2022年高考期末一模联考物理新题精选分类解析专题带电粒子在电场中的运动.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载十二、带电粒子在电场中的运动1（2022 上海市黄浦区期末）如下列图,带正电的甲球固定在足够大的光滑绝缘水平面上的 A 点,其带电量为 Q；质量为 m、带正电的乙球在水平面上的 B 点由静止释放,其带电量为 q；A、B 两点间的距离为l0；释放后的乙球除受到甲球的静电力作用外,仍受到一个大小为 F = kQq 4l0 2 （k 为静电力常数）、乙BFl 0 甲方向指向甲球的恒力 （非电场力） 作用,两球均可A视为点电荷；求：（1）乙球在释放瞬时的加速度大小；（2）乙球的速度最大时两球间的距离；（3）如乙球运动的最大速度为vm

2、,求乙球从开头运动到速度为vm 的过程中电势能的变化量；解析：（10 分）（1）ma= kQq l 0 2 F 可解得 a= 3kQq 4ml0 2（3 分）（2）当两个力大小相等时,乙球的速度最大,（1 分）F = kQq 4l0 2= kQq x 2 可解得 x=2l 0 （2 分）（3）1 2mvm 2-0 = W 电-WF,（1 分）W电= 1 2mvm 2 + WF = 1 2mvm 2 + Fl 0 = 1 2mvm 2 +kQq 4l 0（2 分）静电力做正功,电势能削减了 12mvm 2 +kQq 4l 0（1 分）2.（9 分）（2022 河南郑州市一模）在光滑水平面上,有一

3、质量为 m=1 10-3kg、电量10q 1.0 10 C 的带正电小球,静止在 O 点；以 O 点为原点,在该水平面内建立直角坐标系 xoy ；现在突然加一沿 x 轴正方向, 场强大小 E 2.0 10 6V m的匀强电场, 使小球开头运动；经过一段时间后,所加匀强电场再突然变为沿 使该小球恰能够到达坐标为（0.3,0.1）的 P 点；求：y 轴正方向,场强大小不变,名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（1）电场转变方向前经过的时间；（2）带正电小球到达 P 点时的速度大小和方向；解析：（9分）由

4、牛顿运动定律得,在匀强电场中小球加速度的大小为：aqEm代人数值得： a=0.20 m/s 2（1分）当场强沿 x 正方向时,经过时间t 小球的速度大小为vx=at （1分）小球沿 x 轴方向移动的距离x 11 at 22（1分）电场方向改为沿 y 轴正方向后的时间 T 内,小球在 x 方向做速度为 vx 的匀速运动,在 y 方向做初速为零的匀加速直线运动；沿 x 方向移动的距离： x=vxT+x1=0.30 m（1分）沿 y 方向移动的距离：y1aT 22=0.10 m（1分）由以上各式解得 t=1 s （1分）T=1s vx=0.2 m/s （1分）到 P 点时小球在 x 方向的分速度仍为

5、 vx,在 y 方向的分速度vy=aT=0.20 m/s （1分）由上可知,此时运动方向与x 轴成45o 角,速度大小为 0.28 m/s或.0 22m/s （1分）3. 17 分 （2022 四川省自贡市二诊）如下列图,在 E=l0 3V/m 的竖直匀强电场中,有一光滑的半圆形绝缘轨道 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=40 cm, N 为半圆形轨道最低点, P 为 QN圆弧的中点,一带 104C 负电荷的小滑块质量 m=10 g,与水平轨道间的动摩擦因数 u=0.15, 位于 N点右侧 1.5 m 的 M处,要使小滑块

6、恰能运动到圆轨道的最髙点 Q,取 g=10m/s 2,求：1 滑块应以多大的初速度 V0,向左运动？2 滑块通过 P 点时受到轨道的压力；解析： .（17 分）名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载1设小球到达 Q 点时速度为 v,由牛顿其次定律有mgqEm2 v3 分 R滑块从开头到 Q 过程中,由动能定理有：mg2RqE2RmgqEx1mv21mv23 分 022联立方程组,解得：0v7m/s 2 分 4（17 分）（2022 四川攀枝花二模）如下列图,虚线PQ、MN 间存在如下列图的水平匀强电场

7、, 一带电粒子质量为 m=2.0 10-11kg、电荷量为 q=+1.0 10-5C,从 a 点由静止开头经电压为 U=100V 的电场加速后, 垂直于匀强电场进入匀强电场中,从虚线MN 的某点 b（图中未画出）离开匀强电场时速度与电场方向成 30 0 角；已知 PQ、MN 间距为 20 ,带电粒子的重力忽视不计；求：名师归纳总结 （1）带电粒子刚进入匀强电场时的速率v1；v 1 tMaUN第 3 页,共 9 页（2）匀强电场的场强大小；PE（3）ab两点间的电势差；Q解：（1）由动能定理得：qU1 mv 22 1（2 分）（2 分）代入数据得v 14 10m/s（1 分）（2）粒子沿初速度方

8、向做匀速运动：d- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载（2 分）粒子沿电场方向做匀加速运动：vyat由题意得：tan0 30v1（2 分）vy由牛顿其次定律得：qEma（2 分）联立以上相关各式并代入数据得：E33 10N/C.17323 10N/C（2 分）v2（3 分）（3）由动能定理得：qUab1mv21m 2 v 1y22联立以上相关各式并代入数据得：U ab400 V（1 分）5、（12 分）（2022 安徽省黄山市一模） 飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷 q/m,如图 1；带正电的离子经电压为 U的电场加速后

9、进入长度为 L 的真空管AB,可测得离子飞越 AB所用时间 t1；改进以上方法,如图 2,让离子飞越 AB后进入场强为 E（方向如图）的匀强电场区域 BC,在电场的作用下离子返回 B端,此时,测得离子从 A 动身后返回 B 端飞行的总时间为t2（不计离子重力）；（1）忽视离子源中离子的初速度用 t 1 运算荷质比；（2）离子源中相同比荷的离子由静止开头可经不同的加速电压加速,设两个比荷都为 q/m 的离子分别经加速电压 U1、U2加速后进入真空管,在改进后的方法中,它们从 A动身后返回 B 端飞行的总时间通常不同, 存在时间差 t ,可通过调剂电场 E 使 t 0；求此时 E 的大小；5、（1

10、2 分）解析名师归纳总结 （1）设离子带电量为q,质量为 m,经电场加速后的速度为v,就第 4 页,共 9 页qU1mv2 （2 分）2离子飞越真空管,在AB做匀速直线运动,就Lvt 1 （ 2 分）解得荷质比：qL22 （ 1 分）m2Ut1- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（2）两离子加速后的速度分别为 v1、v2,就v 1 2 qU 1、v 2 2 qU 2, （ 2 分）m m离子在匀强电场区域 BC中做来回运动,设加速度为 a,就 qEma （ 1 分）,两离子从 A 动身后返回 B 端飞行的总时间为t 1L2 v 1 （

11、1 分）、t2L v 22v2 （1 分）A、B 相距d5 102m,v 1qEqEmmt 1t 2L2mv2v 1,v 1v 2qE要使 t 0,就须L2m0v 1v 2qE解得：E4U1 U2 （2 分）L6.（2022 山东省淄博期末）如图甲,真空中两竖直平行金属板B 板中心有小孔 O,两板间电势差随时间变化如图乙t 0 时刻,将一质量27 19m 2.0 10 kg ,电量 q 1.6 10 C 的带正电粒子自 O 点由静止释放,粒子重力不计求：（1）释放瞬时粒子的加速度；（2）在图丙中画出粒子运动的 运算过程）v-t 图象（至少画一个周期,标明数据,不必写出解析：（ 1）由牛顿其次定

12、律,qE=ma,E=U/d,名师归纳总结 解得： a=4 10 9m/s 2；第 5 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（2）粒子运动的 v-t 图象如下列图；72022 北京房山区期末 . 如下列图, A 是一个质量为 110-3kg 表面绝缘的薄板,薄板静止在光滑的水平面上,在薄板左端放置一质量为110-3kg 带电量为 q=110-5C 的绝缘物块,在薄板上方有一水平电场,可以通过开关掌握其有、无及方向先产生一个方向水平向右,大小E1=310 2V/m 的电场,薄板和物块开头运动,作用时间2s后,转变电场,电场大

13、小变为 E2=110 2V/m,方向向左,电场作用一段时间后,关闭电场,薄板正好到达目的地,物块刚好到达薄板的最右端,且薄板和物块的速度恰好为零 . 已知薄板与物块间的动摩擦因数 不计, g 取 10m/s 2）求：=0.1,（薄板不带电,物块体积大小（1）在电场 E1 作用下物块和薄板的加速度各为多大；B A E1（2）电场 E2作用的时间；（3）薄板的长度和薄板移动的距离解析：（1）物块a 1s2F 1f2 m/2 s（2 分）m薄板a2f1 m/（2 分）M2经 t1=2s 时物块 v1=a1t1=22=4m/s 向右（ 1 分）薄板 v2=a2t1=12=2m/s 向右qE 2f111

14、2m/2 s向左.薄板加速度不变,仍为经 2 秒后,物块作匀减速运动a 1ma2=1m/s 2 向右,当两者速度相等时,物块恰好到达薄板最右端,以后由于名师归纳总结 qE2=f=m0+m1g,所以物块和薄板将一起作为整体向右以a 3qE21.0 5 m/2 s向第 6 页,共 9 页Mm2右作匀减速直到速度都为0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载共同速度为 v=v1-a1 t2v=v2+a2t2t2=2sv=8 m/s 33t16s（1 分）3物块和薄板获得共同速度至停止运动用时3其次次电场作用时间为t=t2+t3=6s （1 分）

15、或: 由动量定理系统所受外力的冲量等于系统动量的变化得 带入数据解得 t2=6s :E1qt1-E2qt2=0 （3）经 t1=2s时物块运动x 11 2 a 1 t 1 21 a2t2 2= 24 m小车运动x21a2t122m2薄板在 t2 时间内位移 x3=v2t2+14 m 9物块在 t2 时间内位移为 x4=v1t2-1 a1t2 2=220 m （1 分）9薄板长度 L=x1-x2+x4-x3=8 m=2.67m（1 分）3（或用能量守恒 qE1x1-qE2x4=mgl1mMv2L=8 m）32薄板右端到达目的地的距离为xxx2x302v2963210 . 67 m（1 分）2 a

16、3938（2022 广东汕头期末）（18 分）如下列图,在光滑绝缘水平面上,不带电的绝缘小球P2 静止在 O 点. 带正电的小球P1 以速度 v0 从 A 点进入 AB 区域. 随后与 P2 发生正碰后反弹,反弹速度为2 v0. 从碰撞时刻起在 AB 区域内加上一个水平向右,电场 3强度为 E0 的匀强电场, 并且区域外始终不存在电场 P1 的质量为 m1,带电量为 q,P2 的质量为 m2=5m1,A、O 间距为 L0,O、B 间距为L4L0,已知qE 04 v2 0.3m 13 L0（1）求碰撞后小球 P1 向左运动的最大距离及所 需时间（2）判定两球能否在 OB 区间内再次发生碰撞解答.

17、 （18 分）：名师归纳总结 1碰撞后 P1 以速度 v1=2 v0 向左做匀减速直线运动,设最大距离为 3s,由运动学公式第 7 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载有v 122 as（2 分）v1at（ 2 分）由牛顿其次定律有q E0= m1a（1 分）又qE 04 v2 0（ 1 分）m 13 L0联立解得s1L （ 2 分）6所需时间tL0（ 2 分）2v 02设碰后 P2 速度为 v2,以 v0方向为正方向,由动量守恒：m 1v0m 12v0m 2v 2（ 2 分）3设 P1、P2 碰撞后又经t 时间在 OB

18、 区间内能再次发生碰撞,P1 位移为 s1,P1 位移为 s2,由运动学公式,有s 12v0t1at2（ 2 分）32s 2v2t（1 分）1ss （ 1 分）联立解得s 2 L L 4 L 0 两球能在 OB 区间内再次发生碰撞（ 2 分）2 39（2022 四川自贡二诊） . 17 分 如下列图,在 E=l0 3V/m 的竖直匀强电场中,有一 光滑的半圆形绝缘轨道 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=40 cm, N 为名师归纳总结 半圆形轨道最低点, P 为 QN圆弧的中点,一带104C 负电荷第 8 页,共 9 页的小滑块质量 m=10 g,与水平轨道间的动摩擦因数u=0.15, 位- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 学习好资料欢迎下载Q,取 g=10m/s2,求：第 9 页,共 9 页于 N点右侧 1.5 m 的 M处,要使小滑块恰能运动到圆轨道的最髙点1 滑块应以多大的初速度V0,向左运动？2 滑块通过 P 点时受到轨道的压力；- - - - - - -