带电物体在电场中的运动

第41节 带电物体在电场中的运动.

1.2012年理综新课标卷

18.如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子 A.所受重力与电场力平衡 B.电势能逐渐增加 C.动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动 [答案]BD

[解析]要使粒子在电场中直线运动，必须使合力与运动方向在一直线上，由题意可受力分析可知，受重力竖直向下，电场力垂直极板向上，合力水平向左，故A 错。因电场力做负功，故电势能增加。B 正确。合力做负功，故动能减少。C 错。因合力为定值且与运动方向在一直线上，故D 正确。 2.2013年新课标I 卷

16.一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d ，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔

(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方2

d

处的P 点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处（未与极板接触）返回。若将下极板向上平移3

d

，则从P 点

开始下落的相同粒子 A.打到下极板上

B.在下极板处返回

C.在距上极板2d

处返回

D.在距上极板

d 5

2

处返回 【答案】D

【解析】带电粒子运动过程中受重力和电场力做功；设电容器两极板间电压为U ，粒子下落的全程由动能定理有：()002d mg d Uq +

-=-，得32Uq mgd =，当下极板向上移3

d

后，设粒子能下落到距离上极板h 处，由动能定理有：()00223

d U mg h qh d

+-=-，解得2

5h d =，D 选项对。

3.2011年理综四川卷

21．质量为m 的带正电小球由空中A 点无初速度自由下落，在t 秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过t 秒小球又回到A 点，不计空气阻力且小球从未落地。则 A ．整个过程中小球电势能变化了2223t mg

B ．整个过程中小球动量增量的大小为2

mgt

C ．从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg 2t 2

D ．从A 点到最低点小球重力势能变化了223

2t mg

答案：B D

解析：整个过程中小球的位移为0，

02

1

2122=-?+at t gt gt ，得a ＝3g ，根据牛顿第二定律电场力是重力的4倍为4mg ，根据动量定理△P ＝mgt －3mgt ＝－2mgt ，B 正确；电势能变化量为4mg ×1

2gt 2

＝2mg 2t 2,A 错误；小球减速到最低点和最初加速时的动能变化量大小相等为222

1

t mg ，C 错误；从A 点到最低点重力势能变化了22223

2

213121t mg )gt gt (mg =?+?，D 正确。答案为B D 。 4.2014年理综天津卷

4．如图所示，平行金属板A 、B 水平正对放置，分别带等量异号电荷．一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么（ ） A ．若微粒带正电荷，则A 板一定带正电荷 B ．微粒从M 点运动到N 点电势能一定增加 C ．微粒从M 点运动到N 点动能一定增加 D ．微粒从M 点运动到N 点机械能一定增加 【答案】C

【解析】如题图，带电粒子所受电场力为竖直方向，又因为运动轨迹向下偏转，所以粒子所受合外力方向向下。重力方向竖直向下，故电场力方向可能向下，也可能向上但是小于重力。若微粒带正电，则电场方向可能向上也可能向下，A 板带正电和负电均有可能，A 错。若微粒所受电场力向下，从M 点到N 点电场力做正功，电势能减小，B 错。若所受电场力向上，从M 点到N 点电场力做负功，电势能增加，微粒的机械能减少，D 错。微粒所受合力向下，从M 点到N 点合力做正功，根据动能定理，动能一定增加，C 正确。

5.2015年江苏卷7. 一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左。 不计空气阻力，则小球（ BC ） (A)做直线运动 (B)做曲线运动 (C)速率先减小后增大 (D)速率先增大后减小

解析：由题意知，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线运动（竖直方向做自由落体运动，水平方向先向右匀减速运动到零再向左匀加速运动），所以A 错误；B 正确；在运动的过程中合外力先做负功后做正功，所以C 正确；D 错误。

E

A

6.2015年理综山东卷20．如图甲，两水平金属板间距为d ，板间电场强度的变化规律如图乙所示。t =0时刻，质量为m 的带电微粒以初速度为v 0沿中线射入两板间，0~T /3时间内微粒匀速运动，T 时刻微粒恰好经金属板边缘飞出，微粒运动过程中未与金属板接触，重力加速度的大小为g ，关于微粒在0~T 时间内运动的描述，正确的是 （ BC ） A.末速度大小为

02v B.末速度沿水平方向 C.重力势能减少了

mgd 2

1

D.克服电场力做功为mgd 【答案】BC 【解析】因0-

3

T

内微粒匀速运动，故0E q mg =；在233T T -时间内，粒子只受重力作用，做类平

抛运动，在23T t =

时刻的竖直速度为13y gT v =，水平速度为v 0；在

23

T

T -时间内，粒子满足02E q mg ma -=,解得a =g ，方向向上，则在t =T 时刻，粒子的竖直速度减小到零，水平速度为v 0，

选项A 错误，B 正确；微粒的重力势能减小了1

22

P d E mg mgd ?=?=，选项C 正确；从射入到射出，由动能定理可知，

1

=02

mgd W -电，可知克服电场力做功为12mgd ，选项D 错误；故选BC.

7. 2017年浙江选考卷8.如图所示，在竖立放置间距为d 的平行板电容器中，存在电场强度为E 的匀强电场。有一质量为m ，电荷量为+q 的点电荷从两极板正中间处静止释放，重力加速度为g 。则点电荷运动到负极板的过程 A.加速度大小为g m qE a +=

B.所需的时间为Eq

dm t =

C.下降的高度为2

d

y = D.电场力所做的功为 Eqd W =

【答案】B

【解析】点电荷往电场中的受力分析如图所示，点电荷所受的合外力为22)()(mg Eq F +=，所

以由牛顿第二定律得，点电荷运动到负极板的过程中，加速度大小为m

F

a =，A 错误；点电荷在水平方向的加速度为m qE

a =

1，由运动学公式21212t a d =，所以Eq

dm t =，故B 正确，点电荷在竖直

图乙

E 2图甲