新高考物理三轮冲刺分层突破练习7.电场　带电粒子在电场中的运动（含答案解析）

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基础巩固练
1.(2025云南卷)某介电电泳实验使用非匀强电场,该电场的等势线分布如图所示。a、b、c、d四点分别位于电势为-2 V、-1 V、1 V、2 V的等势线上,则( )
A.a、b、c、d中a点电场强度最小
B.a、b、c、d中d点电场强度最大
C.一个电子从b点移动到c点电场力做功为2 eV
D.一个电子从a点移动到d点电势能增加了4 eV
2.(2025山东济宁二模)一半导体材料内部电场的电场强度E与位置x的关系如图所示,取O点的电势为零,则该电场中N点到P点的电势φ随位置x变化的图像可能是( )
3.(2024贵州卷)如图所示,A、B、C三个点位于以O为圆心的圆上,直径AB与弦BC间的夹角为30°。A、B两点分别放有电荷量大小为qA、qB的点电荷时,C点的电场强度方向恰好沿圆的切线方向,则qAqB等于( )
A.13B.33
C.3D.2
4.(2025北京西城二模)如图所示,电荷量为q的正点电荷与竖直放置的均匀带电薄板相距2d,点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心,垂线上的A、B两点到薄板的距离均为d。已知A点的电场强度为0,下列说法正确的是( )
A.薄板带正电
B.B点电势高于A点电势
C.B点电场强度的方向向右
D.B点电场强度的大小为kq9d2
5.(多选)(2025湖南卷)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内A点和B点的位置如图所示。电荷量为+q、-q 和+2q的三个试探电荷先后分别置于O点、A点和B点时,电势能均为Ep(Ep>0)。下列说法正确的是( )
A.OA 中点的电势为零
B.电场的方向与x轴正方向成60°角
C.电场强度的大小为2Epqd
D.电场强度的大小为22Epqd
6.(6分)(2025江苏卷)如图所示,在电场强度为E,方向竖直向下的匀强电场中,两个相同的带正电粒子a、b同时从O点以初速度v0射出,速度方向与水平方向夹角均为θ。已知粒子的质量为m,电荷量为q,不计重力及粒子间相互作用。求:
(1)a运动到最高点的时间t;
(2)a到达最高点时,a、b间的距离H。
综合提升练
7.(2025安徽马鞍山二模)如图所示,空间存在沿x轴方向的电场,x轴正方向为电场强度正方向,原点O到x=x1间的图线为直线,x轴上下方图像与x轴围成的面积相等。一个电荷量绝对值为q的粒子在O点由静止释放,一段时间后运动到x3处,不计粒子的重力,下列说法正确的是( )
A.该粒子带负电
B.x1处的电势低于x3处的电势
C.粒子在x1处的动能为qE0x1
D.O点到x2之间的电势差等于x2到x3之间的电势差
8.(2025甘肃卷)离子注入机是研究材料辐照效应的重要设备,其工作原理如图甲所示。从离子源S释放的正离子(初速度视为零)经电压为U1的电场加速后,沿OO'方向射入电压为U2的电场(OO'为平行于两极板的中轴线),极板长度为l、间距为d,U2-t关系如图乙所示。长度为a的样品垂直放置在距U2极板L处,样品中心位于O'点。假设单个离子在通过U2区域的极短时间内,电压U2可视为不变,当U2=±Um时,离子恰好从两极板的边缘射出。不计重力及离子之间的相互作用。下列说法正确的是( )
甲
乙
A.U2的最大值Um=d2l2U1
B.当U2=±Um且L=(a-d)l2d时,离子恰好能打到样品边缘
C.若其他条件不变,要增大样品的辐照范围,需增大U1
D.在t1和t2时刻射入U2的离子,有可能分别打在A和B点
9.(2025浙江温州三模)如图所示,A、B两小球带同种电荷,在外力作用下静止在光滑绝缘水平面上,相距为d。撤去外力的瞬间,A球加速度大小为a,两球运动一段时间,B球加速度大小为a3,速度大小为v。已知A球质量为3m,B球质量为m,两小球均可视为点电荷,不考虑带电小球运动产生的电磁效应。则在该段时间内( )
A.B球运动的距离为2d
B.库仑力对A球的冲量大小为13mv
C.库仑力对A球做功为118mv2
D.两球组成的系统电势能减少了23mv2
10.(8分)(2025陕西西安模拟)如图所示,与水平面成30°角的绝缘细杆AD穿过一固定均匀带电圆环,并垂直圆环所在平面,细杆与平面的交点为圆环的圆心O。一套在细杆上的小球从A点以某一初速度向上运动,恰能到达D点。已知绝缘细杆与小球间的动摩擦因数μ=36,圆环半径为L、所带电荷量为+Q,小球的质量为m、所带电荷量为+q,lAB=lBO=lOC=lCD=L,静电力常量为k,重力加速度大小为g。求:
(1)圆环在C点产生的电场的电场强度大小;
(2)小球在A点时的速度大小。
11.(10分)(2025东北三省联考)如图所示,在坐标系xOy中,x轴水平向右,y轴竖直向下,在x≥2L区域内存在与x轴平行的匀强电场(未画出),一带正电小球的质量为m,从足够高的原点O沿x轴正向水平抛出,从A点进入电场区域时速度与水平方向夹角θ=30°,最后从C点离开电场区域,其运动的轨迹如图所示,B点是小球在电场中向右运动的最远点,B点的横坐标xB=3L。小球可视为质点,电荷量始终不变,重力加速度为g,不计空气阻力。求:
(1)小球在OA段与在AB段运动的时间之比;
(2)小球从原点O抛出时的初速度大小;
(3)小球过B点时的动能;
(4)小球在电场中运动的最小动能与最大动能之比。
培优拔高练
12.(12分)研究颗粒碰撞荷电特性装置的简化图如图所示。两块水平绝缘平板与两块竖直的平行金属平板相接,金属平板之间接高压电源产生匀强电场。一带电颗粒从上方绝缘平板左端A点处,由静止开始向右下方运动,与下方绝缘平板在B点处碰撞,碰撞时电荷量改变。反弹后离开下方绝缘平板瞬间,颗粒的速度与所受合力垂直,且水平分速度与碰前瞬间相同,竖直分速度大小变为碰前瞬间的k倍(kd-l时颗粒会打在右侧金属平板,
此时电场力对它做的功W=Eql+EQ(d-l)=mgl2h+kmghd-ll。