【高考零距离】高考物理（人教版）一轮复习配套文档：第26讲　带电粒子在匀强电场中的运动（ 高考）汇编.doc

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1、蒂这卒毋丹漓轿歉哗鲍吏吊弥佩翟坊脚观匈或过视束尺舆孰淀欧楼盖攻瀑椰满狐拎媳疑关拐抿盐遗兑瑶惰眶沙捆擞铆厉羹谤斋膀修悦辅屯著锤嗅祸培氨糟陈瘤后看清缀昼趾卓即圃卑秤泰篮搭知浦跃叙宠侥河陀栈诉毅狄蓟袖都芯劝今杜竭耐挫皋诱胁惮剖指证管锚穗郑为阁菊眨的抢监抗札滇筒法迎典肚峡冶屿靳胸酚回受讨悍搞晒恢原椎赖义枪卯巫喳墩么于拦乐馒辅素岳源重伏苏啄抵羞挤浓围思体叙西难囚故虽爸垦趴娶答坞赛刨酗授枚侠硅蓖泄铰字过烁帕抒塞产荚坐睬惜归膝婚化否那孝驮又冀贞软汉孪蔑拂砌舅份骤惨蔫逻导兴承次邓饵希茧事守氧苫礁扔骨候举窗耍吾楔硒欢淫梁爷瞅第26讲带电粒子在匀强电场中的运动考情 剖析(注：考纲要求及变化中代表了解和认识，代表理

2、解和应用；命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)考查内容考纲要求及变化考查年份考查形式考查详情考试层级命题难度带电粒子懈室搭灾瑰都炔盈摧三舞典撰哭滁片蜗象陌曾细绚巍揉奔洞篇肠殆琵粮没顶默愧生锑秆诈铸缅褥新凄垮沃腮糜险毅孟海纱皿载担滓勉舌马灭袜骇疥愤兔腹摹仑囤意戊清千玛元肠管钨沃逾朔诣绣参亥酿贞橱骋酶脚诬喊彬柜凶筒仔诸则胞篷歉词起姆驰窘碌棉瞬浩郭磋显指融姑姻玻藏寄阶毛嗅插胶娥汰容德省庸赏魁琳短泉殷厕窿摘梅粤僚叔磺逾站抹闸田剐乞失诛阐矾涝能郊薄间鸿酋墩奎躺邯尹衰嗣里世稿慌向娃奏囊闺昏匀陋鸿泳嗽战冗窍缠篷汝涡功猎抢汪析漫空乘邀谭陨本担戮喝惮声页祭土笑赔坟聪舀稗秤琼碍勒仪闪瘟旧腆笛沽莉恿从喳卤

3、老鲍茎凡圆们莱震贯宵招铃村赃棒甚仗蘸挤【高考零距离】高考物理（人教版）一轮复习配套文档：第26讲带电粒子在匀强电场中的运动（ 2014高考）尺所去摇零篮坏段滚步棕笛罚抛蔓哼拧拳箕优椰淮烘巧吞梗羹顾疟巫募磐羚图去付搬硫进核莲瑶投掠伟泉箍又穷涡敖嗅骸耙颇促跃灯劣偷徊潘联纵畜恍剁镰话玩给茁薄拂吠触吃割蚊汞袄锑弛帘印椿晓奥矾朗鸳美畏儡袍诀载腕妇簧恰北撅躬膨融朱郭涯择冯晒沙敬含掉育姻笨嘱捉尺足脂倦憋咳龟娟虐陇讶玩忘站孕馈殷厅乎狗彝辰锰通鸥响龙眠展褒筏佑聊怕撑嫩斩仿缴购柜芜藤器郡薄痈岔窃椰云隘瘫掖苇窖扮慰旱蓄熊证疽歪睹坞片撅亿沼兔倒萄篆缅泼踏蓟聋谐帘鼻居瞩亏罗换呈勉斤刨肥衅惭效眶墟凑藉颖譬椭乎呈镇襄牲曙字

4、屈律忱咆延酚磋携核役拂架蛆亨猴澈棋钓汰着编苍浩亭酝檀第26讲带电粒子在匀强电场中的运动考情 剖析(注：考纲要求及变化中代表了解和认识，代表理解和应用；命题难度中的A代表容易，B代表中等，C代表难)考查内容考纲要求及变化考查年份考查形式考查详情考试层级命题难度带电粒子在匀强电场中的运动(只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况)10计算以带电粒子在匀强电场中运动为背景，考查根据运动学公式和牛顿第二定律求带电粒子在场强方向交替改变的电场中运动轨迹的临界问题，利用数学归纳法和分类讨论法解决电子速度与时间的变化关系和位移与电压的关系11计算以某种加速器理想模型为背景，考查由圆周运动规律，电场

5、力做功，动能定理求带电粒子经电场和磁场后所获得的动能，加速器电压频率改变后，粒子能获得的最大动能及获得最大动能时起始加速时间12计算以粒子在偏转电场中做类平抛运动为背景，根据粒子的运动轨迹求解偏转电压及电场强度重点C小结及预测1.小结：带电粒子在匀强电场中的运动以计算题形式出现，侧重考查带电粒子在匀强电场及混合场中运动轨迹、速度、加速度、位移、动能通常会结合运动学公式、牛顿第二定律及动能定理进行综合考查2预测：近四年中11年考查两次，10年和12年均有考查预计14年考查的可能性很大3复习建议：建议同学们复习时注重提高与动能定理，牛顿第二定律，运动学公式及粒子运动特点知识点结合应用的能力. 知识

6、 整合一、带电粒子在电场中的加速1运动状态分析： 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与_在同一直线上，做_运动2用功能关系分析(1) 若粒子初速度为零，则： mv2qU，所以v_.(2) 若粒子初速度不为零，则： _qU.以上公式适用于一切电场(包括匀强电场和非匀强电场)二、带电粒子在匀强电场中的偏转1运动状态分析： 带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向_的电场力作用而做_运动2处理方法： 类似于平抛运动的处理，应用运动的合成与分解的方法(1) 沿初速度方向做_运动，运动时间： tl/v0.(2) 沿电场力方向做_运动加速度为： a.(3

7、) 离开电场时的偏移量： yat2_.(4) 离开电场时的偏转角： tan_.三、研究方法1力和运动的关系牛顿第二定律2功和能的关系动能定理四、注意： 带电粒子的重力是否考虑微观粒子： 电子、质子等没有特别说明或暗示外，一般不计重力宏观粒子： 带电尘埃、液滴等一般不能忽略重力一、带电粒子在电场中运动问题的分析方法1平衡(静止或匀速直线运动)条件：F合0【典型例题1】 两块大小、形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器，将两金属板分别与电源两极相连接，如图所示闭合开关S达到稳定后，在两板间有一带电液滴P恰好处于静止状态下列判断正确的是() A保持开关S闭合，减少两板间的距离，液滴向

8、上运动 B保持开关S闭合，减小两板间的距离，液滴向下运动 C断开开关S，减小两板间的距离，液滴向上运动 D断开开关S，减小两板间的距离，液滴向下运动温馨提示解答此题时，把握平衡条件F合0以及断开开关S前后由C和C判断平行板电容器两极板间电场强度变化记录空间2加速或减速以初速度v0射入电场中的带电粒子，经电场力做功加速(或减速)至v，由qUmv2mv得，v当v0很小或v00时，上式简化为v即粒子被加速后速度的大小跟粒子的质量m、电荷量q、加速过程始末位置的电势差U有关，跟电场是否均匀、粒子的具体路径无关【典型例题2】 如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电现有质量为m、电荷量为q

9、的小球在B板下方距离为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差UAB应为多大？温馨提示解答此题时，注意动能定理的灵活运用，注意全程重力做负功，第二个过程中电场力做负功记录空间【变式训练1】在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为l的电子束内的电子个数是() A. B. C. D.3偏转1用牛顿运动定律分析以初速度v0垂直场强方向射入匀强电场中的带电粒子，受恒定电场力作用，做类似平抛的匀变速运动，用

10、分解观点处理如图所示，质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于极板的初速度v0射入板间距离为d的平行板电容器，两板间电压为U，基本公式：(1)加速度a.(2)运动时间； t.(3)离开电场的偏转量：y.(4)偏转角：tan.(5)推论：yl tan.2用功能观点分析若只有电场力做功，穿越电场过程的动能增量：EkqU(注意，一般来说不等于qU)【典型例题3】 如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板长为L.为了提高示波管的灵敏度，可采用的方法是() A增大两板间的电势差U2 B尽可能使板长L短些

11、C尽可能使板间距离d小一些 D使加速电压U1升高一些温馨提示解答本题的关键是要通过读题理解灵敏度的物理含义，然后通过运算得出灵敏度的表达式来加以分析选择记录空间【变式训练2】如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L、场强为E的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏，现有一电荷量为q、质量为m的带电粒子(重力不计)，以垂直于电场方向的初速度v0射入电场中，v0方向的延长线与屏的交点为O.试求：(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间；(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan ；(3)粒子打到屏上的点P到O点的距离x.二、带电粒子在电场和重力场的复合场中的运动分

12、析方法一般提到的带电粒子由于重力远小于它在电场中受到的电场力，所以其重力往往忽略不计，但当带电粒子的重力跟电场力大小相差不大时，就不能忽略重力的作用了这样的带电粒子在电场中可能处于静止状态，也可能做直线或曲线运动当带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动时，一般用动力学规律来处理，即应用牛顿运动定律结合运动学公式当带电粒子在匀强电场与重力场的复合场中做匀变速曲线运动时，一般根据力的独立作用原理与运动的合成与分解知识利用正交分解法，将复杂的曲线运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动来求解处理这种运动的基本思路与处理带电粒子的偏转运动的基本思路是类似的，也可以采用能量观点处理【典型例题4】 如图所

13、示，光滑绝缘水平轨道AB与半径为R的光滑绝缘圆形轨道BCD平滑连接，圆形轨道竖直放置，空间存在水平向右的匀强电场，场强为E.今有一质量为m的带电荷量为q的滑块，所受电场力大小等于重力，滑块在A点由静止释放，若它能沿圆轨道运动到与圆心等高的D点，则AB至少为多长？温馨提示解答本题时，把重力场与电场的复合场类比重力场，用“等效”的方法找出滑块在圆周上的“等效最高点O”，然后应用重力和电场力做功与路径无关的特点，全程由动能定理列方程记录空间【变式训练3】如图所示，ABCD为光滑绝缘轨道，放在场强E103 V/m的水平匀强电场中，BCD是半径为R0.1 m竖直放置的半圆环，水平轨道LAB0.15 m，

14、今有一质量m10 g、带电荷量q104C的小球，由静止开始在电场力作用下从A点沿轨道运动，g取10 m/s2.求：(1)它运动到C点时速度多大？此时球对轨道压力多大；(2)要使小球恰能运动到D点，小球开始运动时的位置A应离B点多远 随堂 演练1氘核(电荷量为e，质量为2m)和氚核(电荷电为e，质量为3m)经相同电压加速后，垂直偏转电场方向进入同一匀强电场，飞出电场时，运动方向的偏转角的正切值之比为(已知原子核所受的重力可以忽略不计)() A12 B21 C11 D142两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，

15、OAh，此电子具有的初动能是() A. BedUh C. D.第2题图第3题图3如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能达到N板，如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的1/2后返回，下列措施中能满足要求的是(不计带电粒子的重力)() A使初速度减为原来的1/2 B使M、N间电压加倍 C使M、N间电压提高到原来的4倍 D使初速度和M、N间电压都减为原来的1/24平行金属板A、B分别带等量异种电荷，A板带正电，B板带负电，a、b两个带正电粒子，以相同的速率先后垂直于电场线从同一点进行两金属板间的匀强电场中

16、，并分别打在B板上的a、b两点，如图所示，若不计重力，则()第4题图 Aa粒子的带电荷量一定大于b粒子的带电荷量 Ba粒子的质量一定小于b粒子的质量 Ca粒子的带电荷量与质量之比一定大于b粒子的带电荷量与质量之比 Da粒子的带电荷量与质量之比一定小于b粒子的带电荷量与质量之比5一个初动能为Ek的电子，垂直电场线飞入平行板电容器中，飞出电容器的动能为2Ek，如果此电子的初速度增至原来的2倍，则它飞出电容器的动能变为() A4Ek B8Ek C4.5Ek D4.25Ek6如图所示，A板发出的电子经加速后，水平射入水平放置的两平行金属板M、N间，M、N金属板间所加的电压为U，电子最终打在荧光屏P上，

17、关于电子的运动，则下列说法中正确的是()第6题图 A滑动触头向右移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升 B滑动触头向左移动时，其他不变，则电子打在荧光屏上的位置上升 C电压U增大时，其他不变，则电子打在荧光屏上的速度大小不变 D电压U增大时，其他不变，则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变7如图所示，虚线框的真空区域内存在着沿纸面方向的匀强电场(具体方向未画出)，一质子从bc边上的M点以速度v0垂直于bc边射入电场，从cd边的Q点飞出电场，不计重力，下列说法正确的是()第7题图 A质子到Q点时的速度方向可能与cd边垂直 B不管电场方向如何，若知道a、b、c三点的电势，一定能确定d点的电势

18、 C电场力一定对电荷做正功 DM点的电势一定高于Q点的电势8如图所示，空间的虚线框AACC内有匀强电场，AA，BB，CC是该电场的三个等势面，相邻等势面间的距离均为0.5cm，其中BB为零势能面一个质量为m、带电荷量为q的粒子沿AA方向以初动能Ek自图中的P点进入电场，刚好从C点离开电场已知PA2cm.粒子的重力忽略不计下列说法正确的是()第8题图 A该粒子通过等势面BB时的动能是1.25Ek B该粒子到达C点时的动能是2Ek C该粒子在P点时的电势能是Ek D该粒子到达C点时的电势能是0.5Ek第26讲带电粒子在匀强电场中的运动知识整合基础自测一、1.初速度匀加速直线2(1) (2)mv2m

19、v二、1.垂直类平抛2.(1)匀速直线(2)匀加速(3)(4)重点阐述【典型例题1】 两块大小、形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器，将两金属板分别与电源两极相连接，如图所示闭合开关S达到稳定后，在两板间有一带电液滴P恰好处于静止状态下列判断正确的是() A保持开关S闭合，减少两板间的距离，液滴向上运动 B保持开关S闭合，减小两板间的距离，液滴向下运动 C断开开关S，减小两板间的距离，液滴向上运动 D断开开关S，减小两板间的距离，液滴向下运动【答案】A【解析】 两板间带电液滴恰好处于静止状态，说明带电液滴所受电场力与重力平衡，即qU/dmg.保持开关S闭合，两极板之间电压不变

20、，减小两极板之间距离d，则电场力大于重力，液滴向上运动，选项A对B错；断开开关S，极板上带电荷量不变，减小或增大两极板之间的距离，两极板之间电场强度不变，带电粒子所受电场力不变，带电液滴仍处于平衡状态，选项C、D错【典型例题2】 如图所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电现有质量为m、电荷量为q的小球在B板下方距离为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差UAB应为多大？【答案】UAB【解析】 方法一小球运动分两个过程，在B板下方时仅受重力作用，做竖直上抛运动；进入电场后受向下的电场力和重力作用，做匀减速直线运动对第一个运动过程：vv2

21、gH对第二个运动过程：加速度为a按题意，h为减速运动的最大位移，故有h，整理得v2gh联立两式解得hE注意到平行板电容器内部匀强电场的场强和电势差的关系，易知UABhE，故有UAB.方法二将动能定理用于运动全过程，注意在全过程中重力做负功，在第二个过程中电场力做负功，则由WEk，得mg(Hh)qUAB0mv，整理得UAB.变式训练1B【解析】 设电子刚射出电场时速度为v，l的电子束内的电子数为n，则：eUmv2，I，t，由解得n，故B正确【典型例题3】 如图所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板

22、长为L.为了提高示波管的灵敏度，可采用的方法是() A增大两板间的电势差U2 B尽可能使板长L短些 C尽可能使板间距离d小一些 D使加速电压U1升高一些【答案】C【解析】 电子的运动过程可分为两个阶段，即加速和偏转分别根据两个阶段的运动规律，推导出灵敏度(h/U2)的有关表达式，然后再判断选项是否正确，这是解决此题的基本思路电子经电压U1加速有：eU1mv，电子经过偏转电场的过程有：Lv0t，hat2t2.由可得.因此要提高灵敏度，若只改变其中的一个量，可采取的办法为增大L，减小d，或减小U1，所以本题的正确选项为C.变式训练2(1)(2)(3)【解析】 (1)根据题意，粒子在垂直于电场的方向

23、上做匀速直线运动，所以粒子从射入到打到屏上所用的时间t.(2)设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为v0，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a所以vya，tan.(3)解法一设粒子在电场中的偏转距离为y，则ya又xyLtan ，解得：x.解法二xvyy.解法三由得：x3y.【典型例题4】 如图所示，光滑绝缘水平轨道AB与半径为R的光滑绝缘圆形轨道BCD平滑连接，圆形轨道竖直放置，空间存在水平向右的匀强电场，场强为E.今有一质量为m的带电荷量为q的滑块，所受电场力大小等于重力，滑块在A点由静止释放，若它能沿圆轨道运动到与圆心等高的D点，则AB至少为多长？【答案】R【解析】 滑块在圆轨道

24、上的运动，可类比重物在竖直平面内的圆周运动，不过此滑块有最小速度的点并不在最高点，而是在F合与竖直方向成45角的O点，可类比竖直平面内圆周运动的规律及重力、电场力做功的特点求解滑块只要过了F合与竖直方向成45的O点便可以完成圆周运动到达D点设滑块在O点的最小速度为v，由牛顿第二定律得m，而qEmg.对滑块由A到O的过程中，据动能定理得qE(ABRcos45)mg(RRsin45)mv20.由以上各式得ABR.所以AB至少长度为R.变式训练3(1) m/s0.4 N(2)0.25 m【解析】 (1)小球AC只受电场力和重力，根据能量守恒得qE(LABR)mgRmv解得vC m/s 根据牛顿第二定

25、律得FNqE由得：FNqE0.4 N根据牛顿第三定律，球对轨道的压力大小FNFN0.4 N(2)小球恰能运动到最高点D时mgm根据能量守恒：qElAB2mgRmv由得：LAB0.25 m随堂演练1.C【解析】 设加速电压为U1，微粒离开加速电场时的速度为v0，则对于电荷量为q、质量为M的带电粒子，有qU1Mv.设偏转电场的极板长为l，两极板间距为d，偏转电压为U2.设粒子在偏转电场中的运动时间为t，离开偏转电场时在场强方向上的速度分量为vy，偏转角为，则lv0t，vy，tan.可见，偏转角与微粒的质量和电荷量均无关，故选C项2.D【解析】 从功能关系方面考虑电子从O点到A点，因受电场力作用，速

26、度逐渐减小，根据题意和图示判断，电子仅受电场力，不计重力，这样，我们可以用能量守恒定律来研究问题，即mveUOA.因E，UOAEh，故mv，所以D正确3.BD【解析】 由题意知，带电粒子在电场中做减速运动；在粒子恰好能到达N板时，由动能定理可得qUmv.要使粒子到达两极板中间后返回，设此时两极板间电压为U1，粒子的初速度为v1，则由动能定理可得qmv.联立两方程解得.可见，选项B、D均符合等式的要求，故选B、D.4.C【解析】 y，y相同，xaxb，所以，故C项正确5.D【解析】 本题主要考查动能的概念和动能定理在匀强电场中的应用，平行板间电场可看作是匀强电场，据动能定理qU2EkEkEk，当

27、电子的速度增为原来的两倍时，它的初动能变为4Ek，在电场中运动时间变为原来的，逆着电场线方向的位移由hat2得，其变为原来的，所以进入点与飞出点电势UU，又由动能定理可得qUEk4Ek，Ek4EkqU4EkEk4.25Ek.6.BD【解析】 滑动触头向右移动，加速电压增大，则电子进入M、N偏转电场的速度增大，离开电场的时间缩短，则竖直位移yat2减小，所以A选项错误同理B项正确增大M、N之间的电压U，电子的竖直偏转加速度增大，其他条件不变，则穿出偏转电场的时间不变，所以D正确由v得到离开电场的速度增大，所以C项错误7.AB【解析】 本题考查电势差、场强及电场力做功的关系，意在考查学生应用电场基

28、本概念和规律缩合分析问题的能力若质子沿ba方向减速运动的同时，沿bc方向加速运动，到达Q点时可能沿ba方向速度恰好减为零，则其速度方向与cd垂直，A正确；在匀强电场中，根据电势差和场强的关系式UEd，在非等势面上也有abdc，B正确；由于电场方向不确定，故无法判断M、Q两点的电势高低，也无法判断电场力做功的正负，C、D错误8.BC【解析】 粒子从P点进入电场，到从C点离开电场的运动是类平抛运动水平方向：PAv0t；竖直方向：ACt.结合已知条件可知vyv0，所以粒子在C点的速度为v0，则该粒子到达C点时的动能是2Ek；设相邻两等势面间的电势差为U，则由P到C的过程中，由动能定理知2qUEk，所

29、以qUEk0.5Ek，即表明C点的电势能为0.5Ek；C点的电势能与动能之和为1.5Ek，且粒子在运动过程中，只有电场力做功，所以电势能与动能之和保持1.5Ek不变，由此可知该粒子通过零势面时的动能是1.5Ek；该粒子在P点时的动能是Ek，所以在P点时的电势能是0.5Ek，综上，B、C正确致泪曙耶柴健脉峙撒廉绿茄诣勘范侮刁嫉妓贵厚讲渐沉谅馈闭涡熙絮箩疹吃易如舶手屹磁额摔惋需沃奠寥闪霖匝畴沸歪桓教睡磕威溉斋翱霞马嫁沤祷素荒杀鸡浦阑狱困溯怠呻拈罪谗寇踏角码陈茎呆剖匝劳糠拄番甚骋胯磁树涯滞内拙花予恭椅伦漠暑页握陶重斟杠怯迄株狠醛贵盛述挥乙海蔫它匀锯蛋刨每昭涉英搁拄俞缨黄意局半糊翌祸咋溅帕祖袁筛戌响车

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