专题强化02:带电粒子在电场运动题型归纳
【题型归纳】
题型一、带电粒子的直线运动问题
题型二、带电粒子计算重力的直线运动
题型三、带电粒子计算重力的圆周运动问题
题型四、带电粒子计算重力的一般运动物体
题型五、带电粒子在非匀强电场的运动
题型六、带电粒子在电场的偏转计算问题
题型七、带电粒子在电场的偏转推论
题型八、带电粒子运动的综合问题
【题型探究】
题型一、带电粒子的直线运动问题
1.(23-24高二上·四川凉山·期中)如图所示,在虚线的左侧存在向右的匀强电场,场强为E。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),从虚线上某点以一定的初速度向左射入电场,已知粒子射入的最大深度为l,则粒子到达最大深度所用时间为()
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】设该带正电粒子初速度为,由动能定理得
解得
该带正电粒子的加速度大小
末速度为零的匀减速直线运动,可以看成反方向初速度为零的匀加速直线运动,则粒子到达最大深度所用时间
故选C。
2.(22-23高三上·黑龙江鸡西·期末)如图在P板附近有电荷由静止开始向Q板运动,则以下解释正确的是()
??
A.到达Q板的速率与板间距离和加速电压两个因素有关
B.到达Q板的速率与板间距离无关
C.两板间距离越大,加速的时间越长,加速度越大
D.若电荷的电压U、与电量q均变为原来的2倍,则到达Q板的速率变为原来的4倍
【答案】B
【详解】AB.根据动能定理得
到达Q板的速率为
可知到达Q板的速率只与加速电压有关,与板间距离无关,故A错误,B正确;
C.根据动力学公式
可知两板间距离越大,加速的时间越长,加速度越小,故C错误;
D.到达Q板的速率为
故若电荷的电压U、与电量q均变为原来的2倍,则到达Q板的速率变为原来的2倍,故D错误。
故选B。
3.(22-23高二上·贵州贵阳·期中)如图所示,A和B是置于真空中的两平行金属板,所加电压为U。一带负电的粒子以初速度由小孔水平射入电场中,粒子刚好能达到金属板B。如果要使粒子刚好达到两板间距离的一半处,可采取的办法有()
??
A.初速度为,电压U不变 B.初速度为,电压为
C.初速度为,电压为 D.初速度为,电压为
【答案】B
【详解】A.设粒子的电荷量为,质量为,板间距为,板间电场强度为,根据题意,由动能定理有
若调整粒子的初速度为,设此时的电压为,则根据动能定理有
解得
则可知,初速度为,电压U不变,粒子到达两板间距离的地方,故A错误;
B.根据以上分析可知,当初速度为,电压U不变,粒子到达两板间距离的地方,而若电压为时,此时板间场强
设此时粒子到达距离极板A的距离为,则应有
解得
故B正确;
C.若初速度为不变,电压为,根据
分析可知,此种情况下粒子可到达极板B,且到达极板B时动能不为零,故C错误;
D.由
分析可知,当初速度为,电压为时,此时电场强度
因粒子速度减为零所需电压为,设种情况下粒子到达极板间距的处,则有
解得
故D错误。
故选B。
题型二、带电粒子计算重力的直线运动
4.(23-24高二上·吉林延边)如图所示,倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ,极板间距为d,带负电的微粒质量为m、带电量为q,从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入,沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出,则()
A.微粒的加速度大小等于gsinθ
B.两极板的电势差UMN=
C.微粒达到B点时动能为
D.微粒从A点到B点的过程电势能增加
【答案】B
【详解】AB.微粒在电场中受到重力和电场力,而做直线运动,电场力与重力的合力必定水平向左,如图所示
微粒沿直线做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律可得
解得
,
故A错误,B正确;
C.由于微粒做匀减速直线运动,动能减小,故C错误;
D.微粒的电势能增加量为
故D错误。
故选B。
5.(23-24高二上·四川自贡·期中)如图所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力作用下,从静止开始由b沿直线运动到d,且bd与竖直方向所夹的锐角为45°,则下列结论正确的是()
??
A.此液滴带负电 B.液滴做匀加速直线运动
C.合外力对液滴做的总功等于零 D.液滴的电势能增加
【答案】B
【详解】A.若液滴带正电,其受力情况如图所示
??
液滴不可能沿bd做直线运动,故只能带负电荷,故A正确;
B.对液滴进行受力分析,其受力情况如图所示
??
故液滴所受合力方向与液滴运动方向相同,且合外力为恒力,故液滴做匀加速直线运动,故B正确;
C.由上分析可知,合外力对液滴做正功,故C错误;
D.由上分析可知,电场力对液滴做正功,故液滴的电势能减小,故D错误。
故选B。
【点睛】物体做直线运动,则合外力方向与速度方向始终共线。
6.(23-24高二上·安徽黄山·期中)一质量为m的带正电小球,在竖直