高考物理一轮总复习课时冲关二十七链接高考7电场中的力电综合问题（含解析）新人教版.docx

电场中的力电综合问题 A级基础练1如图所示，高为h的固定光滑绝缘斜面，倾角53，将其置于水平向右的匀强电场中，现将一带正电的物块(可视为质点)从斜面顶端由静止释放，其所受的电场力是重力的倍，重力加速度为g，则物块落地的速度大小为( )A2B2C2 D.解析：D对物块受力分析知， 物块不沿斜面下滑， 离开斜面后沿重力、 电场力合力的方向运动，F合mg，xh，由动能定理得F合xmv2，解得v.2如图所示，一质量为m、带电荷量为q的粒子，以初速度v0从a点竖直向上射入匀强电场中，匀强电场方向水平向右粒子通过电场中的b点时，速率为2v0，方向与电场方向一致，则a、b两点间的电势差为() A. B.C. D.解析：C由题意可知，粒子受重力和水平方向的电场力作用，由加速度定义av/t，可得加速度的大小ax2ay2g，由牛顿第二定律可知，qE2mg，水平位移xv0t，竖直位移yv0t/2，即x2y，因此电场力做功W1qExqUab，重力做功W2mgyW1/4，由动能定理得：W1W2m(2v0)2mv，解得：Uab.3空间某区域内存在着电场，电场线在竖直平面上的分布如图所示一个质量为m、电荷量为q的带电小球在该电场中运动，小球经过A点时的速度大小为v1，方向水平向右；运动至B点时的速度大小为v2，运动方向与水平方向之间的夹角为，A、B两点间的高度差为h、水平距离为s，则以下判断正确的是()AA、B两点的电场强度和电势关系为EAEB、Av1，则电场力一定做正功CA、B两点间的电势差为(vv)D小球从A点运动到B点的过程中电场力做的功为mvmvmgh解析：D由电场线的方向和疏密可知A点电场强度小于B点，但A点电势高于B点，A错误若v2v1说明合外力对小球做正功，但电场力不一定做正功，B错误由于有重力做功，A、B两点间电势差不是(vv)，C错误小球从A点运动到B点过程中由动能定理得W电mghmvmv，所以W电mvmvmgh，D正确4如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b.不计空气阻力，则下列说法正确的是( )A小球带负电B电场力跟重力平衡C小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减小D小球在运动过程中机械能守恒解析：B由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动，所以重力与电场力的合力为0，电场力方向竖直向上，小球带正电，A错，B对；从ab，电场力做负功，电势能增大，C错；由于有电场力做功，机械能不守恒，D错5如图所示，MPQO为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E，ACB为光滑固定的半圆形轨道，轨道半径为R，A、B为圆水平直径的两个端点，AC为圆弧一个质量为m，电荷量为q的带电小球，从A点正上方高为H处由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道不计空气阻力及一切能量损失，关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是( )A小球一定能从B点离开轨道B小球在AC部分可能做匀速圆周运动C若小球能从B点离开，上升的高度一定等于HD小球到达C点的速度可能为零解析：B若电场力大于重力，则有可能不从B点离开轨道，选项A错误；若电场力等于重力，小球在AC部分做匀速圆周运动，选项B正确；因电场力做负功，则机械能损失，上升的高度一定小于H，选项C错误；由圆周运动知识可知，若小球到达C点的速度为零，则在此之前就已脱轨了，选项D错误6(2019安阳模拟)如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为mg，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g.(1)若滑块从水平轨道上距离B点s3R的A点由静止释放，求滑块到达与圆心O等高的C点时，受到轨道的作用力大小(2)改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度的大小解析：(1)设滑块到达B点时的速度为v，由动能定理有Eqsmgsmv2而：qE解得：v 设滑块到达C点时速度为vC，受到轨道的作用力大小为F，则EqRmgRmvmv2得：vC由水平方向合外力提供向心力得：FEqm解得：Fmg.(2)要使滑块恰好始终沿轨道滑行，则滑至圆轨道DG间某点，由电场力和重力的合力提供向心力，此时的速度最小(设为vmin)，则有：m解得：vmin.答案：(1)mg(2)B级能力练7如图所示，一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E、区域足够大的匀强电场中，以初速度v0沿ON在竖直面内做匀变速直线运动ON与水平面的夹角为30，重力加速度为g，且mgEq，则()A电场方向竖直向上B小球运动的加速度大小为2gC小球上升的最大高度为D若小球在初始位置的电势能为零，则小球电势能的最大值为解析：D由于带电小球在竖直面内做匀变速直线运动，其合力沿ON方向，而mgqE，由三角形定则，可知电场方向与ON方向成120角，A错误；由图中几何关系可知，其合力为mg，由牛顿第二定律可知ag，方向与初速度方向相反，B错误；设带电小球上升的最大高度为h，由动能定理可得：mg2h0mv，解得：h，C错误；电场力做负功，带电小球的电势能变大，当带电小球速度为零时，其电势能最大，则EpqE2hcos 120qEhmg，D正确8(多选)图甲中的直线为一静电场中的电场线，一不计重力的带负电粒子从电场线上的M点沿电场线运动至N点，假设粒子仅受电场力作用，图乙描述了该粒子速度的平方随其位移的变化规律，则()A粒子在M点所受的电场力等于在N点所受的电场力B该电场线上的电场方向由N点指向M点C粒子由M点向N点运动的过程中，电场力做负功D粒子在N点的电势能大于在M点的电势能解析：AB由运动学公式vv2ax可知，v2x图象的斜率为2a，即粒子受到的电场力大小不变，选项A正确；从M点到N点粒子的动能变大，电场力做正功，粒子电势能变小，由M点至N点电场线上的电势升高，则电场线上的电场方向由N点指向M点，选项B正确，C、D错误9(2019湖北八校联考)(多选)如图所示，在竖直平面内xOy坐标系中分布着与水平方向成45角的匀强电场，将一质量为m、带电荷量为q的小球，以某一初速度从O点竖直向上抛出，它的轨迹恰好满足抛物线方程xky2，且小球通过点P.已知重力加速度为g，则( )A电场强度的大小为B小球初速度的大小为 C小球通过点P时的动能为D小球从O点运动到P点的过程中，电势能减少解析：BC小球做类平抛运动，则电场力与重力的合力沿x轴正方向，qEmg，电场强度的大小为E，A错误；F合mgma，所以ag，由类平抛运动规律有v0t，gt2，得小球初速度大小v0 ，B正确；由P点的坐标分析可知，所以小球通过点P时的动能为mv2m(vv)，C正确；小球从O到P过程中电势能减少，且减少的电势能等于电场力做的功，即WqE，D错误10(2019辽宁省三校高三第三次调研考试)如图所示，矩形区域PQNM内存在平行于纸面的匀强电场，一质量为m2.01011kg、电荷量为q1.0105 C的带正电粒子(重力不计)从a点以v11104 m/s的初速度垂直于PQ进入电场，最终从MN边界的b点以与水平边界MN成30角斜向右上方的方向射出，射出电场时的速度v22104 m/s，已知MP20 cm、MN80 cm，取a点电势为零，如果以a点为坐标原点O，沿PQ方向建立x轴，则粒子从a点运动到b点的过程中，电场的电场强度E、电势、粒子的速度v、电势能Ep随x的变化图象正确的是( )解析：D因为规定a点电势为零，粒子进入电场后做类平抛运动，根据电场力做功与电势能的变化的关系，有qExEp0Ep，故EpqEx，故选项D正确；因为匀强电场中的电场强度处处相等，故选项A错误；因为粒子离开电场时的速度v22v1，电场的方向水平向右，沿电场线的方向电势降低，故选项B错误；粒子在电场中运动的过程中，由动能定理可知，qExmv2mv，所以v与x不是线性关系，选项C错误11(2019安徽宿州一模)(多选)如图所示，两带电平行金属板水平放置，板长为L，距离右端L处有一竖直放置的光屏M.一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v0从两板中央射入板间，最后垂直打在M屏上，重力加速度为g.则下列结论正确的是()A板间电场强度大小为B板间电场强度大小为C粒子在竖直方向上经过的总路程为D粒子在板内做匀变速直线运动解析：BC带电粒子能垂直打在屏上，说明一定要考虑粒子的重力，粒子在水平方向做匀速直线运动，在板内和板外的运动时间相同，在板间，竖直方向受向上的电场力和向下的重力，加速度向上，射出电场时，速度斜向上；在板外，仅受重力，竖直方向做速度竖直向上、加速度竖直向下且大小为g的匀减速直线运动，到达屏时，竖直分速度减为零，在竖直方向，在板间和板外，两过程具有对称性，所以板间的加速度ag，即Eqmgma，即Eq2mg，场强大小为E，粒子在板内和板外均做匀变速曲线运动，A、D错误，B正确粒子在竖直方向经过的总路程sgt22，t，解得s，C正确12如图所示，光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接，在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场，现有一质量为m、电荷量为q的小球从水平轨道上A点由静止释放，小球运动到C点离开圆轨道后，经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方，小球可视为质点，小球运动到C点之前电荷量保持不变，经过C点后电荷量立即变为零)已知A、B间距离为2R，重力加速度为g，在上述运动过程中，求：(1)电场强度E的大小；(2)小球在圆轨道上运动时的最大速率；(3)小球对圆轨道的最大压力的大小解析：(1)设小球过C点时速度大小为vC，小球从A到C由动能定理知qE3Rmg2Rmv小球离开C点后做平抛运动到P点，有Rgt22RvCt联立解得E.(2)设小球运动到圆轨道D点时速度最大，设最大速度为v，此时OD与竖直线OB夹角设为，小球从A点运动到D点的过程，根据动能定理知qE(2RRsin )mgR(