2020学年高中物理（课堂同步系列一）每日一题 带电粒子在电场中的运动（含解析）新人教版选修3-1 7页

带电粒子在电场中的运动 ‎ 高考频度：★★☆☆☆‎ 难易程度：★★★☆☆‎ ‎（2020·河北省衡水中学高三二十模考试）如图所示，一个竖直放置的平行板电容器，充电后，左板上电荷量为–Q，板间可看成匀强电场。一个带电荷量为–q的油滴，从O点以速度射入板间，v的方向与电场线成θ角，已知油滴的质量为m，测得油滴到达运动轨迹的最高点时，它的速度大小又为v，并恰好垂直打到平行板上，则以下说法中正确的是 A．油滴最后打在左板上 B．最高点处（设为N）与O点的电势差为 C．板间的电场强度 D．如果两板间距离变小，O到右板的距离不变，则最高点处（设为N）的位置不变 ‎【参考答案】BD ‎【试题解析】因油滴到达最高点N时速度大小为v，方向水平，对O→N过程用动能定理有WG+W电=0，所以电场力一定做正功，油滴带负电，则最高位置一定在O点的右上方，即垂直打到右板上，A错误。B、对油滴，在水平方向，由动能定理得：qUNO=mgh，在竖直方向上油滴做初速为vsinθ的竖直上抛运动，则有(vsinθ)2=2gh，即：，故B正确。油滴由的运动时间为 ‎，水平方向的位移，电场强度大小，故C错误。因最高点N与出发点O的电势差与场强无关，故改变电场强度而O点到右板的距离不变，N点的位置不变，则D正确。‎ ‎【知识补给】‎ 处理带电粒子在电场中运动的常用技巧 ‎（1）微观粒子(如电子、质子、α粒子等)在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化。‎ ‎（2）普通的带电体(如油滴、尘埃、小球等)在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化。‎ 某电场的电场线分布如图实线所示，一带电粒子在电场力作用下经A点运动到B点，运动轨迹如虚线所示。粒子重力不计，则粒子的加速度、动能、电势能的变化情况是 A．若粒子带正电，其加速度和动能都增大，电势能增大 B．若粒子带正电，其动能增大，加速度和电势能都减小 C．若粒子带负电，其加速度和动能都增大，电势能减小 D．若粒子带负电，其加速度和动能都减小，电势能增大 图中虚线是某电场中的一簇等势线。两个带电粒子从P 点均沿等势线的切线方向射入电场，粒子运动的部分轨迹如图中实线所示。若粒子仅受电场力的作用，下列说法中正确的是 A．a、b两点的电场强度大小关系EaUb C．粒子从P运动到a的过程中，电势能增大 D．粒子从P运动到b的过程中，动能增大 如图为某一电场的电场线，M、N、P为电场线上的三个点，M、N是同一电场线上两点。下列判断正确的是 A．M、N、P三点中N点的场强最大 B．M、N、P三点中N点的电势最高 C．负电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D．正电荷从M点自由释放，电荷将沿电场线运动到N点 如图所示，两平行金属板水平放置，板长为L，间距为d，板间电压为U，一个不计重力的电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿两板的中线射入，恰好沿下板的边缘飞出，粒子通过平行金属板的时间为t，则 A．在前时间内，电场力对粒子做的功为 B．在前时间内，电场力对粒子做的功为 C．在粒子下落的前和后过程中，电场力做功之比为1:2‎ D．在粒子下落的前和后过程中，电场力做功之比为1:1‎ ‎（2020·天津市十二区县重点学校）如图所示，平行金属板A、B在真空中水平正对放置，板长为，分别带等量异号电荷。质量为、电量为的带正电的粒子（不计重力）以某一速度从点垂直电场的方向射入电场，最后从点射出，射出时速度大小为，方向与初速度方向的夹角为。则带电粒子在两极板间运动的时间=______，、两点间的电势差=______。‎ ‎（2020·江苏省宿迁市）如图，在xOy平面的第一象限内有平行于y轴的有界匀强电场，方向沿y轴正方向；第四象限有一匀强电场，一质量、电荷量的带电粒子，从P点以初速度大小，垂直y轴方向射入电场中，粒子偏转后经过x轴上A点进入第四象限，并沿直线运动的最大距离，已知，，，不计粒子重力，求：‎ ‎（1）粒子的带电性质和粒子在第一象限的加速度大小；‎ ‎（2）粒子从A点运动到B点的时间；‎ ‎（3）第四象限的匀强电场大小和方向。‎ ‎【参考答案】‎ A 电场线的疏密反应了场的强弱，N点处电场线最密，所以N点场强最大，故A正确；顺着电场线的方向，电势降低，所以M点的电势最高，故B错误；根据Ep=qφ，φM>φP>φN可知，负电荷在M点电势能小于在N点的电势能，故C错误；在M点静止释放，正电荷在电场力的作用下运动，但是运动轨迹并不是电场线，故D错误。‎ ‎【名师点睛】解答此题的关键是知道电场线的特点：电场线的疏密反应了场的强弱；顺着电场线的方向，电势降低。判断电势能的大小也可通过电场力做功来判断：电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加。‎ BD 设粒子在前时间内和在后时间内竖直位移分别为y1、y2，由y=at2和匀变速直线运动的推论可知y1:y2=1:3，得y1=d，y2=d，则在前时间内，电场力对粒子做的功为W1=q·U=qU，在后时间内，电场力对粒子做的功为W2=q·U=qU，故A错误，B正确；根据W=qEy可得，在粒子下落前和后的过程中，电场力做功之比为1:1，故C错误，D正确。‎ ‎ ‎ 粒子的水平速度为，则带电粒子在两极板间运动的时间，根据动能定理：，解得。‎ 带电粒子从A到B做匀减速直线运动，设运动时间为t2‎ ‎（3）带电粒子从A运动到B过程中，设加速度为a2‎