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2022年高考物理母題題源系列 專題08 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(含解析)

上傳人:xt****7 文檔編號(hào):105349497 上傳時(shí)間:2022-06-11 格式:DOC 頁數(shù):11 大?。?22.02KB
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1、2022年高考物理母題題源系列 專題08 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(含解析) 【母題來源一】 xx年安徽卷第14題 【母題原題】14.圖示是α粒子(氦原子核)被重金屬原子核散射的運(yùn)動(dòng)軌跡,M、N、P、Q是軌跡上的四點(diǎn),在散射過程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止不動(dòng)。圖中所標(biāo)出的α粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是 A.M點(diǎn) B.N點(diǎn) C.P點(diǎn) D.Q點(diǎn) 【母題來源二】 xx年山東卷第20題 【母題原題】20. 如圖甲,兩水平金屬板間距為d,板間電場強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間,

2、時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng),T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬邊緣飛出。微粒運(yùn)動(dòng)過程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為g。關(guān)于微粒在時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的描述,正確的是 A.末速度大小為 B.末速度沿水平方向 C.重力勢能減少了 D.克服電場力做功為 【命題意圖】考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)遵循的規(guī)律,涉及重力、電場力、類平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí),意在考查考生對(duì)物理規(guī)律的理解能力和綜合分析能力。 【考試方向】能運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解解決帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題;用動(dòng)力學(xué)方法解決帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)問題。帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)有可能會(huì)以選擇題或計(jì)算題的形式出現(xiàn),也有可能會(huì)結(jié)合帶電

3、粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)命題。 【得分要點(diǎn)】(1)帶電粒子在電場中加速 若不計(jì)粒子的重力,則電場力對(duì)帶電粒子做的功等于帶電粒子動(dòng)能的增量. ①在勻強(qiáng)電場中:; ②在非勻強(qiáng)電場中: (2)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) ①條件分析:帶電粒子垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場. ②運(yùn)動(dòng)性質(zhì):勻變速曲線運(yùn)動(dòng). ③處理方法:分解成相互垂直的兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng),類似于平拋運(yùn)動(dòng). ④運(yùn)動(dòng)規(guī)律: 沿初速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間:能穿過電場時(shí);不能穿過電電場時(shí) 沿電場力方向,做勻加速直線運(yùn)動(dòng): 加速度 離開電場時(shí)的偏移量 離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角的正切 (3)帶電粒子在電場中做直線運(yùn)動(dòng)(加速或減

4、速)的方法: ①能量方法——能量守恒定律; ②功能關(guān)系——?jiǎng)幽芏ɡ恚? ③力和加速度方法——牛頓運(yùn)動(dòng)定律,勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式。 (4)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)的觖題思路 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng),綜合了靜電場和力學(xué)的知識(shí),分析方法和力學(xué)的分析方法基本相同:先分析受力情況再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程;然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。 ①由于帶電微粒在勻強(qiáng)電場中所受電場力與重力都是恒力,因此其處理方法可用正交分解法.先將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)互相正交的簡單的直線運(yùn)動(dòng),而這兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律我們可以掌握,然后再按運(yùn)動(dòng)合成的觀點(diǎn),去求出復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的相關(guān)物理量. ②用能量觀點(diǎn)處理帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng),從功能

5、觀點(diǎn)出發(fā)分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問題時(shí),在對(duì)帶電粒子受力情況和運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,再考慮應(yīng)用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律(動(dòng)能定理、能量轉(zhuǎn)化守恒定律等)解題. (5)帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動(dòng) 這是一類力學(xué)和電學(xué)的綜合類問題,解決此類問題,仍然遵循力學(xué)的處理思路、方法、規(guī)律,但是交變電壓的周期性變化,勢必會(huì)引起帶電粒子的某個(gè)運(yùn)動(dòng)過程和某些物理量的周期性變化,所以應(yīng)注意: ①分過程解決.“一個(gè)周期”往往是我們的最佳選擇. ②建立模型.帶電粒子的運(yùn)動(dòng)過程往往能在力學(xué)中找到它的類似模型. ③正確的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析:合力的變化影響粒子的加速度(大小、方向)變化,而物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)則由加速度和速度的方向關(guān)系

6、確定. 【母題1】如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子從兩帶電平行板的正中間沿與勻強(qiáng)電場垂直的方向射入,不計(jì)粒子所受的重力.當(dāng)粒子的入射速度為v時(shí),它恰能穿過一電場區(qū)域而不碰到金屬板上.現(xiàn)欲使質(zhì)量為m、入射速度為v/2的粒子也能恰好穿過這一電場區(qū)域而不碰到金屬板,在以下的僅改變某一物理量的方案中,不可行的是 ( ) A.使粒子的帶電量減少為原來的1/4 B.使兩板間所接電源的電壓減小到原來的一半 C.使兩板間的距離增加到原來的2倍 D.使兩極板的長度減小為原來的一半 【母題2】如圖所示,A板發(fā)出的電子經(jīng)加速后,水平射入水平放置的兩平行金屬板間,金屬板間所加的電壓為U。電

7、子最終打在熒光屏P上,關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是 A.滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí),電子打在P上的位置上升 B.滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí),電子打在P上的位置上升 C.電壓U增大時(shí),電子從發(fā)出到打在P上的時(shí)間不變 D.電壓U增大時(shí),電子打在P上的速度大小不變 【答案】BC 【解析】由題意知,電子在加速電場中運(yùn)動(dòng)時(shí):,得:;電子在偏轉(zhuǎn)電場中做【母題3】如圖所示,在兩條豎直邊界線所圍的勻強(qiáng)電場中,一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從左邊界的 P 點(diǎn)以某一水平速度射入電場,從右邊界的 Q 點(diǎn)射出,下列判斷正確的有 A.粒子帶正電 B.粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng) C.粒子電勢能增大 D.若增大電場強(qiáng)度粒

8、子通過電場的時(shí)間變大 【母題4】a、b、c三個(gè)α粒子由同一點(diǎn)垂直場強(qiáng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,其軌跡如圖所示,其中b恰好飛出電場,由此可以肯定( ) A.在b飛離電場的同時(shí),a剛好打在負(fù)極板上 B.進(jìn)入電場時(shí),c的速度最大,a的速度最小 C.b和c同時(shí)飛離電場 D.動(dòng)能的增量相比,a的最小,b和c的一樣大 【母題5】如圖所示,空間存在勻強(qiáng)電場,方向豎直向下,從絕緣斜面上的M點(diǎn)沿水平方向拋出一帶電小球,最后小球落在斜面上的N點(diǎn)。已知小球的質(zhì)量為m、初速度大小為v0、斜面傾角為θ,電場強(qiáng)度大小未知。則下列說法中正確的是 A.可以判斷小球一定帶正電荷 B.可以求出小球落到N點(diǎn)時(shí)速度

9、的方向 C.可以分別求出小球到達(dá)N點(diǎn)過程中重力和靜電力對(duì)小球所做的功 D.可以斷定,當(dāng)小球的速度方向與斜面平行時(shí),小球與斜面間的距離最大 【母題6】如圖所示,P、Q為相距較近的一對(duì)平行金屬板,間距為2d,OO′為兩板間的中線。一束相同的帶電粒子,以初速度從O點(diǎn)射入P、Q間,的方向與兩板平行。如果在P、Q間加上方向豎直向上、大小為E的勻強(qiáng)電場,則粒子束恰好從P板右端的a點(diǎn)射出;如果在P、Q間加上方向垂直紙面向外、大小為B的勻強(qiáng)磁場,則粒子束將恰好從Q板右端的b點(diǎn)射出。不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用力,如果同時(shí)加上上述的電場和磁場,則( ) A. 粒子束將沿直線OO′運(yùn)動(dòng) B

10、. 粒子束將沿曲線運(yùn)動(dòng),射出點(diǎn)位于O′點(diǎn)上方 C. 粒子束將沿曲線運(yùn)動(dòng),射出點(diǎn)位于O′點(diǎn)下方 D. 粒子束可能沿曲線運(yùn)動(dòng),但射出點(diǎn)一定位于O′點(diǎn) 【母題7】正對(duì)著并水平放置的兩平行金屬板連接在如圖電路中,板長為l,板間距為d,在距離板的右端 2l 處有一豎直放置的光屏 M。D為理想二極管(即正向電阻為0,反向電阻無窮大),R為滑動(dòng)變阻器,R0為定值電阻。將滑片P置于滑動(dòng)變阻器正中間,閉合電鍵S,讓一帶電量為q、質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從兩板左端連線的中點(diǎn)N以水平速度v0射入板間,質(zhì)點(diǎn)未碰極板,最后垂直打在 M 屏上。在保持電鍵S閉合的情況下,下列分析或結(jié)論正確的是( ) A.質(zhì)點(diǎn)在板間

11、運(yùn)動(dòng)的過程中與它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的過程中速度變化相同 B.板間電場強(qiáng)度大小為 C.若僅將滑片P向下滑動(dòng)一段后,再讓該質(zhì)點(diǎn)從N點(diǎn)以水平速度v0射入板間,質(zhì)點(diǎn)依然會(huì)垂直打在光屏上 D.若僅將兩平行板的間距變大一些,再讓該質(zhì)點(diǎn)從N點(diǎn)以水平速度v0射入板間,質(zhì)點(diǎn)依然會(huì)垂直打在光屏上 【母題8】如圖所示,在正方形ABCD區(qū)域內(nèi)有平行于AB邊的勻強(qiáng)電場,E、F、G、H是各邊中點(diǎn),其連線構(gòu)成正方形,其中P點(diǎn)是EH的中點(diǎn)。一個(gè)帶正電的粒子(不計(jì)重力)從F點(diǎn)沿FH方向射入電場后恰好從D點(diǎn)射出。以下說法正確的是( ) A.粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定經(jīng)過P點(diǎn) B.粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定經(jīng)過PH之間某

12、點(diǎn) C.若將粒子的初速度變?yōu)樵瓉淼囊话?,粒子?huì)由ED之間某點(diǎn)從AD邊射出 D.若將粒子的初速度變?yōu)樵瓉淼囊话耄W忧『糜蒃點(diǎn)從AD邊射出 【母題9】如圖所示,邊長為L的正方形abcd區(qū)域內(nèi)有場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場,電場方向與正方形的一條邊平行(圖中未畫出)。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子由ad邊中點(diǎn),以垂直該邊的速度v進(jìn)入該正方形區(qū)域,若不計(jì)粒子的重力,則該粒子再次從該正方形區(qū)域射出時(shí),具有的動(dòng)能可能是 【母題10】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種靜電除塵裝置,如圖1所示,其中有一長為L、寬為b、高為d的矩形通道,其前、后面板為絕緣材料,上、下面板為金屬材料。圖2是裝置的截面圖,上、下兩板與電壓恒定為U的高壓直流電源相連。帶負(fù)電的塵埃被吸入矩形通道的水平速度為v0,當(dāng)碰到下板后其所帶電荷被中和,同時(shí)被收集。將被收集塵埃的數(shù)量與進(jìn)入矩形通道塵埃的數(shù)量的比值,稱為除塵率。不計(jì)塵埃的重力及塵埃之間的相互作用。要增大除塵率,則下列措施可行的是 A.只增大電壓U B.只增大長度L C.只增大高度d D.只增大塵埃被吸入水平速度v0

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