专题14带电粒子在电场中的运动备战2020高考物理2019届名校模拟好题分项版汇编教师版

1一．选择题1．（2019四川成都摸底）如图，初速度不计的电子束经电压为U的电场加速后，进入一半径为r圆形匀强磁场区域（区域中心为O，磁场方向垂直于圆面），最后射到了与OM连线垂直的屏幕上的P处。已知不加磁场时，电子束将通过O点打到屏幕的中心M点，电子的电荷量为e，电子所受重力不计。则下列判断正确的是A．圆形区域中磁场的方向可能垂直于纸面向里B．电子在磁场中运动时受到的磁场力大小一定是reU2C．若仅增加加速电压U，电子束打到屏幕上的位置在P点上方D．若仅改变圆形区域的磁感强度大小，电子束可能打不到屏幕上【参考答案】D【命题意图】本题以电视剧显像管为模型，考查动能定理、带电粒子在电场中的加速和在圆形匀强磁场中的偏转及其相关知识点。【方法归纳】解答选择题选项中有关“一定”和“可能”时要特别注意。对含“一定”的选项，只要找出一个特例不符合就可否定该选项；对含“可能”的选项，只要找出一个特例符合就可肯定该选项。2二．计算题1．（8分）（2019四川成都摸底）如图，绝缘光滑斜面倾角为θ，所在空间存在平行于斜面向上的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的带正电小滑块静止在斜面上P点，P到斜面底端的距离为L。滑块可视为质点，重力加速度为g。（1）求匀强电场的场强大小；（2）若仅将电场的方向变为平行于斜面向下，求滑块由静止从P点滑至斜面底端经历的时间。【命题意图】本题考查在电场中斜面上物体的运动、平衡条件、匀变速直线运动规律、牛顿运动定律及其相关知识点。【解题思路】（1）滑块受重力、电场力、支持力作用处于平衡状态由力的平衡条件有：qE＝mgsinθ（2分）解得：E＝qmgsin（1分）2．（15分）（2019天星金考卷）如图甲所示，A、B是两块水平放置的足够长的平行金属板，组成偏转匀强电场，B板接地。A板电势φA随时间变化情况如图乙所示，C、D两平行金属板竖直放置，中间有两正对小孔O1′和O2，两板间电压为U2，组成减速电场。现有一带负电粒子在t＝0时刻以一定初速度沿AB两板间的中轴线O1O1′进入，并能从O1′沿O1′O2进入C、D间。已知带电粒子带电荷量为－q，质量为m，(不计粒子重力)求：3(1)该粒子进入A、B间的初速度v0为多大时，粒子刚好能到达O2孔；(2)在(1)的条件下，A、B两板长度的最小值；(3)A、B两板间距的最小值。【命题意图】本题考查动能定理、带电粒子在交变电场中的运动及其相关知识点。【解题思路】(2)由于粒子进入A、B后，在一个周期T内，竖直方向上的速度变为初始状态。即v竖＝0（2分）若在第一个周期内进入O1′孔，则对应两板最短长度为L＝v0T＝T2qU2m（3分）(3)若粒子在运动过程中刚好不到A板而返回，则此时对应两板最小间距，设为d所以12·qU1md·T42×2＝d2（3分）即d＝T2qU12m（2分）3．（2019四川资阳一诊）（12分）如图所示，在E＝103V/m的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道QPN与一水平绝缘轨道MN在N点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径R＝0.4m，N为半圆形轨道最低点，一带负电且电荷量q＝10－4C的小滑块，质量m＝0.01kg，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.15，位于N点右侧d＝1.5m的M处，若给小滑块一个初速度v0向左运动，小滑块恰能通过半圆形轨道的最高点Q。取g=10m/s2，求：4（1）小滑块的初速度v0；（2）小滑块通过Q点后落回水平轨道时落点S距N的水平距离x。【名师解析】（12分）解：（1）设小滑块恰能到达Q点时速度为v，由牛顿第二定律得：RmvqEmg2……………………①小滑块从开始运动至到达Q点过程中，由动能定理得：2022121)(2)(mvmvdqEmgRqEmg……………………②联解①②得：m/s70v……………………③4．(10分)（2019福建泉州四校联考）如图所示，一带电荷量为+q、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止。重力加速度用g表示，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：(1)电场强度的大小E；(2)将电场强度减小为原来的时，物块加速度的大小a以及物块下滑距离L时的动能Ek。【名师解析】带电物体静止于光滑斜面上恰好静止，且斜面又处于水平匀强电场中，则可根据重力、支持力，又处于平衡，可得电场力方向，再由电荷的电性来确定电场强度方向；当电场强度减半后，物体受力不平衡，产生加速度。借助于电场力由牛顿第二定律可求出加速度大小；选取物体下滑距离为L作为过程，5利用动能定理来求出动能。解：（1）小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，-----1＇-----1＇可得电场强度-----1＇5．（15分）（2019江苏启东市期中）如图所示，在xOy平面内存在沿y轴正方向的匀强电场．一个质量为m，电荷量为q的带负电粒子，在y轴上的点A（0，l）处以平行于x轴正方向的初速度v0开始运动，粒子到达x轴上B点时的速度大小为2v0，不计重力作用．求：（1）A、B两点间的电势差UAB；（2）B点与原点O间的距离xOB；（3）匀强电场的电场强度E及粒子到达B点时电场力的功率P．【名师解析】．（15分）（1）由动能定理得6-qUAB=2022121mvmvB（3分）解得qmvUAB220（1分）6．（17分）（2019江苏启东市期中）如图所示，由绝缘材料制成的内壁光滑的细管弯成半径为R的圆环并竖直放置，管的内径远小于环的半径．环的水平直径AB及其以下部分处于水平向左的匀强电场中．现将一质量为m，带电量为＋q的小球（可视为质点）从管中A点由静止释放，已知小球所受电场力的大小与重力相等．求：（1）小球第一次到达B点时受到管壁的支持力多大；（2）小球第一次经过最低点D和最高点C时对管壁的压力之比；（3）小球释放后，前后两次经过最高点C时对管壁的压力之差．7【名师解析】．（17分）（2）小球从释放到第一次到达D点，有：221DmvmgRqER（1分）在D点有RvmmgFDND2（1分）解得mgFND5（1分）小球从释放到第一次到达C点，有：2122CqERmgRmv（1分）解得vc＝2gR（1分）故有2CNCvFmgmRmgFNC（1分）1:5:NCNDFF（1分）87.（2019杭州八中质检）如图所示，在粗糙的水平面上0.5a—1.5a区间放置一探测板（qBmva0）。在水平面的上方存在水平向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场右边界离小孔O距离为a,位于水平面下方离子源C飘出质量为m，电荷量为q，初速度为0的一束负离子，这束离子经电势差为qmvU9220的电场加速后，从小孔O垂直水平面并垂直磁场射入磁场区域，t时间内共有N个离子打到探测板上。（1）求离子从小孔O射入磁场后打到板上的位置。（2）若离子与挡板碰撞前后没有能量的损失，则探测板受到的冲击力为多少？（3）若射到探测板上的离子全部被板吸收，要使探测板不动，水平面需要给探测板的摩擦力为多少？【名师解析】（10分）（1）221mvqU，得032vv（1分）rvmqvB2，得r=a32（1分）根据带电粒子在磁场中运动的轨迹可得粒子打在板的中点（2分）（2）竖直方向使用动量定理，取向上为正方向0.5a1.5aUBx9）（30sin3230sin3200vNmvNmFt（2分）可得tNmvF320，方向竖直向上（1分）