十一、带电粒子在电场中的运动1、(2020·天津市普通高中学业水平等级考试)多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q，不计离子重力。（1）求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间；（2）反射区加上电场，电场强度大小为E，求离子能进入反射区的最大距离x；（3）已知质量为的离子总飞行时间为，待测离子的总飞行时间为，两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量。2、(2020·山东省烟台市一模)如如图所示，有一固定在水平面的平直轨道，该轨道由白色轨道和黑色轨道交替排列并平滑连接而成。各段轨道的编号已在图中标出。仅黑色轨道处在竖直向上的匀强电场中，一不带电的小滑块A静止在第1段轨道的最左端，绝缘带电小滑块B静止在第1段轨道的最右端。某时刻给小滑块A施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始沿轨道向右运动，小滑块A运动到与小滑块B碰撞前瞬间撤去小滑块A所受水平恒力。滑块A、B碰撞时间极短，碰后粘在一起沿轨道向右运动。已知白色轨道和黑色轨道各段的长度均为L＝0.10m，匀强电场的电场强度的大小E＝1.0×104N/C；滑块A、B的质量均为m＝0.010kg，滑块A、B与轨道间的动摩擦因数处处相等，均为μ＝0.40，绝缘滑块B所带电荷量q＝＋1.0×10－5C，小滑块A与小滑块B碰撞前瞬间的速度大小v＝6.0m/s。A、B均可视为质点(忽略它们的尺寸大小)，且不计A、B间的静电力。在A、B粘在一起沿轨道向右运动过程中电荷量保持不变，取重力加速度g＝10m/s2。(1)求F的大小；(2)碰撞过程中滑块B对滑块A的冲量；(3)若A和B最终停在轨道上编号为k的一段，求k的数值。3、(2021·北京市朝阳区高三(上)期末)如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。已知电子的质量是m，电荷量为e，在xOy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场区域Ⅰ和Ⅱ，两电场区域的边界均是边长为L的正方形(不计电子所受重力)。(1)在AB边的中点处由静止释放电子，求电子在ABCD区域内运动经历的时间和电子离开ABCD区域的位置坐标；(2)在电场区域Ⅰ内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角D处离开，求所有释放点的位置。4、（2021年1月江苏省新高考适应性考试）14.我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为v的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。(1)求光电子到达A时的最大动能Ekm；(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I。5、(2020·高考全国卷Ⅰ)在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q(q>0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ＝60°。运动中粒子仅受电场力作用。(1)求电场强度的大小；(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？6、(2021·江苏南京市重点中学质量检测)如图所示，在xOy平面内，有沿x轴正方向的匀强电场(图中未画出)，一质量为m、电荷量为＋q的粒子从O点沿y轴正方向以某一速度射入电场，A、B为其运动轨迹上的两点，且对应的横坐标xB－xA＝L，已知该粒子在A点的速度大小为v，方向与电场方向的夹角为60°，当...