專題13 電容 帶電粒子在電場中的運動-五年（2020-2024）高考物理真題分類匯編（原卷版）

2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題12電容帶電粒子在電場中的運動考點五年考情（2020-2024）命題趨勢考點1電容2020年浙江卷；2021年重慶卷、江蘇卷；2022年重慶卷、北京等帶電粒子在電場中的運動是高考物理中的一個重要考點，其命題趨勢主要體現在以下幾個方面：基礎知識與技能的考查：高考物理試題會考查帶電粒子在電場中的基本運動規(guī)律，如受力分析、運動軌跡、速度和加速度的計算等。這部分內容要求考生對電場的基本概念和力學規(guī)律有深入的理解，并能夠靈活應用。綜合應用能力的考查：試題可能會將帶電粒子的運動與電場、磁場等其他物理場相結合，考查考生的綜合分析能力。這類問題通常要求考生能夠將復雜的物理過程分解為多個簡單的物理模型，并運用相應的物理規(guī)律解決問題。模型與方法的考查：高考物理注重考查考生對物理模型和方法的掌握。對于帶電粒子在電場中的運動，常見的模型包括勻強電場中的直線加速、類平拋運動，以及在非勻強電場中的運動?？忌枰鶕唧w情況選擇合適的物理模型和解題方法。創(chuàng)新與應用能力的考查：高考物理試題可能會引入一些新穎的物理情境或實際應用問題，如將帶電粒子的運動與現代科技相結合，考查考生的創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力。實驗與探究能力的考查：實驗題型中可能會涉及帶電粒子在電場中的運動，如測量粒子的電荷量、研究電場的分布等，考查考生的實驗操作能力和數據處理能力。理論聯系實際：高考物理試題可能會結合當前的科技發(fā)展和實際應用，如將帶電粒子的運動與粒子加速器、靜電除塵等技術相結合，考查考生的理論聯系實際的能力。圖表與數據分析：近年來，高考物理試題中出現了以圖表形式給出條件的題目，如利用圖像分析帶電粒子的運動軌跡、速度變化等，考查考生的數據分析能力。通過以上分析，可以看出帶電粒子在電場中的運動這一考點在高考物理中的重要地位?？忌趥淇歼^程中需要全面掌握相關的物理知識和解題技巧，注重理論聯系實際，提高綜合分析和解決問題的能力?？键c2帶電粒子在電場中的運動2020年全國卷、浙江卷、天津卷、；2021年北京卷、全國卷、福建卷；2022年海南卷、浙江卷、江蘇卷、遼寧卷、天津卷、廣東卷、湖北卷、北京卷；2023年浙江卷、山西卷等考點01電容1．（2021·重慶·高考真題）電容式加速傳感器常用于觸發(fā)汽車安全氣囊等系統(tǒng)，如圖所示。極板M、N組成的電容器視為平行板電容器，M固定，N可左右運動，通過測量電容器板間的電壓的變化來確定汽車的加速度。當汽車減速時，極板M、N間的距離減小，若極板上的電荷量不變，則該電容器（）A．電容變小 B．極板間電壓變大C．極板間電場強度不變 D．極板間的電場強度變小2．（2022·重慶·高考真題）如圖為某同學采用平行板電容器測量材料豎直方向尺度隨溫度變化的裝置示意圖，電容器上極板固定，下極板可隨材料尺度的變化上下移動，兩極板間電壓不變。若材料溫度降低時，極板上所帶電荷量變少，則（）材料豎直方向尺度減小 B．極板間電場強度不變極板間電場強度變大 D．電容器電容變大3．（2022·北京·高考真題）利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現象，其中E為電源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為電壓表。下列說法正確的是（）A．充電過程中，電流表的示數逐漸增大后趨于穩(wěn)定B．充電過程中，電壓表的示數逐漸增大后趨于穩(wěn)定C．放電過程中，電流表的示數均勻減小至零D．放電過程中，電壓表的示數均勻減小至零4．（2021·江蘇·高考真題）有研究發(fā)現，某神經細胞傳遞信號時，離子從細胞膜一側流到另一側形成跨膜電流，若將該細胞膜視為的電容器，在內細胞膜兩側的電勢差從變?yōu)椋瑒t該過程中跨膜電流的平均值為（）A． B． C． D．5．（2020·浙江·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內存在方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場。長為l的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導電轉軸上，隨軸以角速度勻速轉動。在圓環(huán)的A點和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止狀態(tài)。已知重力加速度為g，不計其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）A．棒產生的電動勢為B．微粒的電荷量與質量之比為C．電阻消耗的電功率為D．電容器所帶的電荷量為考點02帶電粒子在電場中的運動1.（多選）（2022·海南·高考真題）如圖，帶正電的物塊A放在水平桌面上，利用細繩通過光滑的滑輪與B相連，A處在勻強電場中，，從O開始，A與桌面的動摩擦因數隨x的變化如圖所示，取O點電勢能為零，A、B質量均為，B離滑輪的距離足夠長，則（）A．它們運動的最大速度為B．它們向左運動的最大位移為C．當速度為時，A的電勢能可能是D．當速度為時，繩子的拉力可能是2.（多選）（2021·全國·高考真題）四個帶電粒子的電荷量和質量分別、、、它們先后以相同的速度從坐標原點沿x軸正方向射入一勻強電場中，電場方向與y軸平行，不計重力，下列描繪這四個粒子運動軌跡的圖像中，可能正確的是（）A．B．C． D．3．（2023·浙江·高考真題）如圖所示，示波管由電子槍豎直方向偏轉電極YY′、水平方向偏轉電極XX′和熒光屏組成。電極XX′的長度為l、間距為d、極板間電壓為U，YY′極板間電壓為零，電子槍加速電壓為10U。電子剛離開金屬絲的速度為零，從電子槍射出后沿OO′方向進入偏轉電極。已知電子電荷量為e，質量為m，則電子（

）A．在XX′極板間的加速度大小為B．打在熒光屏時，動能大小為11eUC．在XX′極板間受到電場力的沖量大小為D．打在熒光屏時，其速度方向與OO′連線夾角α的正切4．（2022·湖北·統(tǒng)考高考真題）密立根油滴實驗裝置如圖所示，兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正負極相接，板間產生勻強電場。用一個噴霧器把密度相同的許多油滴從上板中間的小孔噴入電場，油滴從噴口噴出時由于摩擦而帶電。金屬板間電勢差為U時，電荷量為q、半徑為r的球狀油滴在板間保持靜止。若僅將金屬板間電勢差調整為2U，則在板間能保持靜止的球狀油滴所帶電荷量和半徑可以為（）A．q，r B．2q，r C．2q，2r D．4q，2r5．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，帶等量異種電荷的兩正對平行金屬板M、N間存在勻強電場，板長為L（不考慮邊界效應）。t=0時刻，M板中點處的粒子源發(fā)射兩個速度大小為v0的相同粒子，垂直M板向右的粒子，到達N板時速度大小為；平行M板向下的粒子，剛好從N板下端射出。不計重力和粒子間的相互作用，則（）A．M板電勢高于N板電勢B．兩個粒子的電勢能都增加C．粒子在兩板間的加速度D．粒子從N板下端射出的時間6．（2020·浙江·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，一質量為m、電荷量為（）的粒子以速度從連線上的P點水平向右射入大小為E、方向豎直向下的勻強電場中。已知與水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，則粒子到達連線上的某點時（）A．所用時間為B．速度大小為C．與P點的距離為D．速度方向與豎直方向的夾角為30°7．（2020·全國·統(tǒng)考高考真題）CT掃描是計算機X射線斷層掃描技術的簡稱，CT掃描機可用于對多種病情的探測。圖（a）是某種CT機主要部分的剖面圖，其中X射線產生部分的示意圖如圖（b）所示。圖（b）中M、N之間有一電子束的加速電場，虛線框內有勻強偏轉磁場；經調節(jié)后電子束從靜止開始沿帶箭頭的實線所示的方向前進，打到靶上，產生X射線（如圖中帶箭頭的虛線所示）；將電子束打到靶上的點記為P點。則（）A．M處的電勢高于N處的電勢B．增大M、N之間的加速電壓可使P點左移C．偏轉磁場的方向垂直于紙面向外D．增大偏轉磁場磁感應強度的大小可使P點左移8．（2020·浙江·高考真題）如圖所示，電子以某一初速度沿兩塊平行板的中線方向射入偏轉電場中，已知極板長度l，間距d，電子質量m，電荷量e。若電子恰好從極板邊緣射出電場，由以上條件可以求出的是（

）A．偏轉電壓 B．偏轉的角度 C．射出電場速度 D．電場中運動的時間9.（2023·山西·統(tǒng)考高考真題）密立根油滴實驗的示意圖如圖所示。兩水平金屬平板上下放置，間距固定，可從上板中央的小孔向兩板間噴入大小不同、帶電量不同、密度相同的小油滴。兩板間不加電壓時，油滴a、b在重力和空氣阻力的作用下豎直向下勻速運動，速率分別為v0、；兩板間加上電壓后（上板為正極），這兩個油滴很快達到相同的速率，均豎直向下勻速運動。油滴可視為球形，所受空氣阻力大小與油滴半徑、運動速率成正比，比例系數視為常數。不計空氣浮力和油滴間的相互作用。（1）求油滴a和油滴b的質量之比；（2）判斷油滴a和油滴b所帶電荷的正負，并求a、b所帶電荷量的絕對值之比。

10．（2022·北京·高考真題）如圖所示，真空中平行金屬板M、N之間距離為d，兩板所加的電壓為U。一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子從M板由靜止釋放。不計帶電粒子的重力。（1）求帶電粒子所受的靜電力的大小F；（2）求帶電粒子到達N板時的速度大小v；（3）若在帶電粒子運動距離時撤去所加電壓，求該粒子從M板運動到N板經歷的時間t。11．（2022·江蘇·高考真題）某裝置用電場控制帶電粒子運動，工作原理如圖所示，矩形區(qū)域內存在多層緊鄰的勻強電場，每層的高度均為d，電場強度大小均為E，方向沿豎直方向交替變化，邊長為，邊長為，質量為m、電荷量為的粒子流從裝置左端中點射入電場，粒子初動能為，入射角為，在紙面內運動，不計重力及粒子間的相互作用力。（1）當時，若粒子能從邊射出，求該粒子通過電場的時間t；（2）當時，若粒子從邊射出電場時與軸線的距離小于d，求入射角的范圍；（3）當，粒子在為范圍內均勻射入電場，求從邊出射的粒子與入射粒子的數量之比。12．（2022·遼寧·高考真題）如圖所示，光滑水平面和豎直面內的光滑圓弧導軌在B點平滑連接，導軌半徑為R。質量為m的帶正電小球將輕質彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，脫離彈簧后經過B點時的速度大小為，之后沿軌道運動。以O為坐標原點建立直角坐標系，在區(qū)域有方向與x軸夾角為的勻強電場，進入電場后小球受到的電場力大小為。小球在運動過程中電荷量保持不變，重力加速度為g。求：（1）彈簧壓縮至A點時的彈性勢能；（2）小球經過O點時的速度大小；（3）小球過O點后運動的軌跡方程。13．（2022·廣東·高考真題）密立根通過觀測油滴的運動規(guī)律證明了電荷的量子性，因此獲得了1923年的諾貝爾獎。圖是密立根油滴實驗的原理示意圖，兩個水平放置、相距為d的足夠大金屬極板，上極板中央有一小孔。通過小孔噴入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴帶上了電荷。有兩個質量均為、位于同一豎直線上的球形小油滴A和B，在時間t內都勻速下落了距離。此時給兩極板加上電壓U（上極板接正極），A繼續(xù)以原速度下落，B經過一段時間后向上勻速運動。B在勻速運動時間t內上升了距離，隨后與A合并，形成一個球形新油滴，繼續(xù)在兩極板間運動直至勻速。已知球形油滴受到的空氣阻力大小為，其中k為比例系數，m為油滴質量，v為油滴運動速率，不計空氣浮力，重力加速度為g。求：（1）比例系數k；（2）油滴A、B的帶電量和電性；B上升距離電勢能的變化量；（3）新油滴勻速運動速度的大小和方向。14．（2021·福建·統(tǒng)考高考真題）如圖（a），同一豎直平面內A、B、M、N四點距O點的距離均為，O為水平連線的中點，M、N在連線的中垂線上。A、B兩點分別固定有一點電荷，電荷量均為Q（）。以O為原點，豎直向下為正方向建立x軸。若取無窮遠處為電勢零點，則上的電勢隨位置x的變化關系如圖（b）所示。一電荷量為Q（）的小球以一定初動能從M點豎直下落，一段時間后經過N點，其在段運動的加速度大小a隨位置x的變化關系如圖（c）所示。圖中g為重力加速度大小，k為靜電力常量。（1）求小球在M點所受電場力大小。（2）當小球運動到N點時，恰與一沿x軸負方向運動的不帶電絕緣小球發(fā)生彈性碰撞。已知與的質量相等，碰撞前、后的動能均為，碰撞時間極短。求碰撞前的動量大小。（3）現將固定在N點，為保證能運動到N點與之相碰，從M點下落時的初動能須滿足什么條件？15．（2021·北京·高考真題）如圖所示，M為粒子加速器；N為速度選擇器，兩平行導體板之間有方向相互垂直的勻強電場和勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里，磁感應強度為B。從S點釋放一初速度為0、質量為m、電荷量為q的帶正電粒子，經M加速后恰能以速度v沿直線（圖中平行于導體板的虛線）通過N。不計重力。（1）求粒子加速器M的加速電壓U；（2）求速度選擇器N兩板間的電場強度E的大小和方向；（3）仍從S點釋放另一初速度為0、質量為2m、電荷量為q的帶正電粒子，離開N時粒子偏離圖中虛線的距離為d，求該粒子離開N時的動能。16．（2020·天津·統(tǒng)考高考真題）多反射飛行時間質譜儀是一種測量離子質量的新型實驗儀器，其基本原理如圖所示，從離子源A處飄出的離子初速度不計，經電壓為U的勻強電場加速后射入質量分析器。質量分析器由兩個反射區(qū)和長為l的漂移管（無場區(qū)域）構成，開始時反射區(qū)1、2均未加電場，當離子第一次進入漂移管時，兩反射區(qū)開始加上電場強度大小相等、方向相反的勻強電場，其電場強度足夠大，使得進入反射區(qū)的離子能夠反射回漂移管。離子在質量分析器中經多次往復即將進入反射區(qū)2時，撤去反射區(qū)的電場，離子打在熒光屏B上被探測到，可測得離子從A到B的總飛行時間。設實驗所用離子的電荷量均為q，不計離子重力。（1）求質量為m的離子第一次通過漂移管所用的時間；（2）反射區(qū)加上電場，電場強度大小為E，求離子能進入反射區(qū)的最大距離x；（3）已知質量為的離子總飛行時間為，待測離子的總飛行