2019-2020年高考物理母題題源系列 專題08 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（含解析）【母題來(lái)源一】 xx年安徽卷第14題【母題原題】14圖示是粒子（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(guò)程中可以認(rèn)為重金屬原子核靜止不動(dòng)。圖中所標(biāo)出的粒子在各點(diǎn)處的加速度方向正確的是AM點(diǎn) BN點(diǎn) CP點(diǎn) DQ點(diǎn)【母題來(lái)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(chǎng)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，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(guò)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(shì)能減少了 D.克服電場(chǎng)力做功為【命題意圖】考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)遵循的規(guī)律，涉及重力、電場(chǎng)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?！究荚嚪较颉磕苓\(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解解決帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題；用動(dòng)力學(xué)方法解決帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)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)合帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)命題?！镜梅忠c(diǎn)】（1）帶電粒子在電場(chǎng)中加速若不計(jì)粒子的重力，則電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功等于帶電粒子動(dòng)能的增量在勻強(qiáng)電場(chǎng)中：；在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中：（2）帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)條件分析：帶電粒子垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：勻變速曲線運(yùn)動(dòng)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)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(guò)電場(chǎng)時(shí)；不能穿過(guò)電電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)力方向，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)：加速度離開電場(chǎng)時(shí)的偏移量離開電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角的正切（3）帶電粒子在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)(加速或減速)的方法：能量方法能量守恒定律；功能關(guān)系動(dòng)能定理；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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的觖題思路帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，綜合了靜電場(chǎng)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(guò)程；然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。由于帶電微粒在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)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(jiǎn)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)物理量用能量觀點(diǎn)處理帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，從功能觀點(diǎn)出發(fā)分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)這是一類力學(xué)和電學(xué)的綜合類問(wèn)題，解決此類問(wèn)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(shì)必會(huì)引起帶電粒子的某個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程和某些物理量的周期性變化，所以應(yīng)注意：分過(guò)程解決“一個(gè)周期”往往是我們的最佳選擇建立模型帶電粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程往往能在力學(xué)中找到它的類似模型正確的運(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(chǎng)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(guò)一電場(chǎng)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(guò)這一電場(chǎng)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(lái)的1/4B使兩板間所接電源的電壓減小到原來(lái)的一半C使兩板間的距離增加到原來(lái)的2倍D使兩極板的長(zhǎng)度減小為原來(lái)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。電子最終打在熒光屏P上，關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)：，得：；電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)，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(shì)能增大D若增大電場(chǎng)強(qiáng)度粒子通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間變大【母題4】a、b、c三個(gè)粒子由同一點(diǎn)垂直場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，其軌跡如圖所示，其中b恰好飛出電場(chǎng)，由此可以肯定（ ）A在b飛離電場(chǎng)的同時(shí)，a剛好打在負(fù)極板上B進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，c的速度最大，a的速度最小Cb和c同時(shí)飛離電場(chǎng)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(chǎng)，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，電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知。則下列說(shuō)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)速度的方向C可以分別求出小球到達(dá)N點(diǎn)過(guò)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(chǎng)，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(chǎng)，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(chǎng)和磁場(chǎng)，則（ ）A. 粒子束將沿直線OO運(yùn)動(dòng)B. 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(zhǎng)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(wú)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)在板間運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中與它從板的右端運(yùn)動(dòng)到光屏的過(guò)程中速度變化相同B板間電場(chǎng)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(chǎng)，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(chǎng)后恰好從D點(diǎn)射出。以下說(shuō)法正確的是（ ）A粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定經(jīng)過(guò)P點(diǎn)B粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定經(jīng)過(guò)PH之間某點(diǎn)C若將粒子的初速度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，粒子會(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?lái)的一半，粒子恰好由E點(diǎn)從AD邊射出【母題9】如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形abcd區(qū)域內(nèi)有場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)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(zhǎng)為L(zhǎng)、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(zhǎng)度LC只增大高度d D只增大塵埃被吸入水平速度v0