2024年高考物理解答题专项：静电场中的能量（拔高篇）（有详解）

中小学教育资源及组卷应用平台 2024年高考物理解答题专项：静电场中的能量（拔高篇） 1． 两平行金属板水平正对放置，板长L、两板间距离为d，以B板中线右端点为原点、中线为x轴建立如图中所示坐标系。在的区域存在垂直xOy平面的匀强电场，以z轴正方向为电场正方向，其场强随时间变化如图乙所示。A板中线最左端有一粒子发射源，可沿竖直平面内特定方向发射粒子，已知粒子电荷量为、质量为m，不计重力。当A、B两板加上某电压时，粒子恰能从y轴上的C点以速度沿平行于x轴正方向进入的区域。已知，粒子到达C点计为时刻，不计电场的边缘效应。求： （1）A、B两板所加的电压U； （2）当，该粒子的速度大小； （3）从0时刻起，该粒子动能最大时的位置坐标。 2． 双聚焦分析器是一种能同时实现速度聚焦和方向聚焦的质谱仪，其模型图如图1所示，原理图如图2所示。如图2，加速电场的电压为U，电场分析器中有指向圆心O的辐射状电场，磁场分析器中有垂直纸面的匀强磁场。若质量为m、电荷量为+q的离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，进入辐射状电场，恰好沿着半径为R的圆弧轨迹通过电场区域后，垂直磁场左边界从P点进入圆心为O1的四分之一圆形磁场区域，PO1=d，之后垂直磁场下边界O1O2从K点射出并进入检测器，检测器可在O1M和O2N之间左右移动且与磁场下边界的距离恒等于0.5d。 （1）求电场分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小； （2）求磁场区域磁感应强度B； （3）若两种不同离子，经过电场分析器和磁场分析器后，分别打到M和N点，且探测器在M点和N点接收到的两种离子离开O1O2时速度方向与O1O2所夹锐角相同，求探测器在M点和N点接收到的两种离子比荷之比。 3．如图甲所示，在平面直角坐标系xOy的y轴左侧有沿y轴正方向的匀强电场，在y轴的右侧与平行于y轴的屏之间有垂直坐标平面向外的匀强磁场I，磁场的磁感应强度大小为B0，在电场中坐标为（L，0.5L）的P点，以大小为v0的初速度沿x轴正方向射出一质量为m、电量为q的带正电的粒子，粒子刚好从坐标原点O进入磁场并恰好打在屏上的Q点，Q点在x轴上。粒子重力不计。求： 甲 乙 （1）匀强电场的电场强度大小； （2）y轴到屏间的距离为多少； （3）若在磁场I中再加一个匀强磁场II，磁场II的方向垂直于坐标平面向里，其大小随时间变化如图乙所示，，若粒子从P点射出后在t=0时刻进入磁场，则粒子最终打在屏上的位置离x轴的距离为多少。 4．如图所示，质量为带电量为的粒子由轴上点以水平射入第一象限，第一象限存在沿着轴正方向的匀强电场大小未知，粒子经过轴上的进入第四象限，第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，粒子由轴上点图中未画出垂直轴离开磁场，进入第三象限，第三象限存在沿着轴负方向的匀强电场，场强大小为，粒子在第三象限中运动至点图中未画出速度为零，不计粒子重力，求： （1）比值大小； （2）粒子由点运动至点的时间； （3）点的位置坐标。 5．如图，直角坐标系xOy中，在第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场；在第三、第四象限内分别有方向垂直于坐标平面向里和向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从y轴上P点（0、h）以初速度v0垂直于y轴射入电场，再经x轴上的Q点沿与x轴正方向成45°角进入磁场。粒子重力不计。 （1）求匀强电场的场强大小E； （2）要使粒子能够进入第三象限，求第四象限内磁感应强度B的大小范围； （3）若第四象限内磁感应强度大小为，第三象限内磁感应强度大小为，且第三、第四象限的磁场在y=-L（L>2h）处存在一条与x轴平行的下边界MN（图中未画出），则要使粒子能够垂直边界MN飞出磁场，求L的可能取值。 6．如图所示，在平面直角坐标系中，第象限内有沿轴负向的匀强电场，电场强度的大小为，第象限内有垂 ... ...