高考物理母题题源系列专题 带电粒子在电场中的运动含解析中学教育高考_中学教育-高考.pdf

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1、学习好资料 欢迎下载 专题 08带电粒子在电场中的运动 【母题来源一】2016 年海南卷【母题原题】如图，平行板电容器两极板的间距为d，极板与水平面成 45角，上极板带正电。一电荷量为q（q0）的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能Ek0竖直向上射出。不计重力，极板尺寸足够大。若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为:()Ak04Eqd Bk02Eqd Ck022Eqd Dk02Eqd【答案】B 【考点定位】带电粒子在电场中的运动、运动合成与分解【名师点睛】本题关键是明确粒子的受力情况和运动情况，然后根据类平抛运动的分位移公式和动能定理处理，要明确当电场强度最大时，是粒子的速度平行与上

2、极板，而不是零。【母题来源二】2016 年全国新课标卷【母题原题】如图，P为固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则:()Aaaabac，vavcvb B aaabac，vbvcva Cabacaa，vbvcva Dabacaa，vavcvb 学习好资料 欢迎下载【答案】D 【考点定位】点电荷的电场、带电粒子在电场中的运动【名师点睛】此题考查带电粒子在电场中的运动问题；关键是掌握点电荷的电场分布规律；能

3、根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系；要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒。【命题意图】考查带电粒子在匀强电场中做类平抛运动时遵循的规律，涉及重力、电场力、类平抛运动知识，意在考查考生对物理规律的理解能力和综合分析能力。【考试方向】能运用运动的合成与分解解决带电粒子的偏转问题；用动力学方法解决带电粒子在电场中的直线运动问题。带电粒子在匀强电场中的运动有可能会以选择题或计算题的形式出现，也有可能会结合带电粒子在匀强磁场中运动命题。【得分要点】（1）带电粒子在电场中加速 若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量 在匀强电场中：2022121mvmvq

4、UqEdW；madUqqEF 在非匀强电场中：2022121mvmvqUW（2）带电粒子在电场中的偏转 条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场 运动性质：匀变速曲线运动 处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动 运动规律：沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间：能穿过电场时0vLt；不能穿过电电场时qUmdyt2 沿电场力方向，做匀加速直线运动：为极板与水平面成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子

5、的速度平行与上极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电学习好资料 欢迎下载 加速度mdqUmqEa 离开电场时的偏移量2022mdvqULy 离开电场时的偏转角的正切20tanmdvqULvvxy（3）带电粒子在电场中做直线运动(加速或减速)的方法：能量方法能量守恒定律；

6、功能关系动能定理；力和加速度方法牛顿运动定律，匀变速直线运动公式。（4）带电粒子在电场中的运动的觖题思路 带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同：先分析受力情况再分析运动状态和运动过程；然后选用恰当的规律解题。由于带电微粒在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力，因此其处理方法可用正交分解法 先将复杂的运动分解为两个互相正交的简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们可以掌握，然后再按运动合成的观点，去求出复杂运动的相关物理量 用能量观点处理带电粒子在复合场中的运动，从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上，

7、再考虑应用恰当的规律(动能定理、能量转化守恒定律等)解题（5）带电粒子在交变电场中的运动 这是一类力学和电学的综合类问题，解决此类问题，仍然遵循力学的处理思路、方法、规律，但是交变电压的周期性变化，势必会引起带电粒子的某个运动过程和某些物理量的周期性变化，所以应注意：分过程解决“一个周期”往往是我们的最佳选择 建立模型带电粒子的运动过程往往能在力学中找到它的类似模型 正确的运动分析和受力分析：合力的变化影响粒子的加速度(大小、方向)变化，而物体的运动性质则由加速度和速度的方向关系确定 【母题 1】（多选）如图所示，两块较大的金属板 A、B平行放置并与一电源相连，S 闭合后，两板间有一质量为m、

8、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，以下说法中正确的是:()为极板与水平面成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子的速度平行与上极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电

9、场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电学习好资料 欢迎下载 A、若将A板向下平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中ba有的电流 B、若将B板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G中有ba的电流 C、若将S断开，则油滴立即做自由落体运动，G中无电流 D、若将S断开，再将 B板向下平移一小段位移，则油滴静止【答案】BD 考点：带电粒子在混合场中的运动、电容器的动态分析【名师点睛】本题关键是明确电键闭合时，电容器的电压不变，然后结合公式 U=Ed和共点力平衡条件列式分析，基础问题。【母题 2】（多选）如下图所示，空间存在匀强电场，方向竖直向下，从绝缘斜面上的 M点沿水平方

10、向抛出一带电小球，最后小球落在斜面上的 N点已知小球的质量为 m、初速度大小为v0、斜面倾角为，电场强度大小未知则下列说法中正确的是:()A可以判断小球一定带正电荷 B可以求出小球落到 N点时速度的方向 C可以求出小球由 M落到 N点所用时间 D可以分别求出小球到达 N点过程中重力和静电力对小球所做的功【答案】BD 为极板与水平面成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子的速度平行与上极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题

11、如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电学习好资料 欢迎下载 【名师点睛】类平抛可以分解为水平方向的匀速直线运动，竖直方向的匀加速运动，熟练应用类平抛运动规律即可正确解题；电荷在电场中受到的电场力方向与电荷的电性有关。【母题 3】如图所示，两块平行金属板倾斜放置，其间有一匀强电场，PQ是中央线。一带电小球从 a 点

12、以速度0平行于 PQ线射入板间，从 b 点射出。以下说法正确的是:()A.小球一定带正电 B.从 a 到 b，小球一定做类平拋运动 C.小球在 b 点的速度一定大于 v0D.从 a 到 b，小球的电势能一定增加【答案】C【解析】若不考虑带电粒子的重力，电场力垂直于 PQ向下，由于电场方向未知，不能确定粒子的电性电场力对粒子做正功，粒子的动能增大，速度增大，电势能减小，带电粒子做类平抛运动；若考虑粒子的重力：电场力方向可能垂直于 PQ向上，由于电场力与重力的合力与初速度不垂直，粒子做非类平抛运动电场力对粒子做负功，电势能增加；根据曲线运动的条件可知，电场力与重力的合力斜向右下方，对粒子做正功，其

13、动能增大，速度增大 电场力方向可能垂直于 PQ向下，由于电场力与重力的合力与初速度不垂直，粒子做非类平抛运动电场力对粒子做正功，电势能减小；根据曲线运动的条件可知，电场力与重力的合力斜向左下方，对粒子做正功，其动能增大，速度增大 综上可知，粒子不一定带正电，从 a 到 b，粒子不一定做类平抛运动，速度一定增大，即粒子在 b 点的速度一定大于 v0，电势能不一定增加，故 ABD错误，C正确故选：C 考点：带电粒子在复合场中的运动【名师点睛】解决本题的关键要掌握类平抛运动的条件、曲线运动的受力特点：合力指向轨迹的内侧，由于题设条件不明，要考虑各种可能的情况：带电粒子可能考虑重力，也可能不考虑重力，

14、可能作类平抛运动，也可能不作类平抛运动。为极板与水平面成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子的速度平行与上极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电场力做功时粒子的动

15、能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电学习好资料 欢迎下载【母题 4】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.已知偏移量越小打在纸上的字迹越小,现要缩小字迹,下列措施可行的是:()A.增大墨汁微粒的比荷 B.减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能 C.减小偏转极板的长度 D.增大偏转极板间的电压【答案】C 考点：带电粒子在电场中的运动【名师点睛】此题考查带电粒子在电场中的偏转在实际生活中的应用，关键要熟练运用运动的分解法，推导出偏转量 y 的表达式；粒子在电场

16、中做类平抛运动，根据平抛运动的规律可求解 y，要缩小字迹，就要减小微粒通过偏转电场的偏转角。【母题 5】（多选）如图所示,MPQO为有界的竖直向下的匀强电场,电场强度为E,ACB为光滑固定的半圆形轨道,圆轨道半径为R,AB为圆水平直径的两个端点,AC为14圆弧.一个质量为m、电荷量为q的带电小球,从A点正上方高为H处由静止释放,并从A点沿切线进入半圆轨道.不计空气阻力及一切能量损失,关于带电小球的运动情况,下列说法正确的是:()为极板与水平面成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位

17、带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子的速度平行与上极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电学习好资料 欢迎下载 A.小球一定能从B点离开轨道 B.小球在AC部分可能做匀速圆周运动 C.若小球能从B点离开,上升的高度一定小于HD.小球到达C点的速度可能为

18、零【答案】BC 考点：带电粒子在匀强电场中的运动【名师点睛】本题要分析带电小球所受的电场和重力的关系，再分析其可能的运动情况，综合运用了动能定理、牛顿第二定律等知识，综合性强，对学生的能力要求较高。【母题 6】（多选）如图所示，在竖直平面内xoy坐标系中分布着与水平方向夹045角的匀强电场，将一质量为m、带电量为q的小球，以某一初速度从O点竖直向上抛出，它的轨迹恰好满足抛物线方程2ykx，且小球通过点1 1,Pk k。已知重力加速度为g，则:()A、电场强度的大小为mgq B、小球初速度的大小为2gk C、小球通过点 P时的动能为54mgk 为极板与水平面成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容

19、器中靠近下极板处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子的速度平行与上极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电学习好资料 欢迎下载 D、小球从O点运动到P点

20、的过程中，电势能减少2mgk【答案】BC 考点：带电粒子在匀强电场中的运动；电势能【名师点睛】结合小球运动的特点与平抛运动的方程，判断出小球在竖直方向受到重力与电场力在竖直方向的分力大小相等，方向相反，由此求出电场力的大小，再由FqE即可求出电场强度；由平抛运动的方程即可求出平抛运动的初速度，以及到达P时的速度；由动能定理即可求出电势能的变化。【母题 7】如图，水平正对放置的两块足够大的矩形金属板，分别与一恒压直流电源（图中未画出）的两极相连，M、N是两极板的中心。若把一带电微粒在两板之间a点从静止释放，微粒将恰好保持静止。现将两板绕过M、N且垂直于纸面的轴逆时针旋转一个小角度 后，再由a点从

21、静止释放一这样的微粒，该微粒将:()A.仍然保持静止 B.靠近电势较低的电极板 C.以)cos-g(1a的竖直加速度加速（g表示重力加速度）D.以gtana 的水平加速度加速（g表示重力加速度）【答案】D【解析】M、N两极板水平放置时，微粒恰好保持静止，则有：dqUmg，两板绕过M、N且垂直于纸面的轴逆时针旋转一个小角度 后，两板间距变为cosdd，微粒所受电为极板与水平面成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子的速度平行与上

22、极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电学习好资料 欢迎下载 场力方向与竖直方向成 角斜向左上，且有：0coscoscosmgdqUmgdUqmgEqFy，竖直方向合力为零，水平方向tansindqUEqFX，由牛顿第二定律得：tanga，所以 ABC错误；D正确；故选

23、D。考点：带电粒子在电场中的运动。【名师点睛】首先明确原来微粒静止时电场力和重力是一对平衡力；当极板转动时，板间距离和电场力方向发生变化，再根据微粒的受力情况分进行析和计算，从而确定微粒的运动情况。【母题 8】一个带负电荷q，质量为m的小球，从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动，现在竖直方向上加如图所示的匀强电场，若仍从A点由静止释放该小球，则:()A、小球不能过B点 B、小球仍恰好能过B点 C、小球能过B点，且在B点与轨道之间压力不为零 D、以上说法都不对 【答案】B 为极板与水平面成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板

24、处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子的速度平行与上极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电学习好资料 欢迎下载 考点：带电粒子在匀强电场中的运动、牛顿

25、第二定律、向心力【名师点睛】没有电场时，小球恰能通过轨道的最高点时恰好由重力提供向心力加上电场时，运用动能定理分析到最高点时速度，研究向心力，判断能否通过最高点；本题是动能定理和向心力知识的综合，关键是分析小球过最高点的临界速度。【母题 9】如图，平行板电容器两个极板与水平地面成 2 角，在平行板间存在着匀强电场，CD是两板间一条垂直于板的直线，竖直线 EF与 CD交于 O点，一个带电小球沿着FOD的角平分线从 A点经 O点向 B点做直线运动，重力加速度为 g则在此过程中，下列说法正确的是:()A小球一定带负电 B小球可能做匀加速直线运动 C小球加速度大小为 gcos D小球重力势能的增加量等

26、于电势能的增加量【答案】D 考点：牛顿第二定律；带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题难度较大，解题的突破口是找出重力和电场力的关系，在灵活应用几何关系和重力做功与电场力做功与势能的关系判断。【母题 10】（多选）如图所示，不带电物体A和带电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，A、B的质量分别是 2m和m劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平面上，另一端与物体A相连，倾角为 的绝缘斜面处于沿斜面向上的匀强电场中开始时，物体B受到沿斜面向上的外力F=3mgsin 的作用而保持静止，且轻绳恰好伸直现撤去外力F，直到物体B获得最大速度，且弹簧未超过弹性限度，不计一切摩擦则在此过程中:()为极板与水平面

27、成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子的速度平行与上极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电学习好资

28、料 欢迎下载 A物体B所受电场力大小为sinmg BB的速度最大时，弹簧的伸长量为3sinmgk C撤去外力F的瞬间，物体B的加速度为sing D物体A、弹簧和地球组成的系统机械能增加量等于物体B和地球组成的系统机械能的减少量【答案】BC 考点：考查匀带电粒子在电场中的；电势能 【名师点睛】本题要正确分析物体的受力情况，判断其运动情况，确定速度最大的条件：合力为零，运用共点力平衡、牛顿第二定律、胡克定律、电场力做功与电势能的关系等知识进行分析 为极板与水平面成角上极板带正电一电荷量为的粒子在电容器中靠近下极板处以初动能竖直向上射出不计重力极板尺寸足够大若粒子能打到上极板则两极板间电场强度的最大值为答案考点定位带电粒子在电场中的运动运动合成与分当电场强度最大时是粒子的速度平行与上极板而不是零母题来源二年全国新课标卷母题原题如图为定的点电荷虚线是以为圆心的两个圆带电粒子在的电场中运动运动轨迹与两圆在同一平面内为轨迹上的三个点若仅受的电场力作用其运动名师点睛此题考查带电粒子在电场中的运动问题关键是掌握点电荷的电场分布规律能根据粒子的运动轨迹判断粒子电性和点电荷电性的关系要知道只有电场力做功时粒子的动能与电势能之和守恒命题意图考查带电粒子在匀强电