-2023屆高考物理一輪專題復(fù)習(xí)：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（word版含答案）

1、試卷第 =page 1 1頁(yè)，共 =sectionpages 3 3頁(yè)2023年高考物理一輪專題復(fù)習(xí)：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1（2022湖北湖北二模）如圖所示，在xOy豎直面內(nèi)，OA距離為h。一質(zhì)量為m、帶電量為+q（）的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度水平向左飛出，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力。（1）若空間同時(shí)存在范圍足夠大的正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使得小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)過點(diǎn)，求電場(chǎng)強(qiáng)度E0和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向；（2）若空間只存在范圍足夠大的平行于豎直面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使小球恰好以速度通過y軸上的A點(diǎn)，求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小。2（2022云南昆明一模）如圖甲所示，電子槍的金屬絲K連續(xù)不斷地逸出電子，

2、電子初速度不計(jì)，經(jīng)M、N兩金屬板之間的電場(chǎng)加速后，沿A、B兩水平金屬極板間的中心線OP射入極板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，。A、B兩板間的距離為d，兩板間的電勢(shì)差uAB隨時(shí)間t的變化圖像如圖乙所示，圖中U1已知，uAB的變化的周期為3t0。兩板間的電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，時(shí)刻射入A、B兩極板間的電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中經(jīng)4t0后從極板右側(cè)射出。已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為-e，重力不計(jì)，打到極板上的電子均被吸收，不計(jì)電子之間的相互作用力。（1）求A、B金屬板的長(zhǎng)度L；（2）求時(shí)刻射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子，從極板右側(cè)射出時(shí)相對(duì)中線OP在豎直方向的位移偏移量y；（3）僅上下調(diào)整A、B兩水平極板的位置，保證電子仍然能沿OP方向射入偏

3、轉(zhuǎn)電場(chǎng)，要使從極板右側(cè)射出的電子速度均水平，求A、B兩板間的最小距離d1。3（2022福建福建一模）如圖所示，空間分布著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球用絕緣細(xì)線懸掛在O點(diǎn)。小球靜止時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角。已知重力加速度大小為g。（1）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E；（2）若把小球拉至最低點(diǎn)A，并給它一水平初速度，為使小球可做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，求細(xì)線長(zhǎng)度的范圍；（3）若小球在電場(chǎng)中靜止時(shí)，再加一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。剪斷細(xì)線，求小球運(yùn)動(dòng)過程中的最大速率。4（2022河南鄭州市第四十七高級(jí)中學(xué)一模）如圖所示，半徑為R的光滑絕緣環(huán)形軌道豎直放置，在圓軌道的最低點(diǎn)B

4、處固定一帶電小球，另有質(zhì)量為m的帶電小球（圖中未畫出）穿在圓環(huán)上，從A點(diǎn)（水平最右端）處無(wú)初速釋放。若小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)獲得最大速度，其大小為vm，且AOC30。求：（1）小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力所做的功；（2）小球在A點(diǎn)的加速度。5（2022廣東模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，水平細(xì)桿上套一環(huán)，環(huán)A與球B間用一不可伸長(zhǎng)輕質(zhì)絕緣繩相連，質(zhì)量分別為mA0.30kg和mB0.60kg，A環(huán)不帶電，B球帶正電，帶電量q1.0104C，重力加速度g取10m/s2，sin370.6，cos370.8。若B球處于一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，使環(huán)A與B球一起向右勻速運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，繩始終保持與豎直方向夾角37。求

5、：（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E多大？（2）環(huán)A與水平桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)？（3）使環(huán)A與B球一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小值Em和方向？（取2.2）6（2022天津模擬預(yù)測(cè)）如圖所示的直角坐標(biāo)系中，在直線到y(tǒng)軸之間的區(qū)域內(nèi)存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為。在y軸到直線之間水平放置長(zhǎng)為的兩金屬板P、Q，兩金屬板正中間水平放置金屬網(wǎng)G，金屬網(wǎng)恰好在x軸上，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q電勢(shì)相等且大于零。在電場(chǎng)左邊界上A點(diǎn)與B點(diǎn)之間，連續(xù)分布著質(zhì)量為m、電量為q且均處于靜止?fàn)顟B(tài)的帶正電粒子。若C點(diǎn)的粒子由靜止釋放，在電場(chǎng)力作用下，第一次到x軸的位置為D，不計(jì)粒子的重力及它們間的相

6、互作用。（1）求C處粒子靜止釋放后到達(dá)y軸時(shí)的速度大??；（2）求C處粒子從靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)至其軌跡最低點(diǎn)所用的時(shí)間t；（3）若粒子離開PQ板間電場(chǎng)時(shí)的位置與釋放時(shí)的位置等高，求粒子釋放時(shí)可能的位置坐標(biāo)。7（2022安徽合肥一模）如圖甲所示，水平正對(duì)放置的金屬板A、B相距為d，右端放置垂直于板的靶MN，在兩板間加上如圖乙所示的電壓。質(zhì)量為m、電荷量為q的正粒子束由靜止經(jīng)電壓U加速后，從A、B左側(cè)的中點(diǎn)O沿平行于板的方向連續(xù)射入，粒子能全部打在靶MN上且所有粒子在A、B間的飛行時(shí)間均為T，不計(jì)粒子重力及粒子間的相互作用。求：（1）粒子進(jìn)入AB板間的速度；（2）金屬板長(zhǎng)度；（3）在距靶MN的中心

7、O點(diǎn)多遠(yuǎn)的范圍內(nèi)有粒子擊中。8（2022北京通州模擬預(yù)測(cè)）長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線一端懸于O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m、電荷量為的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），如圖所示，在空間施加沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫出），小球靜止在A點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角，已知， ，電場(chǎng)的范圍足夠大，重力加速度為g。(1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E；(2)保持細(xì)線始終張緊，將小球從A點(diǎn)拉起至與O點(diǎn)處于同一水平高度的B點(diǎn)，求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U；將小球由B點(diǎn)靜止釋放，求小球運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn)時(shí)速度的大小v。9（2022陜西寶雞模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，在水平地面的上方空間存在一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，有一帶電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）從距地面高為h=

8、lm的O點(diǎn)由靜止釋放，沿與水平地面成45角的方向做直線運(yùn)動(dòng)，最終落在地面上的A點(diǎn)。已知小球質(zhì)量為m=0.5kg，帶電量為q=510-2C，g= 10m/s2，不計(jì)空氣阻力，求(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為多少；(2)OA之間的電勢(shì)差為多少；(3)帶電小球到達(dá)地面時(shí)的速度為多少。10（2022湖南雅禮中學(xué)三模）如圖所示，豎直平面內(nèi)直角坐標(biāo)系xOy的第一象限和第二象限存在沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m，電荷量為+q的帶電小球，從x軸上的P（-d，0）點(diǎn)以初動(dòng)能Ek0沿y軸正方向射入第二象限，經(jīng)過一段時(shí)間后小球從y軸正半軸的某位置處垂直于y軸進(jìn)入第一象限，小球經(jīng)過y軸時(shí)的動(dòng)能大小為，重力加速度為g，不

9、計(jì)空氣阻力。求：（1）小球經(jīng)過y軸時(shí)的位置坐標(biāo)（用d表示）；（2）小球再次經(jīng)過x軸時(shí)的動(dòng)能（用Ek0表示）；（3）小球運(yùn)動(dòng)過程中的最小動(dòng)能（用Ek0表示）。11（2022四川一模）如圖，圓心在O點(diǎn)、半徑為R的絕緣光滑半圓形軌道豎直固定在絕緣水平面上，B、C分別為軌道的最低和最高點(diǎn)，軌道左側(cè)有一與O點(diǎn)等高的平臺(tái)，平臺(tái)右端為D，DO=2R，過D、O的水平虛線下方（含虛線）有方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)在D端正下方的水平面上A點(diǎn)無(wú)初速釋放一質(zhì)量為m、電荷量為q（q0）的小滑塊，此后滑塊從半圓形軌道的C點(diǎn)拋出且能夠落在平臺(tái)上?；瑝K與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)且運(yùn)動(dòng)過程中電荷量不變，不計(jì)

10、空氣阻力，重力加速度大小為g。求：（1）滑塊在C點(diǎn)對(duì)軌道的最小作用力大??；（2）勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的最小值。12（2021浙江天略外國(guó)語(yǔ)學(xué)校模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，一半徑r的光滑絕緣細(xì)圓管固定在水平面上，在圓心處絕緣固定電荷量為的點(diǎn)電荷，一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在細(xì)圓管中運(yùn)動(dòng)。垂直細(xì)圓管平面、以細(xì)圓管為邊界的圓柱形區(qū)域內(nèi)存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖2所示（豎直向上為正）。已知變化的磁場(chǎng)在細(xì)圓管處產(chǎn)生環(huán)形感生電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度，靜電力常量為k（1），細(xì)圓管壁水平方向受力為零，求小球的運(yùn)動(dòng)速度大小；（2）在期間，求小球運(yùn)動(dòng)一周所獲得的動(dòng)能增量；（3），求小球?qū)鼙诘乃?/p>

11、作用力。13如圖甲所示，P點(diǎn)處有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子連續(xù)不斷地“飄入”電壓為U0的加速電場(chǎng)，粒子經(jīng)加速后從O點(diǎn)水平射入兩塊間距、板長(zhǎng)均為l的水平金屬板間，O為兩板左端連線的中點(diǎn)熒光屏MO1N為半圓弧面，粒子從O點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到屏上O1點(diǎn)所用時(shí)間為。若在A、B兩板間加電壓，其電勢(shì)差UAB隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，所有粒子均能從平行金屬板右側(cè)射出并垂直打在熒光屏上被吸收已知粒子通過板間所用時(shí)間遠(yuǎn)小于T，粒子通過平行金屬板的過程中電場(chǎng)可視為恒定，粒子間的相互作用及粒子所受的重力均不計(jì)，求：（1）粒子在O點(diǎn)時(shí)的速度大??；（2）圖乙中U的最大值；（3）粒子從O點(diǎn)到打在屏上的最短時(shí)間。14（2

12、021陜西咸陽(yáng)一模）如圖所示，水平軌道上段光滑，段粗糙，且，為豎直平面內(nèi)半徑為的光滑半圓軌道，兩軌道相切于C點(diǎn)，右側(cè)有電場(chǎng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向水平向右，一根輕質(zhì)絕緣彈簧水平放置，一端固定在A點(diǎn)，另一端與帶負(fù)電滑塊P接觸但不連接，彈簧原長(zhǎng)時(shí)滑塊在B點(diǎn)，現(xiàn)向左壓縮彈簧后由靜止釋放，已知滑塊P的質(zhì)量為，電荷量大小為，與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，忽略滑塊P與軌道間電荷轉(zhuǎn)移，已知，求：（1）若滑塊P運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)的瞬間對(duì)軌道壓力為，求彈簧釋放的彈性勢(shì)能；（2）在（1）的條件下，滑塊運(yùn)動(dòng)到與O點(diǎn)等高的D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；（3）欲使滑塊P在進(jìn)入圓軌道后不脫離圓軌道（即滑塊只能從C點(diǎn)或者F點(diǎn)離開半圓軌道），求彈簧最初

13、釋放的彈性勢(shì)能的取值范圍。15（2022江蘇模擬預(yù)測(cè)）某游戲公司的設(shè)計(jì)人員，構(gòu)想通過電場(chǎng)來(lái)控制帶電小球的運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖1所示，絕緣光滑圓軌道豎直放在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的小球位于軌道內(nèi)側(cè)的最高點(diǎn)A處。小球由靜止釋放后沿直線打到與圓心O等高的B點(diǎn)；當(dāng)給小球一個(gè)水平方向的初速度，小球恰能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)。小球可視為質(zhì)點(diǎn)，已知圓軌道的半徑為R，重力加速度為g。（1）求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E1大?。唬?）求小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過A點(diǎn)的動(dòng)能Ek；（3）將原電場(chǎng)更換為如圖2所示的交變電場(chǎng)（正、負(fù)號(hào)分別表示與原電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同或相反），小球在A點(diǎn)由靜止釋放，欲使小球能在一

14、個(gè)周期（T未知）內(nèi)恰能運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C，且運(yùn)動(dòng)過程中不與圓軌道相碰，試求所加電場(chǎng)強(qiáng)度E2不應(yīng)大于多少。16（2022新疆喀什一模）在一柱形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，柱的橫截面是以為圓心、半徑為的圓，為圓的直徑，如圖所示，質(zhì)量為，電荷量為的帶電粒子在紙面內(nèi)自A點(diǎn)先后以不同的速度進(jìn)入電場(chǎng)，速度方向與電場(chǎng)的方向垂直。已知?jiǎng)傔M(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度為零的粒子，自圓周上的點(diǎn)以速率穿出電場(chǎng)，與的夾角，運(yùn)動(dòng)中粒子僅受電場(chǎng)力作用。（1）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小；（2）為使粒子穿出電場(chǎng)時(shí)的位移最大，該粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度應(yīng)為多大；（3）從A點(diǎn)射入的粒子速率取某一值時(shí)，粒子穿過電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的增量最大，求動(dòng)能增量的最大值。17（2021江蘇常熟

15、中學(xué)三模）如圖甲所示是近年來(lái)興起的一種高端耳機(jī)靜電耳機(jī)，圖乙是其原理圖，A、B為兩片平行固定金屬薄板，M是位于金屬板之間的極薄帶電振膜，音頻信號(hào)加在金屬板上板間將形成隨音頻信號(hào)變化的電場(chǎng)，在電場(chǎng)力作用下振膜振動(dòng)從而發(fā)出聲音。若兩金屬板可看作間距為d。電容為C的平行板電容器，振膜質(zhì)量為m且均勻帶有+q電荷，其面積與金屬板相等，振膜只能沿垂直金屬板方向平行移動(dòng)，不計(jì)重力和阻力。（1）當(dāng)金屬板充電至電荷量為Q時(shí)，求振膜的加速度a；（2）若兩板所加電壓信號(hào)UAB如圖丙所示，在t=0時(shí)刻振膜從兩板正中間位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)，為了使振膜做周期為T的重復(fù)運(yùn)動(dòng)并且始終不碰到金屬板，求電壓u1和u2的最大值；（3

16、）若振膜固定，金屬板充電至電荷量為10q，在帶正電的金屬板A與振膜M之間有一帶電量為q0（） 的塵埃，求該塵埃受到的電場(chǎng)力大小F0。18（2021廣東揭陽(yáng)市教育局教育裝備中心模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有方向平行于紙面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其半徑為R，AB為圓的直徑。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子自A點(diǎn)由靜止釋放，粒子從圓周上的C點(diǎn)以速率v0穿出電場(chǎng)，AC與AB的夾角=60?，F(xiàn)將該種粒子在紙面內(nèi)從A點(diǎn)先后以不同的速率垂直于電場(chǎng)線方向射入電場(chǎng)，只考慮電場(chǎng)力的作用。（1）求電場(chǎng)強(qiáng)度大小及方向；（2）為使粒子從B點(diǎn)離開電場(chǎng)，粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速率v應(yīng)是多大？19（2021湖南衡陽(yáng)二模）粗糙絕緣水平地面AP與

17、光滑絕緣半圓弧豎直軌道PQ相切于P點(diǎn)，PQ右側(cè)（含PQ）有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，圓軌道半徑為R，AP長(zhǎng)度。A點(diǎn)左側(cè)有一彈射裝置，A點(diǎn)右側(cè)B處?kù)o置一質(zhì)量為m帶電荷量為+q的滑塊C，AB長(zhǎng)度，如圖所示?，F(xiàn)用此裝置來(lái)彈射一質(zhì)量為m的滑塊D，滑塊D在A點(diǎn)獲得彈簧儲(chǔ)存的全部彈性勢(shì)能后向右運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)與C發(fā)生完全彈性碰撞（碰撞過程中C的電荷量不變），碰撞后滑塊C繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)進(jìn)入光滑圓軌道，通過最高點(diǎn)Q后水平拋出，落到水平地面與地面碰撞。碰撞后，滑塊C豎直速度vy立即減為0，由于摩擦作用，水平速度減小了，即碰后水平速度（其中為碰前水平速度）?；瑝KC、D與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，不計(jì)空氣阻

18、力，滑塊都可看作質(zhì)點(diǎn)，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，試求：（1）若滑塊D獲得8.5mgR的彈性勢(shì)能后與C發(fā)生碰撞，求碰后瞬間滑塊C的速度大??；（2）第（1）問的情境中，C繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到達(dá)圓軌道的最高點(diǎn)Q，求此時(shí)滑塊C對(duì)軌道的壓力大??；（3）若彈射裝置彈射出滑塊D后，移去彈射裝置，滑塊D獲得速度后與C發(fā)生完全彈性碰撞，C通過圓弧軌道最高點(diǎn)Q后水平拋出，要使C落在滑塊D右側(cè)且不與D發(fā)生碰撞，求滑塊D獲得的彈性勢(shì)能的范圍。答案第 = page 1 1頁(yè)，共 = sectionpages 2 2頁(yè)答案第 = page 3 3頁(yè)，共 = sectionpages 1 1頁(yè)參考答案：1（1），方向豎直向上，方向垂直xOy平面向里；（2）2（1）；（2）；（3）3（1）；（2）；（3）4（1）；（2），方向豎直向下5（1）4.51