《创新设计》2016年高考物理一轮复习教师word文档 随堂演练 x3-1-6-4.doc

第 4 课时 (小专题)电场中的功能关系及带电粒子在交变 电场中的运动 1(2014全国大纲卷，15)地球表面附近某区域存在大小为 150 N/C、方向竖直向下的电场。 一质量为 1.00104 kg、带电荷量为1.0010 7 C 的小球从静止释放，在电场区域内 下落 10.0 m。对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为( 重力加速度大小取 9.80 m/s2，忽略空气阻力 ) ( ) A1.5010 4 J 和 9.95103 J B1.5010 4 J 和 9.95103 J C1.5010 4 J 和 9.65103 J D1.5010 4 J 和 9.65103 J 解析 小球下落过程中，电场力做负功，电势能增加，增加的电势能 EpqEh1.0010 7 15010.0 J1.5010 4 J。 由动能定理知，动能的改变量为合外力做的功，则动能改变量 Ek(mgqE) h(1.0010 4 9.81.0010 7 150)10.0 J9.6510 3 J。 答案 D 2. (2014苏州市高三调研测试)如图 7 所示，绝缘杆两端固定带电小球 A 和 B，轻杆处于水 平向右的匀强电场中，不考虑两球之间的相互作用，初始时杆与电场线垂直。现将杆右 移，同时顺时针转过 90，发现 A、B 两球电势能之和不变。根据如图给出的位置关系， 下列说法正确的是 ( ) 图 7 AA 一定带正电，B 一定带负电 BA、B 两球所带电荷量的绝对值之比 qAq B12 CA 球电势能一定增加 D电场力对 A 球和 B 球做功相等 解析 电场力做功与路径无关，两个小球在杆右移后电势都变化，而两个小球组成的 系统的电势能之和不变，那么电场力对其中一个做正功，对另一个一定做负功，做功 的绝对值相同，两个小球一定带异种电荷，但不能准确判断每一个小球所带电荷的电 性，A、C、D 错误；由电势能变化之和为零得 EqBLEq A2L，即|q A| qB|12，B 正确。 答案 B 3.如图 8 所示，A、B 两金属板平行放置，在 t0 时刻将电子从 A 板附近由静止释放(电子 的重力忽略不计) 。分别在 A、B 两板间加上下列哪种电压时，有可能使电子到不了 B 板 ( ) 图 8 解析 加 A 图电压，电子从 A 板开始向 B 板做匀加速直线运动；加 B 图电压，电子开 始向 B 板做匀加速运动，再做加速度大小相同的匀减速运动，速度减为零后做反向匀 加速运动及匀减速运动，由对称性可知，电子将做周期性往复运动，所以电子有可能 到不了 B 板；加 C 图电压，电子先匀加速，再匀减速到静止，完成一个周期，所以电 子一直向 B 板运动，即电子一定能到达 B 板；加 D 图电压，电子的运动与 C 图情形相 同，只是加速度是变化的，所以电子也一直向 B 板运动，即电子一定能到达 B 板，综 上所述可知选项 B 正确。 答案 B 4.如图 9 所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点 O，用一根长度为 l0.40 m 的绝缘 细线把质量为 m0.20 kg、带有正电荷的金属小球悬挂在 O 点，小球静止在 B 点时细 线与竖直方向的夹角为 37。现将小球拉至位置 A 使细线水平后由静止释放，求： 图 9 (1)小球运动通过最低点 C 时的速度大小； (2)小球通过最低点 C 时细线对小球的拉力大小。(g 取 10 m/s2，sin 370.60，cos 37 0.80) 解析 (1)小球受到电场力 qE、重力 mg 和绳的拉力 FT 作用处于静止状态，根据共点力 平衡条件有 qEmgtan 37 mg 34 小球从 A 点运动到 C 点的过程，根据动能定理有 mglqEl mv 12 2C 解得小球通过 C 点时的速度 vC m/s。 2mg qElm 2 (2)设小球在最低点时细线对小球的拉力为 FT，根据牛顿第二定律有 FTmgm ，解 v2Cl 得 FT 3 N。 答案 (1) m/s (2)3 N2 5如图 10 甲所示，A 和 B 是真空中正对面积很大的平行金属板，O 是一个可以连续产生 粒子的粒子源，O 到 A、B 的距离都是 l。现在 A、B 之间加上电压，电压 UAB随时间变 化的规律如图乙所示。已知粒子源在交变电压的一个周期内可以均匀产生 300 个粒子， 粒子质量为 m、电荷量为q。这种粒子产生后，在电场力作用下从静止开始运动。设 粒子一旦碰到金属板，它就附在金属板上不再运动，且电荷量同时消失，不影响 A、B 板电势。不计粒子的重力，不考虑粒子之间的相互作用力。已知上述物理量 l0.6 m，U 01.210 3 V，T 1.210 2 s，m 510 10 kg，q1.010 7 C。 图 10 (1)在 t0 时刻产生的粒子，会在什么时刻到达哪个极板？ (2)在 t0 到 t 这段时间内哪个时刻产生的粒子刚好不能到达 A 板？ T2 (3)在 t0 到 t 这段时间内产生的粒子有多少个可到达 A 板？ T2 解析 (1)根据图乙可知，从 t0 时刻开始，A 板电势高于 B 板电势，粒子向 A 板运动。 因为 x 23.6 ml，所以粒子从 t0 时刻开始，一直加速到达 A 板。设粒子到 qU04lm(T2) 达 A 板的时间为 t，则 l t2 12qU02lm 解得 t 103 s。6 (2)在 0 时间内，粒子的加速度大小为 a1 210 5 m/s2 T2 qU02lm 在 T 时间内，粒子的加速度大小为 a2 410 5 m/s2 T2 2qU02lm 可知 a22a 1，若粒子在 0 时间内加速 t，再在 T 时间内减速 刚好不能到达 A T2 T2 t2 板，则 l a1t t 12 32 解得 t210 3 s 因为 610 3 s，所以在 0 时间里 4103 s 时刻产生的粒子刚好不能到达 A