高考物理一轮复习 考点通关练 强化训练6 电场及带电粒子在电场中的运动问题.doc

强化训练(6)电场及带电粒子在电场中的运动问题时间：60分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。在每小题给出的四个选项中，16小题只有一项符合题目要求，710题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1关于静电场，下列说法正确的是()a电势等于零的物体一定不带电b电场强度为零的点，电势一定为零c同一电场线上的各点，电势一定相等d负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加答案d解析零电势点的位置是人为选定的，与物体是否带电无关，a错误。电场强度与电势的大小之间无直接联系，b错误。沿电场线的方向电势是逐渐降低的，c错误。负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能一定增加，故d正确。2如图所示，图甲中电容器的两个极板和电源的两极相连，图乙中电容器充电后断开电源。在电容器的两个极板间用相同的悬线分别吊起完全相同的小球，小球静止时悬线和竖直方向的夹角均为，将两图中的右极板向右平移时，下列说法正确的是()a图甲中夹角减小，图乙中夹角增大b图甲中夹角减小，图乙中夹角不变c图甲中夹角不变，图乙中夹角不变d图甲中夹角减小，图乙中夹角减小答案b解析图甲中的电容器和电源相连，所以电容器两极板间的电压不变，当极板间的距离增大时，根据公式e可知，板间的电场强度减小，电场力减小，所以悬线和竖直方向的夹角将减小。当电容器充电后断开电源，电容器的极板所带的电荷量不变，根据平行板电容器的电容公式c，极板间的电压u，则极板间的电场强度e，当两个极板电荷量不变，距离改变时，场强与两板间距离无关，故图乙中夹角不变。综上分析，选项b正确。32016兰州诊断如图所示，一电子枪发射出的电子(初速度很小，可视为零)进入加速电场加速后，垂直射入偏转电场，射出后偏转位移为y，要使偏转位移增大，下列哪些措施是可行的(不考虑电子射出时碰到偏转电极板的情况)()a增大偏转电压ub增大加速电压u0c增大偏转极板间距离d将发射电子改成发射负离子答案a解析设偏转电极板长为l，极板间距为d，由qu0mv，t，yat2t2，得偏转位移y，增大偏转电压u，减小加速电压u0，减小偏转极板间距离，都可使偏转位移增大，选项a正确，b、c错误；由于偏转位移y与粒子质量和带电量无关，故将发射电子改成发射负离子，偏转位移不变，选项d错误。4. 2016合肥联考如图所示，正方体真空盒置于水平面上，它的abcd面与efgh面为金属板，其他面为绝缘材料。abcd面带正电，efgh面带负电。从小孔 p沿水平方向以相同速率射入三个质量相同的带正电液滴a、b、c，最后分别落在1、2、3三点，则下列说法正确的是()a三个液滴在真空盒中都做平抛运动b三个液滴的运动时间不一定相同c三个液滴落到底板时的速率相同d液滴c所带电荷量最多答案d解析三个液滴在水平方向受到电场力作用，水平方向不是匀速直线运动，所以选项a错误。由于三个液滴在竖直方向做自由落体运动，三个液滴的运动时间相同，选项b错误。三个液滴落到底板时竖直分速度相等，而水平分速度不相等，所以三个液滴到底板时的速率不相同，选项c错误。由于液滴c在水平方向位移最大，说明液滴c在水平方向加速度最大，所带电荷量最多，选项d正确。52017浙江金丽衢联考某空间区域有竖直方向的电场(图中只画出了一条电场线)，一个质量为m、电荷量为q的带正电物体，在电场中从a点由静止开始沿电场线竖直向下运动，不计一切阻力，运动过程中物体的机械能e与物体位移x的关系图象如图所示，由此可以判断()a物体所处的电场为非匀强电场，且场强不断减小，场强方向向下b物体所处的电场为匀强电场，场强方向向下c物体先做加速运动，后做匀速运动d物体做加速运动，且加速度不断增大答案d解析物体只受重力和电场力作用，ex图象中斜率的绝对值表示电场力的大小，斜率的绝对值逐渐减小，电场强度逐渐减小，由于机械能减小，电场力向上，物体带正电，场强方向向上，a、b错误；由于物体能从静止开始运动，电场力小于重力，向下的过程中电场力减小，则合力增大，加速度增大，速度增大，c错误，d正确。62016江西吉安一中期中如图甲所示，两个平行金属板p、q正对竖直放置，两板间加上如图乙所示的交变电压。t0时，q板比p板电势高u0，在两板的正中央m点有一电子在电场力作用下由静止开始运动(电子所受重力可忽略不计)，已知电子在04t0时间内未与两板相碰。则电子向左做减速运动的时间段是()a0t0 bt02t0 c2t03t0 d3t04t0答案d解析在0t0时间内，电子所受电场力方向向右，电子向右做匀加速直线运动，速度逐渐增大，a错误；在t02t0时间内，电子所受的电场力方向向左，电子向右做匀减速直线运动，t2t0时电子速度为零，b错误；在2t03t0时间内，电子向左做匀加速直线运动，c错误；在3t04t0时间内，电子向左做匀减速直线运动，t4t0时电子速度为零，d正确。72016辽宁沈阳二中测试在空间中水平面mn的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由mn上方的a点以一定初速度水平抛出，从b点进入电场，到达c点时速度方向恰好水平，a、b、c三点在同一直线上，且ab2bc，如图所示。由此可见 ()a电场力为3mgb小球带正电c小球从a到b与从b到c的运动时间相等d小球从a到b与从b到c的速度变化量的大小相等答案ad解析设ac与竖直方向的夹角为，对带电小球从a到c，电场力做负功，小球带负电，由动能定理知mgaccosqebccos0，解得电场力为qe3mg，a正确，b错误。小球在水平方向做匀速直线运动，从a到b的运动时间是从b到c的运动时间的2倍，c错误。小球在竖直方向先加速后减速到0，水平方向速度不变，故小球从a到b与从b到c的速度变化量的大小相等，d正确。8如图甲所示，真空中有一半径为r、电荷量为q的均匀带电球体，以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴。理论分析表明，x轴上各点的电场强度随x变化关系如图乙所示，则()ax2处电场强度和x1处的电场强度大小相等、方向相同b球内部的电场为匀强电场cx1、x2两点处的电势相同d假设将一个带正电的试探电荷沿x轴移动，则从x1移到r处电场力做的功大于从r移到x2处电场力做的功答案ad解析根据题图乙所示的x轴上各点的电场强度随x变化关系知，x2处电场强度和x1处的电场强度大小相等、方向相同，球内部的电场为非匀强电场，选项a正确，b错误；由图象可知，电场线一定从圆心指向无穷远处，沿电场线方向电势降低，所以x1点处的电势大于x2点处的电势，选项c错误；根据ued可知，图象与坐标轴所围面积表示电势差，ux1rurx2则从x1移到r处电场力做的功大于从r移到x2处电场力做的功，选项d正确。9. 2017长春模拟如图所示，在正方形abcd区域内有平行于ab边的匀强电场，e、f、g、h是各边中点，其连线构成正方形，其中p点是eh的中点。一个带正电的粒子(不计重力)从f点沿fh方向射入电场后恰好从d点射出。下列说法正确的是()a粒子的运动轨迹一定经过p点b粒子的运动轨迹一定经过pe之间某点c若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由e、d之间某点(不含e、d)射出正方形abcd区域d若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由e点射出正方形abcd区域答案bd解析粒子从f点沿fh方向射入电场后恰好从d点射出，其轨迹是抛物线，则过d点作速度的反向延长线一定与水平位移交于fh的中点，而延长线又经过p点，所以粒子轨迹一定经过pe之间某点，选项b正确；由平抛知识可知，当竖直位移一定时，水平速度变为原来的一半，则水平位移也变为原来的一半，选项d正确。102017浙江宁波模拟如图所示，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为其水平直径的两个端点，ac为圆弧。一个质量为m、电荷量为q(q0)的带电小球，从a点正上方高为h处由静止释放，并从a点沿切线进入半圆形轨道。不计空气阻力及一切摩擦，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，上升的高度一定小于hd小球到达c点的速度可能为零答案bc解析若电场力大于重力，则小球有可能不从b点离开轨道，a错误；若电场力等于重力，小球在ac部分做匀速圆周运动，b正确；因电场力做负功，有机械能损失，若小球能从b点离开，上升的高度一定小于h，c正确；由圆周运动知识可知，若小球到达c点的速度为零，则电场力大于重力，小球在到达c点之前就已脱离轨道，d错误。二、计算题(本题共3小题，共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位。)11. (12分)如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45角的绝缘直杆ac，其下端(c端)距地面高度h0.8 m。有一质量500 g的带电小环套在直杆上，正以某一速度v0沿杆匀速下滑，小环离开杆后正好通过c端的正下方p点处。(g取10 m/s2)求：(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向；(2)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0；(3)小环运动到p点的动能。答案(1)14.1 m/s2与杆垂直斜向右下方(2)2 m/s(3)5 j解析(1)小环在直杆上做匀速运动，电场力必定水平向右，否则小环将做匀加速运动，其受力情况如图所示。由平衡条件得mgsin45eqcos45，得mgeq，离开直杆后，受mg、eq作用，则合力为f合mgma，所以加速度ag10 m/s214.1 m/s2，方向与杆垂直斜向右下方。(2)设小环在直杆上运动的速度大小为v0，离开杆后经时间t到达p点，则竖直方向：hv0sin45tgt2，水平方向：v0cos45tt20，联立解得v0 m/s2 m/s。(3)由动能定理得ekmvmgh，则ekmvmgh0.522 j0.5100.8 j5 j。12. (12分)如图所示的绝缘细杆轨道固定在竖直面内，其中，轨道半径为r的1/6圆弧段杆与水平段杆和粗糙倾斜段杆分别在a、b两点相切，圆弧杆的圆心o处固定着一个带正电的点电荷。现有一质量为m的可视为质点的带负电小球穿在水平杆上，以方向水平向右、大小等于 的速度通过a点，小球能够上滑的最高点为c，到达c后，小球将沿杆返回。若cob30，小球第一次过a点后瞬间对圆弧细杆向下的弹力大小为mg，从a至c小球克服库仑力做的功为mgr，重力加速度为g。求：(1)小球第一次到达b点时的动能；(2)小球在c点受到的库仑力大小；(3)小球返回a点前瞬间对圆弧杆的弹力。(结果用m、g、r表示)答案(1)mgr(2)mg(3)mg，方向向下解析(1)设小球第一次到达b点时的动能为ek，因从a至b库仑力不做功，故由机械能守恒定律有mv2ekmgr(1cos60)，将v 代入上式解得ekmgr。(2)设小球在a点受到的库仑力大小为f，第一次过a点后瞬间，由牛顿第二定律结合题意有fnmgm，将nmg，v 代入上式得fmg，因cob30，故知oc平行于水平杆，由几何关系得r。设两电荷所带电荷量分别为q和q，静电力常量为k，在a点，库仑力大小fkmg，在c点，库仑力大小fk，联立解得fmg。(3)从a至c，设小球克服库仑力和摩擦力做的功分别为w1和w2。由动能定理有w1w2mgr0mv2，将w1mgr，v ，代入上式得w2mgr。从c至a，由对称关系可知，小球克服摩擦力做功也为w2，设小球返回a点前瞬间的速度为v，对圆弧轨道的弹力为n，小球从a至c再返回a点的整个过程中，库仑力做功为0，重力做功为0，由动能定理有2w2mv2mv2，解得mv2mgr。在a点，由牛顿第二定律有fnmgm，解得nmg，方向向上，由牛顿第三定律可得，小球对圆弧杆的弹力大小为mg，方向向下。13. (16分)静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有利于工人健康等优点，其装置示意图如图所示。a、b为两块平行金属板，间距d0.30 m，两板间有方向由b指向a、电场强度e1.0103 n/c的匀强电场。在a板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪p，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出带电油漆微粒，油漆微粒的质量m2.01015 kg、电荷量q2.01016 c，喷出的初速度v02.0 m/s。油漆微粒最后都落在金属板b上。微粒所受重力和空气阻力以及微粒之间的相互作用力均可忽略。求：(1)微粒落在b板上的动能；(2)微粒从离开喷枪后到达b板所需的最短时间；(3)微粒最后落在b板上所形成图形的面积。答案(1)6.41014 j(2)0.06 s(3)7.5102 m2解析(1)据动能定理，电场力对每个微粒做功wektek0|q|ed，微粒打在b板上时的动能ektwek0|q|edmv，代入数据解得ekt6.41014 j。(