2019届高考物理二轮复习专题三电场和磁场第1讲电场及带电粒子在电场中的运动课时检测.docx

第一部分专题三第1讲电场及带电粒子在电场中的运动一、单项选择题1(2018湖北联考)下列说法正确的是A带电粒子仅在电场力的作用下一定做匀变速运动B带电粒子仅在电场力的作用下运动时，动能一定增加C电场力做正功，带电粒子的电势一定降低D电场力做正功，带电粒子的电势能一定减少解析只有电场是匀强电场时，带电粒子仅在电场力的作用下做匀变速运动，A错误；如果电场力做负功，则动能减小，B错误；电场力做正功，电势能一定减小，负电荷从低电势向高电势运动，故C错误，D正确。答案D2研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图3115所示。下列说法正确的是图3115A实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电B实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大解析实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，则a板带电，由静电感应，在b板上感应出与a板电性相反的电荷，故选项A正确；实验中，只将电容器b板向上平移，正对面积S变小，由C，可知电容C变小，由C可知，Q不变，U变大，因此静电计指针的张角变大，选项B错误；实验中，只将极板间插入有机玻璃板，相对介电常数r变大，由C，可知电容C变大，由C可知，Q不变，U变小，静电计指针的张角变小，选项C错误；实验中，只增加极板带电量，电容C不变，由C，可知静电计指针的张角变大，故选项D错误。答案A3(2018浙江选考)一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以v0做直线运动，其vt图像如图3116所示。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是图3116AA、B、C三点的电势关系为BACBA、B、C三点的场强大小关系为ECEBEAC粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少D粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功解析由题图可知，带电粒子在0t0时间内做减速运动，电场力做负功，电势能增加：在t03t0时间内反方向做加速运动，电场力做正功，电势能减少，则选项C正确，D错误；由于不知道带电粒子的电性，故无法判断电势的高低，则选项A错误；题图中的斜率表示粒子的加速度，即a，可知A、B、C三点中B点的场强最大，故选项B错误。答案C4.某位移式传感器的原理示意图如图3117所示，E为电源，R为电阻，平行金属板A、B和介质P构成电容器，当可移动介质P向左匀速移出的过程中图3117A电容器的电容变大B电容器的电荷量保持不变CM点的电势比N点的电势低D流过电阻R的电流方向从M到N解析当可移动介质P向左匀速移出的过程中，介电常数减小，电容器电容变小，选项A错误；电容器的电压等于电源电动势不变，电荷量QCU减小，选项B错误；电容器放电，电流方向为MRN，M点的电势比N点的电势高，选项C错误，D正确。答案D5(2018河南六市一联)在真空中A、B两点分别放有异种点电荷Q和2Q，以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径acbd，如图3118所示，则下列说法正确的是图3118A场强大小关系有EaEb、EcEdB电势高低关系有ab、cdC将一负点电荷沿圆弧由a运动到b的过程中电场力做正功D将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能始终不变解析对比等量异种点电荷的电场分布可知，题图中场强大小关系有EbEa，EcEd，A项错误。由沿着电场线方向电势逐渐降低可知，ab，再由对称性可知cd，B错误。因ab，将一负点电荷沿圆弧由a运动到b的过程中电场力做正功，C项正确。因沿直线由c到d过程中电势先升高再降低，所以将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能先增大后减小，D项错误。答案C二、多项选择题6如图3119所示，在两等量异种点电荷连线上有c、O、f三点，虚线所在的曲线M、L、K分别表示过c、O、f三点的等势面，一不计重力的带负电粒子，从a点射入电场，只在电场力作用下沿abcde运动，其轨迹关于两点电荷连线对称，如图中实线所示：a、b、c、d、e为轨迹与各等势面的交点，则下列说法中正确的有图3119A各等势线的电势大小关系为KLMBa点与b点的电场强度相同C粒子在a点与e点的加速度大小相等D粒子在c点的电势能大于在e点的电势能解析由曲线运动的特点可以知道粒子在c点受到向左的电场力，又粒子带负电，则知过c点的电场线方向向右，根据等量异种点电荷电场的特点知正点电荷在虚线K的左边，负点电荷在虚线M的右边，因此KLM，选项A错误；a点与b点的电场强度大小不一定相等，而且方向不同，选项B错误；a点与e点的电场强度大小相等，粒子在这两点所受电场力大小相等，所以加速度大小相等，选项C正确；粒子从c点到e点，电场力做正功，故粒子在c点的电势能大于在e点的电势能，选项D正确。答案CD7如图3120所示，在竖直平面内的直角坐标系xOy中，长为L的细绳一端固定于点A，另一端系一带正电的小球。现在y轴正半轴上某处B固定一钉子，再将细绳拉至水平位置，由静止释放小球使细绳碰到钉子后小球能绕钉子转动。已知整个空间存在竖直向上的匀强电场，电场强度为。则图3120A小球一定能绕B做完整的圆周运动B当yB时小球能做完整的圆周运动C当yB时小球能做完整的圆周运动D若小球恰好能做完整的圆周运动，则绳能承受的拉力至少为6mg解析设小球恰能绕钉子做完整的圆周运动的半径为R，在圆周运动的最低点速度为v下，由动能定理有(Eqmg)(L2R)mv，由牛顿第二定律有Eqmgm，解得RL，此时B点纵坐标yBLLL，只有当RL时小球可做完整的圆周运动。当yB时，LLL，小球不能做完整的圆周运动，B项正确，A、C项错误。小球恰能做完整的圆周运动时，小球在最高点时绳的拉力最大，则有TmgEqm，(Eqmg)Lmv，解得T6mg，则D项正确。答案BD8如图3121甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向源源不断地射入电场，粒子射入电场时的初动能均为Ek0。已知t0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场。则图3121A所有粒子都不会打到两极板上B所有粒子最终都垂直电场方向射出电场C运动过程中所有粒子的最大动能不可能超过2Ek0D只有tn(n0,1,2，)时刻射入电场的粒子才能垂直电场方向射出电场解析由t0时刻射入电场的粒子刚好沿上板右边缘垂直电场方向射出电场可知，粒子射出电场的时间间隔为周期T的整数倍，此时粒子的偏转位移最大，A正确。在竖直方向上，粒子做匀加速运动与匀减速运动的时间相同，最终竖直速度为零，故所有粒子最终都垂直电场方向射出，B正确，D错误。t0时刻射入的粒子在竖直方向加速时间最长，故t时刻它达到所有粒子的最大动能，设此时粒子水平位移为，则竖直位移为，对应的位移偏角的正切值tan ，由速度偏角正切值tan 2tan 可得45，那么vyv0，则有最大动能Ekmmvmv2Ek0，C正确。答案ABC三、计算题9(2018北京理综)静电场可以用电场线和等势面形象描述。a请根据电场强度的定义和库仑定律推导出点电荷Q的场强表达式；b点电荷的电场线和等势面分布如图3122所示，等势面S1、S2到点电荷的距离分别为r1、r2。我们知道，电场线的疏密反映了空间区域电场强度的大小。请计算S1、S2上单位面积通过的电场线条数之比N1/N2。图3122解析a在距Q为r的位置放一电荷量为q的检验电荷。根据库仑定律，检验电荷受到的电场力Fk根据电场强度的定义E得Ekb穿过两等势面单位面积上的电场线条数之比。答案见解析10.如图3123所示，一静止的电子经过电压为U的电场加速后，立即射入竖直的偏转匀强电场中，射入方向与电场线垂直，射入点为A，最终电子从电场的B点经过。已知偏转电场的电场强度大小为E，方向如图所示，电子的质量为m，电荷量为e，重力不计。求：图3123(1)电子进入偏转电场时的速度v0；(2)若将加速电场的电压提高为原来的2倍，电子仍从B点经过，则偏转电场的电场强度E变为原来的多少倍。解析(1)电子在电场中的加速，由动能定理得Uemv所以，v0(2)设电子的水平位移为x，电子的竖直偏移量为y，则有xv0tyat2Eema联立解得E根据题意可知x、y均不变，当U增大为原来的2倍，场强E也增大为原来的2倍。答案(1) (2)2倍11(2018豫东、豫北十所名校联考)如图3124甲所示，电子枪中炽热的金属丝可以发射初速度可视为零的电子，电子经小孔进入ab、cd两板间的加速电场，两板间的电压为U0，电子经加速后由cd板上的小孔水平进入水平放置的金属板AB、CD间，AB、CD两金属板关于ab、cd两板上小孔的连线对称，AB、CD两板的长度和两板间的距离均为l，距金属板AB、CD右边缘l处有一足够长的荧光屏。已知电子的质量为m、电荷量为e，不计电子重力和电子间的相互作用，由于电子穿过板间的时间极短，可以认为每个电子在板间运动过程中，两板间的电压恒定。图3124(1)求电子到达cd板时的速度大小v；(2)若AB、CD两板间电压u随时间t变化的关系如图乙所示，单位时间内从cd板射出的电子个数为N，电子打在荧光屏上形成一条亮线。求一个周期内电子能打到屏上偏转电压的范围；在问电压范围内试通过计算说明单位长度亮线上的电子个数是否相同；若相同，求一个周期内打到单位长度亮线上的电子个数n；若不相同，试通过计算说明电子在荧光屏上的分布规律。解析(1)电子在ab、cd两板间的加速电场内加速，根据动能定理有eU0mv2解得v(2)设电子在偏转电场中的运动时间为t1，偏转电压为u垂直电场方向有lvt1平行电场方向有yat此过程中电子的加速度大小a解得y当电子在偏转电场中的侧移量y时，由y，解得u2U0当偏转电压在2U02U0间时，射入的电子可打在荧光屏上电子出偏转电场后做匀速直线运动，速度的反向延长线过电子的偏转电场运动的水平位移的中点，如图所示由相似三角形可知，解得yu对于有电子打在荧光屏上的时间内，在任意t时间电压u的变化量u相等，打在荧光