線）,

一帶正電微粒以某一角度6從電場中的a點斜向上方射入，沿直線運動到6點，則下列說法

正確的是（）

A.勻強電場的場強方向水平向右

B.微粒在a點時的電勢能大于在6點時電勢能

C.微粒在a點時的動能小于在b點時的動能

D.微粒在a點和6點時的動能、電勢能和重力勢能之和相等

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3.（2022秋?巴中月考）如圖所示，空間存在水平向右的勻強電場有一帶電滑塊，從4點沿

粗糙絕緣的水平面以100./的初動能向左滑動，當?shù)谝淮蔚竭_8點時，動能減小了30J,其

中有18?7轉(zhuǎn)化為電勢能，下面判斷正確的是（）

A.滑塊向左運動過程中它的動能和電勢能均增大

B.滑塊向左運動過程中它的機械能不變

C.滑塊在運動過程中它的最大電勢能是60J

D.滑塊再次經(jīng)過B點時它的動能是18J

4.（2022秋?湖北月考）某種類型的示波管工作原理如圖所示。初速為零的電子先經(jīng)過加速

電場加速，再垂直進入偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)。若電子能離開偏轉(zhuǎn)電場，其垂直平板方向的偏移量為

h,H為加速電場電壓，內(nèi)為偏轉(zhuǎn)電場電壓。偏轉(zhuǎn)電場兩平行板之間的距離為〃，板長為

電子質(zhì)量為加，電荷量為e。在技術(shù)上，把比值，叫作示波器的靈敏度，下列說法正確的

是（）

B.電子在加速電場中動能增大，在偏轉(zhuǎn)電場中動能不變

C.當L變?yōu)樵瓉淼膬杀?，”變?yōu)樵瓉淼?倍，q不變，示波器的靈敏度不變

D.當L變?yōu)樵瓉淼膬杀?，d變?yōu)樵瓉淼?倍，q不變，示波器的靈敏度減小

5.（2022春?河南月考）在進行長距離星際運行時，不再使用化學燃料，而采用一種新型發(fā)

動機一離子發(fā)動機，其原理是用恒定電壓加速一價惰性氣體離子，將加速后的氣體離子高速

噴出，利用反沖作用使飛船本身得到加速。在氮、頰、氧、氟、默多種氣體中選用了款，已

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知這幾種氣體離子的質(zhì)量中林的質(zhì)量最大，下列說法正確的是（）

A.用同樣的電壓加速，一價款離子噴出時速度更大

B.用同樣的電壓加速，一價值離子噴出時動量更大

C.用同樣的電壓加速，一價款離子噴出時動能更大

D.一價抵離子體積更小，不容易堵塞發(fā)動機

6.（2022秋?河南月考）如圖所示，擋板MN與水平方向夾角為。=60。，空間存在著與水

平方向成30。角斜向右下的勻強電場，場強為E=lxl0+/〃?。一光滑絕緣、長度未知的輕

桿，一端固定在過O點的轉(zhuǎn)軸上，可繞。點轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于紙面，另一端與擋板兒W接

觸，。點距擋板的距離為d=0.6"?。將一個質(zhì)量為加=l%g,q=-lxl（）Tc的小球套在輕桿

上，從。點靜止釋放g=10〃?/s2,則小球沿桿到達擋板的最短時間及此時對應的桿長為（

）

N

C.tmi?=0.45,/=—mD.tmin=0.55,/=—m

7.（2022?香坊區(qū)校級開學）如圖所示，在空間中水平面AW的下方分布著方向豎直向下的

勻強電場，質(zhì)量為機的帶電小球由上方的/點以一定的初速度水平拋出，從2點進入

電場，到達C點時速度方向恰好水平。已知4、B、C三點在同一直線上，AB=3BC,重

力加速度為g。下列說法正確的是（）

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A.小球所受電場力大小為3wg

B.小球帶正電

C.小球從A到5與從8到C的運動時間之比為JL1

D.小球從A到B與從B到C的合外力沖量的大小相等

8.（2022秋?南京月考）互相正對的平行金屬板/、N帶等量的異種電荷，傾斜固定放置,

一個帶電小球（可看成點電荷）從一塊金屬板的邊緣附近由靜止釋放沿圖中水平虛線運動通

過電場區(qū)域，兩板間的電場可看成勻強電場，則下列判斷正確的是（）

A.小球一定帶正電

B.小球一定從P點運動到0點

C.小球受到的電場力和重力大小相等

D.小球的電勢能一定減小

9.（2022秋?山西月考）“電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測板組成。

電子偏轉(zhuǎn)器的簡化剖面結(jié)構(gòu)如圖所示，/、8表示兩個同心半圓金屬板，兩板間存在偏轉(zhuǎn)

電場，板4、8的電勢分別為心、如。不同初動能的電子從偏轉(zhuǎn)器左端的中央“進入，

經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場后到達右端的探測板N的不同位置。其中初動能為耳。的電子沿電勢為性的

等勢面C（圖中虛線）做勻速圓周運動到達板N的正中間，而初動能為&2的電子分

別到達板N的左邊緣和右邊緣，忽略電場的邊緣效應及電子之間的相互影響。下列判斷正

確的是（）

A

M0N

A.偏轉(zhuǎn)電場是勻強電場B.（pA＞（pa

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C.Ekl<Ek2D.UBC<UCA

10.（2022秋?新羅區(qū)校級月考）如圖所示，X。坐標系內(nèi)存在平行于坐標平面的勻強電場。

一個質(zhì)量為加，電荷量為+4的帶電粒子，以%的速度沿工8方向入射，粒子恰好以最小的

速度垂直于y軸擊中C點。已知Z、8、C三個點的坐標分別為（?6￡，0￡）、（0,2￡）、（0,為。

若不計重力與空氣阻力，則下列說法中正確的是（）

A.帶電粒子由/到C過程中最小速度一定為昆

3

B.帶電粒子由4到C過程中電勢能先減小后增大

C.勻強電場的場強大小為￡=返

IqL

D.若改變勻強電場，使粒子恰好能沿直線方向到達8點，則此狀態(tài)下電場強度大小

為回1

IqL

11.（2022?大祥區(qū)校級開學）如圖所示，勻強電場的方向與水平方向的夾角為a=60。。一

質(zhì)量為，，八電荷量為夕的帶正電小球由靜止開始沿與水平方向夾角為尸=30。的直線斜向右

上方做勻加速直線運動。經(jīng)過時間，后，立即將電場方向沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)60。，同時調(diào)節(jié)

電場強度的大小，使帶電小球沿該直線做勻減速運動。不計空氣阻力，重力加速度為g。則

（）

A.小球加速運動過程中，勻強電場的電場強度大小為/ng/g

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B.小球加速運動過程中的加速度大小為g/2

C.小球減速運動過程中，勻強電場的電場強度大小為mg/2q

D.改變電場后經(jīng)（2+而）f小球回到出發(fā)點

12.（2022春?聊城期末）如圖所示，一質(zhì)量為機、帶電量為+?的粒子（不計重力）從兩平

行板左側(cè)中點處沿垂直場強方向射入，當入射速度為均時，恰好穿過電場而不碰金屬板。

若粒子的入射速度變?yōu)?%,仍能恰好穿過電場，只改變以下一個條件，可行的是（）

A.兩極板長度變?yōu)樵瓉淼?倍

B.粒子的電量變?yōu)樵瓉淼?倍

C.兩板間電壓增為原來的4倍

D.移動上極板，使兩板間距離增為原來的4倍

13.（2021秋?桃城區(qū)校級月考）如圖所示，電容器固定在一個絕緣座上，絕緣座放在光滑

水平面上。平行板電容器兩極板間距離為d,右極板上有一小孔，一長為里的絕緣桿穿過

2

小孔，左端固定在左極板上，電容器兩極板連同底座、絕緣桿總質(zhì)量為有一質(zhì)量為“、

電荷量為q的帶正電圓環(huán)套在桿上，環(huán)以某一初速度均從桿右端對準小孔向左運動。已知

M=3m,取水平向左為正方向。假設(shè)帶電環(huán)不影響電容器極板間電場的分布，兩極板間的

電場為勻強電場，電容器外部電場和接觸面的摩擦均忽略不計。若帶電環(huán)進入電容器后距左

A.帶電環(huán)與左極板間相距最近時的速度為昆

2

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B.帶電環(huán)從右極板小孔離開電場時的速度為-%

C.極板間的電場強度大小為現(xiàn)吠

4qd

D.極板間的電場強度大小為必

2qd

14.（2022春?咸寧期末）如圖所示，在光滑水平面上，有一絕緣長木板5靜止在水平向右

的勻強電場中，電場強度大小為E,現(xiàn)把電荷量為+?的小物塊力從8的左端由靜止釋放，

經(jīng)過一段時間后（X未從8上掉落），/向右運動的位移大小為王，8向右運動的位移大小

為X?,已知4與B接觸面間的動摩擦因數(shù)為〃，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，/、8的

質(zhì)量均為小，下列說法正確的是（）

A.若qE?2/jmg,則x,>x2

B.若qE>2〃機g,則X]=x2

C.若qE>2/Jtng,則該過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量Q=〃,"g（X1-x?）

D.該過程中，A,8系統(tǒng)的電勢能減小qE不，機械能增加qE%

15.（2022春?郴州期末）如圖所示，4為粒子源，4和極板8間的加速電壓為q,兩水平

放置的平行帶電板C、。間的電壓為。2。現(xiàn)有質(zhì)量為用、電荷量為+4的粒子從4處由靜

止釋放，被加速電壓G加速后水平進入豎直方向的勻強電場，最后從右側(cè)射出。平行板c、

。的長度為L,兩板間的距離為4,不計帶電粒子的重力，則下列說法正確的是（）

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即IC

+++1+++

□u'Ju

修飛........…二…2

'\--b

Ui

卜■?—*--

A.帶電粒子射出8板時的速度%

B.帶電粒子在C、。極板間運動的時間f=L

m

C.帶電粒子飛出C、。間電場時在豎直方向上發(fā)生的位移了=紇

D.若同時使q和a加倍，則帶電粒子在飛出c、。極板間電場時的速度與水平方向的

夾角不變

16.（2022春?宿遷期末）如圖所示，某區(qū)域存在豎直向下的勻強電場，一電子垂直電場方

向射入該區(qū)域，不計電子重力，則電子在電場中的運動情況為（）

A.向下偏轉(zhuǎn)的曲線運動B.向上偏轉(zhuǎn)的曲線運動

C.勻變速直線運動D.勻速圓周運動

17.（2022春?蘇州期末）板間存在豎直方向的勻強電場，現(xiàn)沿垂直電場線方向射入三種

比荷（電荷量與質(zhì)量的比）相同的帶電微粒（不計重力），。、6和c的運動軌跡如圖，其

中6和c是從同一點射入的。不計空氣阻力，則可知粒子運動的全過程（）

A.運動加速度aa>ah>ac

B.飛行時間

C.水平速度va>vh>vc

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D.電勢能的減少量△耳=△&>△E,

18.（2022春?常州期末）如圖所示，空心導體上方有一靠得很近的帶有正電荷帶電體。當

一個重力可忽略不計的負電荷以速度v水平飛入空心導體腔內(nèi)，則該電荷的運動情況是（

B.變速直線運動

C.向上偏轉(zhuǎn)的曲線運動D.向下偏轉(zhuǎn)的曲線運動

19.（2022春?常州期末）美國物理學家密立根于20世紀初進行了多次試驗，比準確地測定

了電子的電荷量，其實驗原理圖可簡化為如圖所示模型，置于真空中的油滴室內(nèi)有兩塊水平

放置的平行金屬板/、8與電壓為。的恒定電源兩極相連，板的間距為〃、油滴散布在油

滴室中，在重力作用下，少數(shù)油滴通過上面金屬板的小孔進入平行板間。現(xiàn)有一質(zhì)量為機的

帶電油滴在極板間勻速下落，己知元電荷e,重力加速度g,則（）

A.油滴帶正電

B.油滴中電子的數(shù)目為幽

U

C.油滴從小孔運動到金屬板8過程中，電勢能減少

D.若將金屬板4向上緩慢移動一小段距離，油滴將加速下降

20.（2022春?皇姑區(qū)校級期末）如圖所示，在由坐標軸與虛線面成的正方形區(qū)域內(nèi)有平行

于紙面的勻強電場，將電子從坐標原點。處以32eP的初動能向電場區(qū)域內(nèi)的任一方向射出,

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從4點離開電場區(qū)域的電子動能為14eV,從B點離開的電子動能為8eH,若規(guī)定坐標原點

的電勢為零，不計重力和電子間的相互作用，貝I"）

A.該電場的場強大小為5N/C

B.電子可能從C點離開電場區(qū)域

C.電子經(jīng)過/、8連線中點時的動能為36e夕

D.當電子沿電場線方向入射時，電子將從坐標原點離開電場

21.（2022春?西城區(qū)校級期末）如圖所示，在電場強度為E的水平勻強電場中，有一足夠

大的絕緣光滑水平面，一根長為L的絕緣輕軟細繩一端固定在平面上的。點另一端系有一個

質(zhì)量為機、帶電荷量為+）?的小球N（可看作質(zhì)點）。當小球4在水平面上靜止時，細繩被

拉直且與。O重合，的方向與電場方向平行。在水平面內(nèi)將小球由平衡位置拉開一小段

距離，保持細繩拉直，直至細繩與O。，間有一個小角度。后由靜止釋放，不計空氣阻力，則

下列說法中正確的是（）

A.小球/通過時的受力平衡

B.細繩通過OO,后小球/速度為0時，細繩與0。的夾角可能小于。

C.細繩通過。。，時小球/的速度與其質(zhì)量“無關(guān)

D.小球/釋放后經(jīng)歷工，匹的時間，細繩會與0。重合

2、qE

22.（2022春?德州期末）如圖所示，空間中存在與水平方向成45。角斜向右上方的勻強電場,

電場強度為E,在電場中的P點有一個質(zhì)量為用，電荷量為q的帶正電的小球。已知電場

強度后=巫也，其中g(shù)為重力加速度，忽略空氣阻力，下列對小球運動情況分析正確的是

q

（）

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A.若小球從靜止釋放，小球?qū)⒆銮€運動

B.若小球以某一速度豎直向下拋出，小球的動能一直增加

C.若小球以某一速度豎直向上拋出，小球電勢能先減小后增大

D.若小球初速度方向與電場線方向相同，最終小球可能豎直向下做直線運動

23.（2022春?沙坪壩區(qū)校級期末）如圖所示，質(zhì)量為，”的物塊帶電量為-q,開始時讓它靜

止傾角a=53。的固定光滑絕緣斜面頂端。若整個裝置放在水平向右的勻強電場中，物塊由

靜止釋放到落地所經(jīng)歷的時間為:；若僅將勻強電場的方向改為水平向左，物塊在相同的位

置由靜止釋放到落地所經(jīng)歷的時間為4，己知勻強電場的電場強度E=鱉，cos530=0.6,

q

sin53。=0.8,則.與q的比值（）

A.5:1B.5:2C.4:3D.5:4

24.（2022春?湖北期末）如圖，真空中水平放置的兩平行正對金屬板構(gòu)成一電容器，上板

帶正電，下板帶等量的負電荷。笊原子核符號。，其質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的2倍，帶正電,

電荷量與電子電荷量相同；a粒子是氮原子核；〃e,其質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的4倍，帶正電，

電荷量是電子電荷量的2倍。現(xiàn)在一笊核從平行板電容器上極板左側(cè)邊緣。點靠近極板與板

平行方向射入板間，恰好落在下板中點落在/點時速度與水平方向夾角為力;另一a

粒子從電容器左側(cè)兩板中間6點與板平行方向射入板間，恰好到達下極板右端8點，到達8

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點時速度方向與水平方向夾角為久。不計粒子重力。則兩角度的正切值之比tan%:tan/為

)

b----------

I1

AB

A.2:1B.4:1C.8:1D.16:1

25.(2022春?成都期末)三個帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別為：甲粒子(q,w)、乙粒子(-q,w)、

丙粒子(2q,4〃?)，它們先后以相同的速度從坐標原點。沿x軸正方向射入沿y軸負方向的勻

強電場中，粒子的運動軌跡如圖所示。不計重力，4>0。則甲、乙、丙粒子的運動軌跡分

別是()

A.①、②、③B.③、①、②C.②、①、③D.③、②、①

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二.計算題（共5小題）

26.（2022秋?紅塔區(qū)校級月考）如圖所示，豎直放置的圓弧軌道B8E與水平軌道相切于8

點，直徑CE與豎直直徑8。夾角。=37。，空間有水平向右的勻強電場（圖中未畫出）。質(zhì)

量為用、電荷量為g的帶正電小球從水平軌道”處由靜止釋放，小球沿軌道運動到。點時

速率最大并恰好通過E點，落到水平軌道上的S處（圖中未畫出）。已知重力加速度大小為g,

圓弧半徑為R,不計一切摩擦,sin37。=0.6,cos37°=0.8,求：

（1）運動到C點的速度大??；

（2）/、8兩點間的距離；

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27.（2022秋?紅塔區(qū)校級月考）如圖所示，容器M中有大量的帶電粒子，粒子質(zhì)量均為

加=1.0x10-2廉g、帶電量均為4=4.0xl（）T8c,粒子從小孔飄入（初速度為0）極板N、8之

間，A.8之間電壓為H=5000-。粒子經(jīng)X、8板加速后，穿越水平放置的、板長為

L=40cm,間距為d=20cm的偏轉(zhuǎn)電場。如果不加偏轉(zhuǎn)電壓時帶電粒子打在屏幕上。點，

現(xiàn)加偏轉(zhuǎn)電壓&=100。-時，粒子打在屏幕上P點。平行極板右側(cè)至屏幕距離為x=20cm,

整個裝置置于真空中，不計粒子重力。求：

（1）粒子從8板飛出時的速度大?。?/p>

（2）P點距。點的距離。

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28.（2022?南京模擬）如圖甲所示，垂直x軸放置的兩極板M、N間存在加速電場，電勢

差隨時間變化的圖像如圖乙所示，"極板附近有一離子源，不斷釋放初速為零、質(zhì)量

為”?、帶電量為g的正離子，經(jīng)加速電場后，從坐標原點。沿x軸正方向進入第一和第四象

限中的有界勻強電場，電場分布在直線0尸下方，方向沿y軸正方向。已知0時刻釋放的離

子離開邊界。尸時的坐標為（占，必），離子在加速電場中的運動時間遠小于7,不計離子的

重力和離子之間的相互作用。求：

（1）在0~7時間內(nèi)釋放的離子通過O點時的速度大小范圍；

（2）第一和第四象限內(nèi)電場的場強E大?。?/p>

（3）在0?T時間內(nèi)釋放的離子從邊界。尸射出后，若用平行于x軸方向的收集板全部收集,

則收集板至少多長？

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29.（2022春?棗莊期末）如圖甲所示，某裝置中，8個橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，

其中心軸線在同一直線上。序號為奇數(shù)的圓筒和交變電源的一個極相連，序號為偶數(shù)的圓筒

和該電源的另一個極相連。交變電源兩極間電勢差的變化規(guī)律如圖乙所示，圖乙中電壓的絕

對值為U。，周期為7。在r=0時，奇數(shù)圓筒相