2019高考物理二轮复习专题四电场和磁场1_4_8电场及带电粒子在电场中的运动训练.docx

1-4-8 电场及带电粒子在电场中的运动课时强化训练1(2018山西五市联考)(多选)如图所示，带电粒子在匀强电场中以初速度v0沿曲线从M运动到N(不计粒子的重力)，这时突然使电场方向反向而大小不变。在新的电场中，带电粒子以后的运动情况(图中三条虚线在N点都与MN相切)，下列说法正确的是()A可能沿曲线运动且电势能减小B可能沿曲线运动且电势能增大C可能沿直线运动且电势能不变D可能沿曲线运动且电势能增大解析 粒子在由M到N的过程中，所受到的电场力指向轨迹弯曲的内侧，则电场反向后，其所受电场力也反向，可知电场反向后其可能沿曲线运动，选项C、D错误。在由M到N过程中电场力与v的夹角可能为锐角，还可能为钝角，不确定，同样电场反向后两者的夹角也不确定，则电场力可能做负功，还可能做正功，电势能可能增加，还可能减少，则选项A、B正确。答案 AB2(2018河北石家庄质检)(多选)如图所示，正方形ABCD的四个顶点各固定一个点电荷，所带电荷量分别为q、q、q、q，E、F、O分别为AB、BC及AC的中点。下列说法正确的是()AE点电势低于F点电势BF点电势等于E点电势CE点电场强度与F点电场强度相同DF点电场强度大于O点电场强度解析 根据对称性可知，E、F两点电势相等，则A项错误，B项正确。根据对称性及场强的叠加原理可知，E点和F点电场强度大小相等而方向不同，O点的电场强度为零，F点的电场强度大于零，则C项错误，D项正确。答案 BD3(2018山东菏泽一模)如图所示为某电场中x轴上电势随x变化的图像，一个带电粒子仅受电场力作用在x0处由静止释放沿x轴正向运动，且以一定的速度通过xx2处，则下列说法正确的是()Ax1和x2处的电场强度均为零Bx1和x2之间的场强方向不变C粒子从x0到xx2过程中，电势能先增大后减小D粒子从x0到xx2过程中，加速度先减小后增大解析 -x图像中斜率表示场强，斜率的绝对值的大小表示场强的大小，斜率的正负表示场强的方向，题图中x1和x2之间的场强大小先减小后增大，场强方向先沿负方向后沿正方向，A、B项错误；粒子由x0处由静止沿x轴正向运动，表明粒子运动方向与电场力方向同向，则从x0到xx2的过程中，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，C项错误；因从x0到xx2过程中，电场强度先减小后增大，故粒子的加速度先减小后增大，D项正确。答案 D4(2018天津理综)如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为M、N，粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是()AvMvN，aMaNBvMvN，MNCMN，EpMEPNDaMaN，EpMEpN解析 由粒子的轨迹知电场力的方向偏向右，因粒子带负电，故电场线方向偏向左，由沿电场线方向电势降低，可知NM，EpMEpN。N点电场线比M点密，故场强EMEN，由加速度a知aMvN。综上所述，选项D正确。答案 D规律总结 带电粒子在电场中做曲线运动的定性判断带电粒子在电场中做曲线运动时受力指向轨迹的凹侧，电场力的方向沿电场线的切线方向；根据速度方向为轨迹的切线方向，并由力和速度方向的夹角判断做功情况，从而确定动能、电势能等物理量的大小关系。5(2018北京理综)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是()A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 带电玻璃棒接触a板，a板会带上同种电荷，同时b板上会感应出异种电荷，故A正确；静电计指针张角反映电容器两板间电压，将b板上移，正对面积S减小，电容C减小，板间电压U增大，故指针张角变大，B错；插入有机玻璃板，相对介电常数r增大，电容C增大，板间电压U减小，指针张角变小，C错；只增加极板带电量Q，板间电压U增大，但电容保持不变，故D错。答案 A6(2018山西太原一模)如图是静电喷漆的工作原理图。工作时，喷枪部分接高压电源负极，工件接正极，喷枪的端部与工件之间就形成静电场，从喷枪喷出的涂料微粒在电场中运动到工件，并被吸附在工件表面。图中画出了部分微粒的轨迹，设微粒被喷出后只受静电力作用，则()A微粒的运动轨迹显示的是电场线的分布情况B微粒向工件运动的过程中所受电场力先减小后增大C在向工件运动的过程中，微粒的动能逐渐减小D在向工件运动的过程中，微粒的电势能逐渐增大解析 因为涂料微粒有初速度，初速度和电场力不一定方向相同，故涂料微粒不一定沿电场线运动，故A错误；由题知，工件带正电，涂料微粒带负电，根据异种电荷电场的分布可以知道，微粒向工件运动的过程中所受电场力先减小后增大，故B正确；涂料微粒所受的电场力方向大致向左，其位移方向大致向左，则电场力对涂料微粒做正功，其动能增大，电势能减小，故C、D错误。答案 B7(2018广东四校联考)(多选)如图所示，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()A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正确；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 ACD8(2018湖北四地七校联盟联考)(多选)如图所示，两个带等量正电的点电荷分别位于x轴上的P、Q两点，其位置关于坐标原点O对称，圆弧曲线是一个以O点为圆心的半圆，c点为半圆与y轴的交点，a、b两点为一平行于x轴的直线与半圆的交点，下列说法正确的是()Aa、b两点的场强相同Ba、b两点的电势相同C将一个正电荷q沿着圆弧从a点经c点移到b点，电势能先增加后减小D将一个正电荷q放在半圆上任一点，两电荷对q的作用力大小分别是F1、F2，则为一定值解析 等量同种正电荷电场线和等势面的分布图如图所示。电场强度的方向沿电场线的切线方向，由图可以知道，a、b两点的场强大小相等、方向不同，则场强不同，故A错误；根据等量同种正电荷的电场分布的对称性知，a点的电势等于b点的电势，故B正确；将一个正电荷q沿着圆弧从a点经c点移到b点，电场力先做正功，后做负功，故电势能先减小后增加，故C错误；设半圆直径为d，将一个正电荷q放在半圆上任一点，设该点到P的距离为r1，到Q的距离为r2，两等量点电荷的电荷量均为Q，则由勾股定理得：rrd2，两电荷对q的作用力大小分别是F1、F2，则由库仑定律得：F1，F2，所以，为定值，故D正确。答案 BD思路点拨 根据等量同种电荷的电场线和等势面分布图，可以大致知道各点的电势高低和场强大小；由电场力做功情况可以知道电势能的变化情况；根据库仑定律推导的值。9(2018安徽六校二联)某静电场在x轴上各点的电势随坐标x的分布图像如图。x轴上A、O、B三点的电势值分别为A、O、B，电场强度沿x轴方向的分量大小分别为EAx、EOx、EBx，电子在A、O、B三点的电势能分别为EpA、EpO、EpB。下列判断正确的是()AOBABEOxEBxEAxCEpOEpBEpADEpOEpAEpOEpB解析 由图像可知三点的电势大小关系为ABO，故A项错误。电势变化越快的地方电场强度越大，图中三点的电场强度关系为EAxEBxEOx，故B项正确。因为电子带负电，又知负电荷在电势越高处电势能越低，则有EpAEpBEpO，C项错误。结合题图分析可知EpOEpAEpOEpB，故D项错误。答案 B10半径为R，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场；场强大小沿半径分布如图所示，图中E0已知，E-r曲线下OR部分的面积等于R2R部分的面积。(1)写出E-r曲线下面积的单位；(2)已知带电球在rR处的场强EkQ/r2，式中k为静电力常量，该均匀带电球所带的电荷量Q为多大？(3)求球心与球表面间的电势差U；(4)质量为m、电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处？解析 (1)题中图像纵坐标表示场强，横坐标表示距离，类比v-t图像，可得E-r曲线下面积表示电势差，单位是V(Nm/C)。(2)根据题意，把rR，EE0代入Ek，得Q。(3)由(1)可知E-r曲线下面积表示电势差，所以球心与球面间的电势差URE0。(4)根据题意知，OR部分的面积等于R2R部分的面积，即UR2RURE0。负电荷从球面处到2R处，根据动能定理有UR2Rq0mv，解得v0 。答案 (1)V(Nm/C)(2)(3)RE0(4) 11(2018湖北宜昌调研)如图甲所示，两水平金属板A、B间的距离为d，极板长为l，A、B右端有一竖直放置的荧光屏，荧光屏距A、B右端的距离为0.7l。A、B两板间加上如图乙所示的方波形电压，电压的正向值为U0，反向值也为U0，A、B间的电场可看做匀强电场，且两板外无电场。现有质量为m、电荷量为e(重力不计)的电子束，以速度v0沿A、B两板间的中心线OO射入两板间的偏转电场，所有电子均能通过偏转电场，最后打在荧光屏上。(1)求电子通过偏转电场的时间t0；(2)若UAB的周期Tt0，求从OO上方飞出偏转电场的电子在飞出时离OO的最大距离；(3)若UAB的周期T2t0，求电子击中荧光屏上O点时的速率。解析 (1)电子在水平方向做匀速运动有：v0t0l解得t0(2)当Tt0时，t0时刻进入偏转电场的电子向上侧移距离最大设最大距离为ym，加速度大小为a，则有：ym2aa解得最大距离ym(3)当T2t0时，电子要到达O点在电场中必须在竖直方向上先加速后减速再反向加速，并且加速度大小相等，离开电场后竖直方向上匀速，从O到O的整个过程向上的位移和向下的位移大小相等。设向上加速时间为t，则在竖直方向上有：y上2a(t)2y下a(t02t)2a(t02t)要到达O点，则有y上y下解得：t0.4t0，另一解：t3t0舍去所以到达O点的电子在竖直方向上的速度大小为vya(t02t)到达荧光屏上O点的电子的速率为v解得电子击中荧光屏上O点时的速率：v答案 (1)(2)(3) 12(2018滕州期末)如图所示，相距2L的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场，其中PS下方的电场E1的场强方向竖直向上，PS上方的电场E2的场强方向竖直向下，在电场左边界AB上宽为L的PQ区域内，连续分布着电量为q、质量为m的粒子。从某时刻起由Q到P点间的带电粒子，依次以相同的初速度v0沿水平方向垂直射入匀强电场E1中，若从Q点射入的粒子，通过PS上的某点R进入匀强电场E2后从CD边上的M点水平射出，其轨迹如图，若MS两点的距离为。不计粒子的重力及它们间的相互作用。求：(1)电场强度E1与E2的大小；(2)在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能垂直于CD边水平射出，这些入射点到P点的距离有什么规律？解析 (1)设粒子由Q到R及R到M点的时间分别为t1与t2，到达R时竖直速度为vy，