專題27帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)-2019高考物理一輪復(fù)習(xí)專題詳解原卷版

1、知識(shí)點(diǎn)27帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)知識(shí)回顧1 .帶電粒子在電場(chǎng)中的加速 勻強(qiáng)電場(chǎng)中，V與E平行時(shí)，優(yōu)先用功能關(guān)系求解，若不行，則用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式.(2)非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，只能用功能關(guān)系求解.2.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(v垂直于E的方向)，如圖所示(1)沿v方向的勻速直線運(yùn)動(dòng).(2)垂直于v方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng).加速度a=%；x=L1 qU xqUL2偏轉(zhuǎn)距離 y=2at2=2mdv：y=2mdv2；速度偏向角x=LqUL計(jì)an 附=mdv 0；位移偏向角y tan 3 y tan 3 =x2 o公m2tan 3=2 o公m2兩個(gè)重要的結(jié)論a .位移偏向角3和速度偏向角中滿足tan

2、q = 2tan3；b .射出極板時(shí)粒子的速度反向延長(zhǎng)線過(guò)粒子水平位移的中點(diǎn).規(guī)律方法帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的解題方法求解帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)和力、功能關(guān)系兩個(gè)途徑都適用，選擇依據(jù)是題給條件，當(dāng) 不涉及時(shí)間時(shí)選擇功能關(guān)系，否則必須選擇運(yùn)動(dòng)和力.(2)帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度不斷變化，只能選擇功能關(guān)系求解.例題分析 【例1】(2017年高考江蘇卷)如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔 分別位于O、M、P點(diǎn).由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn).現(xiàn)將C板向右平移到P點(diǎn)，則由O點(diǎn) 靜止釋放的電子()A.運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回B.運(yùn)動(dòng)到P和P，點(diǎn)之間返回C

3、.運(yùn)動(dòng)到P，點(diǎn)返回D.穿過(guò)P點(diǎn)【例2】 如圖所示，兩平行金屬板A、B長(zhǎng)l=8 cm,兩板間距離d =8 cm, A板比B板電勢(shì)高300 V,即 UAB=300 V. 一帶正電的粒子電量為q =10-10C,質(zhì)量為m = 10-20kg,從R點(diǎn)沿電場(chǎng)中心線垂直電場(chǎng)線飛入 電場(chǎng)，初速度=2x106 m/s,粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)界面MN、PS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域后，進(jìn)入固定在中 心線上O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)區(qū)域(設(shè)界面PS右邊點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響).已知兩界面 MN、PS相距為L(zhǎng) =12 cm,粒子穿過(guò)界面PS后被點(diǎn)電荷Q施加的電場(chǎng)力俘獲，從而以O(shè)點(diǎn)為圓心做勻速 圓周運(yùn)動(dòng)，最后垂直打在放置

4、于中心線上的熒光屏EF上靜電力常量k=9x109N-m2/C2,粒子重力不計(jì)，tan37 34、=疝 tan53=3.求：MP；: II(1)粒子穿過(guò)界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離h；(2)粒子穿過(guò)界面MN時(shí)的速度v；粒子穿過(guò)界面PS時(shí)偏離中心線RO的距離7；(4)點(diǎn)電荷的電荷量。(該小題結(jié)果保留一位有效數(shù)字).(4)點(diǎn)電荷的電荷量。(該小題結(jié)果保留一位有效數(shù)字).【例3】 如圖甲所示，真空中兩水平放置的平行金屬板A、B相距為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，今在A、B兩板間加一 如圖乙所示的周期性變化的交變電壓.從看=0時(shí)刻開(kāi)始，一束初速度均為的電子流沿A、B兩板間的中 線從左端連續(xù)不斷地水平射入板間的電場(chǎng)，要

5、想使電子束都能從4、B右端水平射出，則所加交變電壓的周 期T和所加電壓的大小應(yīng)滿足什么條件？“UabI-111為IIE甲乙0.5?1.5T2T 2.5T規(guī)律總結(jié)“兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)、三個(gè)一”求解粒子偏轉(zhuǎn)問(wèn)題帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的基本模型如圖所示.L分解為兩個(gè)獨(dú)立的分運(yùn)動(dòng)平行極板的勻速直線運(yùn)動(dòng)，L=%t；垂直極板的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，j =2at2, qUv = at, a=md,（2）一個(gè)偏轉(zhuǎn)角：tan0=??；v 0一個(gè)幾何關(guān)系：尸Ltan0；一個(gè)功能關(guān)系：/Ek=呼. k d專題練習(xí)如圖，在P板附近有一電子由靜止開(kāi)始向Q板運(yùn)動(dòng).已知兩極板間電勢(shì)差為U,板間距為d,電子質(zhì)量為 m,電量為e.則關(guān)于電子

6、在兩板間的運(yùn)動(dòng)情況，下列敘述正確的是（）A.若將板間距d增大一倍，則電子到達(dá)Q板的速率保持不變B.若將板間距d增大一倍，則電子到達(dá)Q板的速率也增大一倍C若將兩極板間電勢(shì)差U增大一倍，則電子到達(dá)Q板的時(shí)間保持不變D.若將兩極板間電勢(shì)差U增大一倍，則電子到達(dá)Q板的時(shí)間減為一半（2017.洛陽(yáng)聯(lián)考）如圖所示，平行金屬板A、B水平正對(duì)放置，虛線為中心線，A、B板間加上穩(wěn)定的電壓， 有三個(gè)帶電微粒a、b、c從靠近A板邊緣處以相同的水平初速度射入板間，a從中心線上M點(diǎn)飛出板間區(qū) 域，b從B板右側(cè)邊緣飛出，c落在B板的中點(diǎn)N處，不計(jì)微粒的重力，則帶電微粒a、b、c的比荷關(guān)系為A.-qc=A.-qc=4%=8

7、% m m m c b aC.%=2與=4久 mambmcD.久=2%=4旦 mcmbma（2017臨沂二模）（多選）有一種電荷控制式噴墨打印機(jī)的打印頭的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示.其中墨盒可以噴出 極小的墨汁微粒，此微粒經(jīng)過(guò)帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打到紙上，顯 示出字符.不考慮墨汁的重力，為了使打在紙上的字跡縮小，下列措施可行的是（）信號(hào)輸入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)墨盒帶電室1回流槽A.減小墨汁微粒的質(zhì)量B.減小墨汁微粒所帶的電荷量C.偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)墨盒帶電室1回流槽A.減小墨汁微粒的質(zhì)量B.減小墨汁微粒所帶的電荷量C.增大偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓D.增大墨汁微粒噴入偏轉(zhuǎn)場(chǎng)的速度（2017.衡陽(yáng)質(zhì)檢）（

8、多選）如圖所示，質(zhì)量相同的兩個(gè)帶電粒子P、Q以相同的速度沿垂直于電場(chǎng)方向射入 兩平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，P從兩極板正中央射入，Q從下極板邊緣處射入，它們最后打在同一點(diǎn)（不計(jì)P、 Q的重力以及它們間的相互作用），則從開(kāi)始射入到打到上極板的過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是（）A.它們運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等B.它們所帶的電荷量之比q： q=1：2C.它們的電勢(shì)能減小量之匕3 E： A Eq=1 : 2D.它們的電場(chǎng)力做功之比W： W=2:1（2017廣州綜合測(cè)試）如圖，帶電粒子由靜止開(kāi)始，經(jīng)電壓為U的加速電場(chǎng)加速后，垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入 電壓為U2的平行板電容器，經(jīng)偏轉(zhuǎn)落在下板的中間位置.為使同樣的帶電粒子，從同樣的初始

9、位置由靜止 加速、偏轉(zhuǎn)后能穿出平行板電容器，下列措施可行的是（）q 5 9上板1 ; 停A.保持U2和平行板間距不變，減小UB.保持U和平行板間距不變，增大U2C.保持UU2和下板位置不變，向下平移上板D.保持UU2和下板位置不變，向上平移上板6.（2016海南）如圖，平行板電容器兩極板的間距為d,極板與水平面成45角，上極板帶正電.一電荷量為q（q0）的粒子在電容器中靠近下極板處.以初動(dòng)能E豎直向上射出.不計(jì)重力，極板尺寸足夠大，若粒子 能打到上極板，則兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值為（）2ED 2ED qd7. （2017青島一模）（多選）如圖所示為勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t變化的圖像.當(dāng)t=

10、0時(shí)，在此勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止釋放一個(gè)帶電粒子，設(shè)帶電粒子只受電場(chǎng)力的作用，則下列說(shuō)法中正確的是（）400:1: ：12345a-20A.帶電粒子將始終向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng) B. 2 s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)C. 3 s末帶電粒子的速度為零D. 03 s內(nèi)，電場(chǎng)力做的總功為零8.（多選）（2017山東淄博市模擬卷）（多選）如圖所示，平行板電容器兩極板水平放置，一電容為C.電容器與 一直流電源相連，初始時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，極板間電壓為U,兩極板間距為d,電容器儲(chǔ)存的能量e=2cu2.一電 荷量為q的帶電油滴以初動(dòng)能E1從平行板電容器的軸線水平射入（極板足夠長(zhǎng)），恰能沿圖中所示水平虛線 k勻速通過(guò)電容器，則（）八

11、.保持開(kāi)關(guān)閉合，只將上極板下移了 d，帶電油滴仍能沿水平線運(yùn)動(dòng).保持開(kāi)關(guān)閉合，只將上極板下移日，帶電油滴將撞擊上極板，撞擊上極板時(shí)的動(dòng)能為E1+qU 3k 12C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后，將上極板上移d，若不考慮電容器極板的重力勢(shì)能變化，外力對(duì)極板做功至少為3cu2D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后，將上極板上移3若不考慮電容器極板的重力勢(shì)能變化，外力對(duì)極板做功至少其CU2.如圖，與水平方向成45角的直線MN處于豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中.帶電粒子從直線MN上的P點(diǎn) 以速度v水平向右拋出，經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)直線MN上的Q點(diǎn).帶正電的粒子質(zhì)量為m,帶電粒子的重力可A.粒子在Q點(diǎn)的速度大小為1.12v0B. P、Q兩點(diǎn)距離&3C.粒子運(yùn)

12、動(dòng)時(shí)的加速度大小為與D. P、Q兩點(diǎn)間的電勢(shì)差2Etv.（2017河南天一大聯(lián)考）如圖所示，以直線AB為邊界，上下存在場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向相反的勻強(qiáng)電場(chǎng).在P點(diǎn)由靜止釋放一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球，小球穿過(guò)AB邊界時(shí)速度為即到達(dá)M點(diǎn)速度恰好 一減為零.此過(guò)程中小球在AB上方電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是在下方電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的2.已知重力加速度為g,不 計(jì)空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是（）A.小球帶正電B.電場(chǎng)強(qiáng)度大小是3mgC. P點(diǎn)距邊界線AB的距離臉23mv 2D.若邊界線AB電勢(shì)為零，則M點(diǎn)電勢(shì)為3m號(hào)8g11.（2016.秋寶安區(qū)校級(jí)期末）示波管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，如果在電極YY,之間加上圖2

13、（a）所示的電壓，在XX,之間加上圖2（b）所示電壓，熒光屏上會(huì)出現(xiàn)的波形是（）212.（2017-江西紅色七校聯(lián)考）如圖所示，空間存在一勻強(qiáng)電場(chǎng)，其方向與水平方向間的夾角為30, AB與 電場(chǎng)垂直，一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電小球以初速度v從A點(diǎn)水平向右拋出，經(jīng)過(guò)時(shí)間t小球最終 落在C點(diǎn)，速度大小仍是v,且AB=BC,則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A. AC 滿足 AC=卓v - tB.電場(chǎng)力和重力的合力方向垂直于AC方向C.此過(guò)程增加的電勢(shì)能等于2mg2t2D.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=mg（2017年江西贛中南五校聯(lián)考）如圖所示，a、b兩個(gè)帶正電的粒子，電荷量分別為qi和q,質(zhì)量分別為 m和m.它們

14、以相同的速度先后垂直于電場(chǎng)線從同一點(diǎn)進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，a粒子打在B板的a 點(diǎn)，b粒子打在B板的b點(diǎn)，若不計(jì)重力，則（）ABbBbrA.電荷量q大于q2B.質(zhì)量m1小于m2c.粒子的電荷量與質(zhì)量之比力 q m, m_d粒子的電荷量與質(zhì)量之比m優(yōu) 1214.（多選X2017年濰坊高三調(diào)研）如圖所示，水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電小球由MN上方的A點(diǎn)以一定初速度水平拋出，從B點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，到達(dá)。點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平.由此可知（）CCN板帶負(fù)電B.C.N板帶負(fù)電B.C.D.m、n板之間的場(chǎng)強(qiáng)大小為父3mgq小球從靜止到與M板接觸前的瞬間，合力對(duì)小球做的功為也mgdM、N板之間的電

15、勢(shì)差為一mgdqA.從B到。，小球的動(dòng)能減小B.從B到C小球的電勢(shì)能減小C.從A到B與從B到C小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定相等D.從A到B與從B到C小球的速度變化量大小一定相等（2017年汕頭模擬）如圖所示，M和N是兩個(gè)帶等量異種電荷的平行正對(duì)金屬板，兩板與水平方向的夾角為60.將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球從靠近N板的位置由靜止釋放，釋放后，小球開(kāi)始做勻 加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向與豎直方向成30角，已知兩金屬板間的距離為d，重力加速度為g，則（）A.（2017.浙江測(cè)試）如圖所示，在區(qū)域工（0 x4和區(qū)域口內(nèi)分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為E,但 方向不同.在區(qū)域工內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)方向沿y軸正方向，區(qū)域口內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)方向未標(biāo)明，都處在xOy平面內(nèi)，一質(zhì)量為 m,電量為q的正粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O以某一初速度沿x軸正方向射入電場(chǎng)區(qū)域工，從P點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域口，到達(dá)口區(qū)域右邊界Q處時(shí)速度恰好為零.P點(diǎn)的坐標(biāo)為(L,，).不計(jì)粒子所受重力，求:q(1)帶