專題19帶電粒子在電場中的運(yùn)動-三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國通用）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

考點(diǎn)01 帶電小球在電場中運(yùn)動
1. （2024年高考遼寧卷）在水平方向的勻強(qiáng)電場中，一帶電小球僅在重力和電場力作用下于豎直面（紙面）內(nèi)運(yùn)動。如圖，若小球的初速度方向沿虛線，則其運(yùn)動軌跡為直線，若小球的初速度方向垂直于虛線，則其從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到O點(diǎn)等高處的過程中（）
A. 動能減小，電勢能增大
B. 動能增大，電勢能增大
C. 動能減小，電勢能減小
D. 動能增大，電勢能減小
2. （2024高考廣西卷）如圖，將不計(jì)重力、電荷量為q帶負(fù)電的小圓環(huán)套在半徑為R的光滑絕緣半圓弧上，半圓弧直徑兩端的M點(diǎn)和N點(diǎn)分別固定電荷量為和的負(fù)點(diǎn)電荷。將小圓環(huán)從靠近N點(diǎn)處靜止釋放，小圓環(huán)先后經(jīng)過圖上點(diǎn)和點(diǎn)，己知?jiǎng)t小圓環(huán)從點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)的過程中（）
A. 靜電力做正功B. 靜電力做負(fù)功
C. 靜電力先做正功再做負(fù)功D. 靜電力先做負(fù)功再做正功
3. （2024年高考江西卷）如圖所示，垂直于水平桌面固定一根輕質(zhì)絕緣細(xì)直桿，質(zhì)量均為m、帶同種電荷的絕緣小球甲和乙穿過直桿，兩小球均可視為點(diǎn)電荷，帶電荷量分別為q和Q。在圖示的坐標(biāo)系中，小球乙靜止在坐標(biāo)原點(diǎn)，初始時(shí)刻小球甲從處由靜止釋放，開始向下運(yùn)動。甲和乙兩點(diǎn)電荷的電勢能（r為兩點(diǎn)電荷之間的距離，k為靜電力常量）。最大靜摩擦力等于滑動摩擦力f，重力加速度為g。關(guān)于小球甲，下列說法正確的是（）
A. 最低點(diǎn)的位置
B. 速率達(dá)到最大值時(shí)的位置
C. 最后停留位置x的區(qū)間是
D. 若在最低點(diǎn)能返回，則初始電勢能
4. （2023高考全國乙卷）在O點(diǎn)處固定一個(gè)正點(diǎn)電荷，P點(diǎn)在O點(diǎn)右上方。從P點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶負(fù)電的小球，小球僅在重力和該點(diǎn)電荷電場力作用下在豎直面內(nèi)運(yùn)動，其一段軌跡如圖所示。M、N是軌跡上的兩點(diǎn)，OP > OM，OM = ON，則小球（）

A. 在運(yùn)動過程中，電勢能先增加后減少
B. 在P點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能
C. 在M點(diǎn)的機(jī)械能等于在N點(diǎn)的機(jī)械能
D. 從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中，電場力始終不做功
5. （2023年6月高考浙江選考科目）AB、CD兩塊正對的平行金屬板與水平面成30°角固定，豎直截面如圖所示。兩板間距10cm，電荷量為、質(zhì)量為的小球用長為5cm的絕緣細(xì)線懸掛于A點(diǎn)。閉合開關(guān)S，小球靜止時(shí)，細(xì)線與AB板夾角為30°；剪斷細(xì)線，小球運(yùn)動到CD板上的M點(diǎn)（未標(biāo)出），則（）
A．MC距離為
B．電勢能增加了
C．電場強(qiáng)度大小為
D．減小R的阻值，MC的距離將變大
6．（2023高考北京卷）（10分）某種負(fù)離子空氣凈化原理如圖所示．由空氣和帶負(fù)電的灰塵顆粒物（視為小球）組成的混合氣流進(jìn)入由一對平行金屬板構(gòu)成的收集器．在收集器中，空氣和帶電顆粒沿板方向的速度保持不變．在勻強(qiáng)電場作用下，帶電顆粒打到金屬板上被收集，已知金屬板長度為L，間距為d．不考慮重力影響和顆粒間相互作用．
（1）若不計(jì)空氣阻力，質(zhì)量為m、電荷量為的顆粒恰好全部被收集，求兩金屬板間的電壓；
（2）若計(jì)空氣阻力，顆粒所受阻力與其相對于空氣的速度v方向相反，大小為，其中r為顆粒的半徑，k為常量．假設(shè)顆粒在金屬板間經(jīng)極短時(shí)間加速達(dá)到最大速度．
a．半徑為R、電荷量為的顆粒恰好全部被收集，求兩金屬板間的電壓；
b．已知顆粒的電荷量與其半徑的平方成正比，進(jìn)入收集器的均勻混合氣流包含了直徑為和的兩種顆粒，若的顆粒恰好100%被收集，求的顆粒被收集的百分比．
7．（2023全國高考新課程卷）（14分）密立根油滴實(shí)驗(yàn)的示意圖如圖所示。兩水平金屬平板上下放置，間距固定，可從上板中央的小孔向兩板間噴入大小不同、帶電量不同、密度相同的小油滴。兩板間不加電壓時(shí)，油滴a、b在重力和空氣阻力的作用下豎直向下勻速運(yùn)動，速率分別為v0、；兩板間加上電壓后（上板為正極），這兩個(gè)油滴很快達(dá)到相同的速率，均豎直向下勻速運(yùn)動。油滴可視為球形，所受空氣阻力大小與油滴半徑、運(yùn)動速率成正比，比例系數(shù)視為常數(shù)。不計(jì)空氣浮力和油滴間的相互作用。
（1）求油滴a和油滴b的質(zhì)量之比；
（2）判斷油滴a和油滴b所帶電荷的正負(fù)，并求a、b所帶電荷量的絕對值之比。
8. （2023高考福建卷）如圖（a），一粗糙、絕緣水平面上有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小滑塊A和B，其電荷量分別為和。A右端固定有輕質(zhì)光滑絕緣細(xì)桿和輕質(zhì)絕緣彈簧，彈簧處于原長狀態(tài)。整個(gè)空間存在水平向右場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場。A、B與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，其大小均為。時(shí)，A以初速度向右運(yùn)動，B處于靜止?fàn)顟B(tài)。在時(shí)刻，A到達(dá)位置S，速度為，此時(shí)彈簧未與B相碰；在時(shí)刻，A的速度達(dá)到最大，此時(shí)彈簧的彈力大小為；在細(xì)桿與B碰前的瞬間，A的速度為，此時(shí)。時(shí)間內(nèi)A的圖像如圖（b）所示，為圖線中速度的最小值，、、均為未知量。運(yùn)動過程中，A、B處在同一直線上，A、B的電荷量始終保持不變，它們之間的庫侖力等效為真空中點(diǎn)電荷間的靜電力，靜電力常量為k；B與彈簧接觸瞬間沒有機(jī)械能損失，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。
（1）求時(shí)間內(nèi)，合外力對A所做的功；
（2）求時(shí)刻A與B之間的距離；
（3）求時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)電場對A和B做的總功；
（4）若增大A的初速度，使其到達(dá)位置S時(shí)的速度為，求細(xì)桿與B碰撞前瞬間A的速度。
考點(diǎn)02 帶電粒子在電場中運(yùn)動
1 （2023高考全國甲卷）在一些電子設(shè)備中，讓陰極發(fā)射的電子束通過適當(dāng)?shù)姆莿驈?qiáng)電場，可以使發(fā)散的電子束聚焦。下列4幅圖中帶箭頭的實(shí)線表示電場線，如果用虛線表示電子可能的運(yùn)動軌跡，其中正確的是
A. B.
C. D.
2. （2023年高考湖北卷）一帶正電微粒從靜止開始經(jīng)電壓加速后，射入水平放置的平行板電容器，極板間電壓為。微粒射入時(shí)緊靠下極板邊緣，速度方向與極板夾角為，微粒運(yùn)動軌跡的最高點(diǎn)到極板左右兩端的水平距離分別為和L，到兩極板距離均為d，如圖所示。忽略邊緣效應(yīng)，不計(jì)重力。下列說法正確的是（）

A.
B.
C. 微粒穿過電容器區(qū)域的偏轉(zhuǎn)角度的正切值為2
D. 僅改變微粒的質(zhì)量或者電荷數(shù)量，微粒在電容器中的運(yùn)動軌跡不變
3. （2022新高考福建卷）我國霍爾推進(jìn)器技術(shù)世界領(lǐng)先，其簡化的工作原理如圖所示。放電通道兩端電極間存在一加速電場，該區(qū)域內(nèi)有一與電場近似垂直的約束磁場（未畫出）用于提高工作物質(zhì)被電離的比例。工作時(shí)，工作物質(zhì)氙氣進(jìn)入放電通道后被電離為氙離子，再經(jīng)電場加速噴出，形成推力。某次測試中，氙氣被電離的比例為95%，氙離子噴射速度為，推進(jìn)器產(chǎn)生的推力為。已知氙離子的比荷為；計(jì)算時(shí)，取氙離子的初速度為零，忽略磁場對離子的作用力及粒子之間的相互作用，則（）
A. 氙離子的加速電壓約為
B. 氙離子的加速電壓約為
C. 氙離子向外噴射形成的電流約為
D. 每秒進(jìn)入放電通道的氙氣質(zhì)量約為
4. （2022年新高考江蘇卷）某裝置用電場控制帶電粒子運(yùn)動，工作原理如圖所示，矩形區(qū)域內(nèi)存在多層緊鄰的勻強(qiáng)電場，每層的高度均為d，電場強(qiáng)度大小均為E，方向沿豎直方向交替變化，邊長為，邊長為，質(zhì)量為m、電荷量為的粒子流從裝置左端中點(diǎn)射入電場，粒子初動能為，入射角為，在紙面內(nèi)運(yùn)動，不計(jì)重力及粒子間的相互作用力。
（1）當(dāng)時(shí)，若粒子能從邊射出，求該粒子通過電場的時(shí)間t；
（2）當(dāng)時(shí)，若粒子從邊射出電場時(shí)與軸線的距離小于d，求入射角的范圍；
（3）當(dāng)，粒子在為范圍內(nèi)均勻射入電場，求從邊出射的粒子與入射粒子的數(shù)量之比。
5．（9分）
（2022年高考北京卷）如圖所示，真空中平行金屬板M、N之間距離為d，兩板所加的電壓為U。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從M板由靜止釋放。不計(jì)帶電粒子的重力。
（1）求帶電粒子所受的靜電力的大小F；
（2）求帶電粒子到達(dá)N板時(shí)的速度大小v；
（3）若在帶電粒子運(yùn)動距離時(shí)撤去所加電壓，求該粒子從M板運(yùn)動到N板經(jīng)歷的時(shí)間t。
考點(diǎn)
三年考情（2022-2024）
命題趨勢
考點(diǎn)1帶電小球在電場中的運(yùn)動
（5年3考）
2024年高考遼寧卷：在水平方向的勻強(qiáng)電場中，一帶電小球僅在重力和電場力作用下于豎直面（紙面）內(nèi)運(yùn)動；
2024高考廣西卷：電荷量為q帶負(fù)電的小圓環(huán)套在半徑為R的光滑絕緣半圓弧上，靜止釋放后運(yùn)動；
2024年高考江西卷：垂直于水平桌面固定一根輕質(zhì)絕緣細(xì)直桿，質(zhì)量均為m、帶同種電荷的絕緣小球甲和乙穿過直桿，靜止釋放甲球；
2023高考全國乙卷：在O點(diǎn)處固定一個(gè)正點(diǎn)電荷，P點(diǎn)在O點(diǎn)右上方。從P點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)帶負(fù)電的小球，給出小球運(yùn)動軌跡，考查相關(guān)知識點(diǎn)；
2023高考北京卷：負(fù)離子空氣凈化原理；
1. 帶電小球在電場中的運(yùn)動高考考查頻率較高，命題形式主要有：帶電小球受到某種約束的運(yùn)動；與電氣相關(guān)原理等。
2. 帶電粒子在電場中的運(yùn)動的考查主要形式為：以某些電子設(shè)備為情景；帶電粒子在電場中的加速、偏轉(zhuǎn)等。
考點(diǎn)2帶電粒子在電場中的運(yùn)動
（5年5考）
2023高考全國甲卷：電子設(shè)備中，陰極發(fā)射的電子束通過適當(dāng)?shù)姆莿驈?qiáng)電場聚焦；
2023年高考湖北卷：一帶正電微粒從靜止開始經(jīng)電壓加速后，射入水平放置的平行板電容器；
2022新高考福建卷：霍爾推進(jìn)器工作原理；
2022年新高考江蘇卷：用電場控制帶電粒子運(yùn)動裝置工作原理。

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