2021届高考物理二轮复习高考真题练：电场及带电粒子在电场中的运动.pdf

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1、高考真题练1.（2 0 2 0 浙江7月选考）如图所示，一质量为m、电荷量为g（g 0）的粒子以速度/从，0连线上的尸点水平向右射入大小为反 方向竖直向下的匀强电场中。已知.，恻与水平方向成4 5 角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达也V连线上的某点时（）MF E赢、A.所用时间为券qEB.速度大小为3%C.与尸点的距离为空”QED.速度方向与竖直方向的夹角为3 0 2.（2 0 1 7 天津高考）（多选）如图所示，在点电荷0产生的电场中，实线助V是一条方向未标出的电场线，虚线4 8 是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在/、6两点的加速度大小分别为&、aB,电势能分别为扁、及B。下列说

2、法正确的是（）A.电子一定从力向6 运动B.若 a ap,则 0 靠近步端且为正电荷C.无论。为正电荷还是负电荷一定有扁 扁D.6点电势可能高于/点电势3.（2 0 2 0 海南高考）（多选）空间存在如图所示的静电场，a、b、c、d 为电场中的四个点，则（）A.a点的场强比6点的大B.d点的电势比c点的低C.质子在d点的电势能比在c点的小D.将电子从a点移动到6点，电场力做正功4.（2020 北京高考）真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（）B.尸点的场强一定比0点的场强大C.0点电势一定比0点电势低D.正检验电荷在尸点比在0点的电势能大5.（2020

3、山东高考）（多选）真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的。点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过。点作两正电荷连线的垂线，以。点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和6、d,如图所示。以下说法正确的是（）A.a点电势低于。点B.6点电势低于c点C.该试探电荷在a点的电势能大于在8点的电势能D.该试探电荷在。点的电势能小于在d点的电势能6.（2 0 2 0 浙江7月选考）空间P、0两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其 中 0点处为正电荷，只 0两点附近电场的等势线分布如图所示，a、枚c、d、e 为电场中的5 个点，设无穷远处电势为0,则（）A

4、.e 点的电势大于0B.a 点和8 点的电场强度相同C.6 点的电势低于d 点的电势D.负电荷从a 点移动到c 点时电势能增加7.（2 0 2 0 全国卷1 1）（多选）如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、8 为圆环水平直径上的两个点，c、d 为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。则（）A.a、力两点的场强相等 B.a、力两点的电势相等C.c、d 两点的场强相等 D.c、d 两点的电势相等8.（2 0 2 0 全国卷H I）（多选）如图，N是锐角三角形身邠最大的内角，电荷量为q（g 0）的点电荷固定在尸点。下列说法正确的是（）A.沿松，边，从 点到 N

5、点，电场强度的大小逐渐增大B.沿/肺边，从 点到/V点，电势先增大后减小C.正电荷在 点的电势能比其在N点的电势能大D.将正电荷从 点移动到/V点，电场力所做的总功为负9.（2 0 1 9 全国卷1 1）（多选）静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自 点由静止开始运动，”为粒子运动轨迹上的另外一点，则（）A.运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小B.在 欣平两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行1 0.（20 1 8 全国卷I ）（多选）图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的

6、一组等势面，已知平面b上的电势为2 V。一电子经过a时的动能为1 0 eV,从 a到 d 的过程中克服电场力所做的功为6 eV。下列说法正确的是（）A.平面c 上的电势为零B.该电子可能到达不了平面FC.该电子经过平面d 时，其电势能为4 eVD.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2 倍1 1.（20 1 9 全国卷H）如图，两金属板只。水平放置，间距为&两金属板正中间有一水平放置的金属网G,P、Q、G 的尺寸相同。G 接地，只 0 的电势均 为 0（。0）。质量为加、电荷量为g（力0）的粒子自G的左端上方距离G 为力的位置，以速度%平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。（1）求粒子第一次穿

7、过G 时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；（2）若粒子恰好从G 的下方距离G 也为力的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？1 2.（20 20 天津高考）多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压 为 的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为1的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2 均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2

8、 时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏3上被探测到，可测得离子从4 到 8的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为Q，不计离子重力。(1)求质量为勿的离子第一次通过漂移管所用的时间7 1;(2)反射区加上电场，电场强度大小为E,求离子能进入反射区的最大距离X；(3)已知质量为俄的离子总飞行时间为to,待测离子的总飞行时间为几两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量。1 3.(20 20 全国卷I)在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以。为圆心、半径为A的圆，4 8 为圆的直径，如图所示。质量为例电荷量为q(q 0)的带电粒子在纸面内自/点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方

9、向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的。点以速率穿出电场，4。与4 8 的夹角6=6 0 。运动中粒子仅受电场力作用。(1)求电场强度的大小；(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为加如该粒子进入电场时的速度应为多大?1.（2020 浙 江7月选考）如图所示，一质量为m、电荷量为q（q0）的粒子以速度同从，肺连线上的。点水平向右射入大小为反 方向竖直向下的匀强电场中。已知,那与水平方向成4 5 角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达胸V连线上的某点时（）MF E4 5 1-/V1A.所用时间为粤QEB.速度大小

10、为3%c.与尸点的距离为芈磬QED.速度方向与竖直方向的夹角为30 答案C 解析 粒子在电场中做类平抛运动，在 水 平 方 向 上 有 在 竖 直 方向上有y=1 x t2,当粒子到达助V连线上的某点时，有=tan 45,联立可2 H 1X得t=吟,故A错误；当粒子到达加，连线上的某点时，有vy=-t=2 v 故qE m此时粒子的速度大小为片、1+6=小%,故B错误；由几何关系可知，粒子到达网，连线上的某点时，与尸点的距离为=/%=与”，故C正确；粒Y qE子到达网，连线上的某点时，速度方向与竖直方向的夹角的正切值为t a n。=上%=1tan 30,可知此时的速度方向与竖直方向的夹角小于30

11、,故D错误。2.（2017 天津高考）（多选）如图所示，在点电荷0产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线4?是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在/、6两点的加速度大小分别为4、a，电势能分别为品、跖。下列说法正确的是（）A.电子一定从4向8 运动B.若a ,则 0 靠近物端且为正电荷C.无论0 为正电荷还是负电荷一定有扁EB,FFB,a&,扁 外；若 0 在 N 端，由电子运动的轨迹可知0为负电荷，且电子从力向8运动或从8向力运动均可，由于匕外，故好，FFB,aA 6M,扁。综上所述A、D 错误，B、C正确。3.（2 0 2 0 海南高考）（多选）空间存在如图所示的静电

12、场，a、b、c、d为电场中的四个点，则（）A.a 点的场强比，点的大B.d 点的电势比c 点的低C.质子在d 点的电势能比在c 点的小D.将电子从a 点移动到6 点，电场力做正功答 案 A D解析 由题图可知，a点的电场线比b 点的电场线密，根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小，可知a点的场强比8点的场强大，故 A正确；分别过 c、d点作等势线，根据沿着电场线方向电势不断降低，可知d点的电势比c点的电势高，故 B错误；根据正电荷在电势越高的点电势能越大，可知质子在d 点的电势能比在c 点的电势能大，故 C错误；同理分析可知，a 点的电势低于b点的电势，而负电荷在电势越低的点电势能越大，故电子

13、在a 点的电势能大于在b点的电势能，所以将电子从a 点移动到b点，电势能减小，故电场力做正功，故 D正确。4.（2020 北京高考）真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（）A.该点电荷一定为正电荷B.尸点的场强一定比0 点的场强大C.。点电势一定比0 点电势低D.正检验电荷在P 点比在0 点的电势能大答 案 B解 析 正点电荷和负点电荷周围的等势面都是一组同心球面，所以该点电荷不一定为正电荷，故 A 错误；根据题意，相邻等势面间电势差相等，而 P 点附近的等势面比0 点附近的等势面密集，所以。点的场强一定比0 点的场强大,故 B 正确；因为无法确定该点电

14、荷是正电荷还是负电荷，所以无法判断P 点电势与。点电势的高低，也无法判断正检验电荷在尸点和在。点的电势能的大小,故 C、D错误。5.（2020 山东高考）（多选）真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的。点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过。点作两正电荷连线的垂线，以。点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c 和 A d,如图所示。以下说法正确的是（）A.a 点电势低于。点B.方点电势低于c点C.该试探电荷在a点的电势能大于在力 点的电势能D.该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能答 案BD解 析 由题意可知，。点合场强为零，根据同种点电荷

15、之间电场线的分布可知，a、。之间电场线由a指向0,故a点电势高于。点，A错误；同理，根据同种点电荷之间电场线的分布可知，8点电势低于c点，B正确；根据电场线分布可知，a点电势比b点高，则该试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，故C错误；根据电场线分布可知，c点的电势比d点高，则该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能，故D正确。6.（2020 浙 江7月选考）空间P、0两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其 中0点处为正电荷，尸、0两点附近电场的等势线分布如图所示，a、8、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0,则（）A.e点的电势大于0B.a点和6点的电场强度相同C.6点的电势

16、低于d点的电势D.负电荷从a点移动到c点时电势能增加答 案D解析 根据电场线与等势线垂直及。点处为正电荷，可判断尸点处为负电荷，又因为无穷远处电势为0,e点 在 只0连线的中垂线上，则6尸0,A错误；a、6两点电场强度的方向不同，则a、，两点电场强度不同，B错误；从0到尸等势线的电势逐渐降低，则 血,0”C错误；同理可知6）则负电荷从a到。静电力做负功，电势能增加，D正确。7.（2020 全国卷H）（多选）如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、6为圆环水平直径上的两个点，c、d为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。则（）A.a、6 两点的场强相等 B.a

17、、6 两点的电势相等C.c、d 两点的场强相等 D.c、d 两点的电势相等答 案 A B C解析 如图甲所示，为等量异种点电荷周围空间的电场线分布图。本题的带电圆环，可分割成如图乙所示无数对沿竖直方向的等量异种点电荷。图乙等量异种点电荷有共同的对称轴PP，由图甲电场线分布图可知，图乙中任一对等量异种点电荷在件 上产生的电场都竖直向下，故分 上的合电场也竖直向下，故PP所在的水平直线为等势线，即 而 沿 电 场 线 的 方 向 电 势 降低，则 a 0 ，故B正确，D 错误。甲由圆环上电荷左右分布的对称性及图乙模型可知，a、b两点的场强方向均竖直向下，场强大小相等；由圆环上电荷左右、上下分布的对

18、称性及图乙模型可知，c、d 两点的场强方向均竖直向下，场强大小相等，故A、C正确。8.（2 0 2 0 全国卷I I I）（多选）如图，乙 是锐角三角形冏W最大的内角，电荷量为。（力0）的点电荷固定在尸点。下列说法正确的是（）A.沿物V 边，从 点到/V 点，电场强度的大小逐渐增大B.沿网/边，从 点到 N点，电势先增大后减小C.正电荷在物点的电势能比其在N点的电势能大D.将正电荷从.点移动到/V 点，电场力所做的总功为负答 案 B C解析 是锐角三角形为气最大的内角，所以展月4 又因为固定在尸点的点电荷的电荷量q 0,据此可作出过K 八厂两点的电场线和等势线，如图所示。根 据 点 电 荷 的

19、 场 强 公 式 可 知，沿助M 边，从 点 到”点，距尸点处点电荷的距离r 先减小后增大，故电场强度的大小先增大后减小，A错误；根据离正点电荷越近电势越大可知，沿拗 边，从点到平点，距尸点处点电荷的距离先减小后增大，故电势先增大后减小，B正确；由图可知，O DO、，结合电势能公式4=q0可知，正电荷在点的电势能大于其在N点的电势能，C正确；由C项分析可知，将正电荷从，点移动到N点，电势能减小，故电场力所做的总功为正，D 错误。9.（2 0 1 9 全国卷H）（多选）静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自点由静止开始运动，平为粒子运动轨迹上的另外一点，则（）A.运动过程中，粒子的速度大小可能

20、先增大后减小B.在.以“两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在/V 点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行答 案 A C解析 如图所示，在两正电荷形成的电场中，一带正电的粒子在两电荷的连线上运动时，粒子有可能经过先加速再减速的过程，A正确；已知带电粒子只受电场力，粒子运动轨迹与电场线重合须具备初速度与电场线平行或为0、电场线为直线两个条件，B错误；带电粒子仅受电场力在电场中运动时，其动能与电势能的总量不变，瓦产0,而瓦会0,故 扁 品，C正确；粒子运动轨迹的切线方向为速度方向，由于粒子运动轨迹不一定是直线，故粒子在N点所受电场力的方

21、向与粒子轨迹在该点的切线方向不一定平行，D 错误。1 0.（2 0 1 8 全国卷1）（多选）图中虚线a、b、c、d、/代表匀强电场内间距相等的一组等势面，已知平面b上的电势为2 V。一电子经过a时的动能为1 0 e V,从 a到 d的过程中克服电场力所做的功为6 e V。下列说法正确的是（）A.平面c 上的电势为零B.该电子可能到达不了平面fC.该电子经过平面d 时，其电势能为4 e VD.该电子经过平面b时的速率是经过d 时的2 倍答 案 A B解 析 匀强电场内a、b、c、d、间距相等，则电子每通过相邻两个等势面电场力做功相同，则3 3 限,即 卷=一6爆=-2 e V,爆=血一叽=2

22、V,所 以。,=0,A正确；根据动能定理从a 到 d：可得：&=4 e V,电子在d时有动能4 e V,速度可能沿各个方向，取极端情况：电子沿电场线方向运动，从 d 到 f电场力做功叫产族.=一2 e V,白尸加+叫,=2 e V 0,可到达；电子到d 时速度方向沿等势面d,将不能到达平面 B正确；同理电子到达等势面c的 动 能&=6 e V,由于等势面c的电势为零，电子在等势面c的电势能为零，根据能量守恒定律，电子在运动过程中电势能和动能的总和保持一个定值，即4,+/产耳0+&=6 e V,故电子经过平面d 时，其电势能为,产2 e V,C错误；电子经过平面，和 d 时的动能分别为：%=8

23、e V 和瓦=4 e V,由区=；/”2 可得电子经过平面8 时的速率是经过d 时的镜倍，D 错误。1 1.（2 0 1 9 全国卷H）如图，两金属板只0水平放置，间距为&两金属板正中间有一水平放置的金属网G,只。、G 的尺寸相同。G 接地，只 0 的电势均 为 0(。0)。质量为加、电荷量为q(q 0)的粒子自G的左端上方距离G 为 h的位置，以速度%平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。(1)求粒子第一次穿过G 时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；(2)若粒子恰好从。的下方距离G 也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？./、1 2,2。I mdh/、l/nd

24、fi答案-mv.+qh 菽解析 PG、密间场强大小相等，设均为瓦粒子在%间所受电场力F的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为a,有仁制F=qE=期 您设粒子第一次到达G 时动能为E，由动能定理有1 2。仍=6一 a 加%乙设粒子第一次到达。时所用的时间为t,粒子在水平方向的位移大小为/,则有 A=1 a t2/=%与联立式解得反=；勿+等 q 旗1=V o若粒子穿过G 一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短。由对称性知，此时金属板的长度为L=21=2vmdhq61 2.(2 0 2 0 天津高考)多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子

25、初速度不计，经电压 为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为1的漂移管(无场区域)构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏6上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为Q，不计离子重力。(1)求质量为勿的离子第一次通过漂移管所用的时间力；(2)反射区加上电场，电场强度大小为E,求离子能进入反射区的最大距离(3)已知质量为俄的离子总飞行时

26、间为t o,待测离子的总飞行时间为t”两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量0。答案(2)!(3)2qU E t0J解 析(1)设离子经加速电场加速后的速度大小为有 qU=mv离子在漂移管中做匀速直线运动，则 7；=留联立式，得 7；=(2)根据动能定理，有 q 一 曲=0 0 n得X=T(3)离子在加速电场中的运动和在反射区电场中的每次单向运动均为匀变速直线运动，平均速度大小相等，设 其 为 匕 则 =沟通过式可知，离子在反射区电场中的运动路程与离子本身无关，所以不同离子在电场区运动的总路程相等，设 为 在 无 场 区 域 的 总 路 程 设 为U，根据题目条件可知，离子在无场区

27、域的速度大小恒为外设离子的总飞行时间为t总，则-总=+勺联立式，得也=(2+L)可见，离子的总飞行时间与g 成正比，故怖=可得用=(力2 阿。13.(2 02 0 全国卷I)在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面是以。为圆心、半径为A的圆，4 6 为圆的直径，如图所示。质量为R,电荷量为q(q 0)的带电粒子在纸面内自4点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的。点以速率/穿出电场，4。与 的 夹 角=6 0 o运动中粒子仅受电场力作用。(1)求电场强度的大小；(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？(3)为使

28、粒子穿过电场前后动量变化量的大小为加如该粒子进入电场时的速度应为多大？答 案 氤华。或 华解 析(1)初速度为零的粒子自。点穿出电场，故 电 场 方 向 与 平 行，且由力指向心 由几何关系和电场强度的定义知AC=EF=q吗1 2由动能定理有b 4 7=5%乙2联 立 式 得(2)如图，由几何关系知ACLBC,故电场中的等势线与回平行。作 与 BC平行的直线与圆相切于。点，与儿?的延长线交于0点，则自圆周上点穿出电场的粒子的动能增量最大。由几何关系知ZPAD=3Q,AP=R,D P=设此粒子进入电场时的速度为人 在电场中运动的加速度为a,时 间 为3粒子在/C方向上做匀加速直线运动，运动的距离

29、等于/尸；在 垂 直 于 的 方 向上做匀速直线运动，运动的距离等于尺由牛顿第二定律和运动学公式有F=ma1 2 DP=匕 ti联立式得匕=乎%。(9)(3)解法一：设粒子以速度/进入电场时，在电场中运动的时间为3以月为原点，粒子进入电场的方向为x轴正方向，电场方向为y轴正方向，建立直角坐标系，则圆心。的位置坐标为惇尺设粒子离开电场时的位置坐标为(x,y)o由运动学公式有尸;a F x=加粒子离开电场的位置在圆周上，有Q 坐|2+卜 评=4粒子在电场中运动时，其X方向的动量不变，y方向的初始动量为零。设穿过电场前后动量变化量的大小为加丹的粒子，离开电场时其y方向的速度分量为心由题给条件及运动学公式有mv2=mvQ=m a t 联立式得v=0或v=2v 解法二：由题意知，粒子初速度为0时，动量变化量的大小为勿如此即问题的一个解。自A点以不同的速度垂直于电场方向射入电场的粒子，沿电场方向位移相等时，在电场中运动时间相同。因此，自6点射出电场的粒子，其动量变化量的大小也为加为。设此粒子的初速度为 在电场中的运动时间为t,由运动学公式有B C=由几何关系知BC=y3/)联立式得r=-r0o