（全国通用）2018年高考物理一轮复习 第8章 电场 微专题44 复合场与力电综合问题.doc

复合场与力电综合问题 方法点拨(1)匀强电场可与重力场合成用一合场代替即，电场力与重力合成一合力用该合力代替两个力(2)力电综合问题注意受力分析、运动过程分析，应用动力学知识或功能关系解题1(复合场问题)如图1所示，匀强电场方向水平向右，场强为e，丝线长为l.上端系于o点，下端系质量为m、带电量为q的小球，已知eqmg.现将小球从最低点a由静止释放，则下列说法错误的是()图1a小球可到达水平位置b当悬线与水平方向成45角时小球的速度最大c小球在运动过程中机械能守恒d小球速度最大时悬线上的张力为(32)mg2(带电体在电场中的运动)如图2所示，水平放置的平行板电容器两极板间距为d，带负电的微粒质量为m、带电荷量为q，它从上极板的边缘以初速度v0射入，沿直线从下极板n的边缘射出，则()图2a微粒的加速度不为零b微粒的电势能减少了mgdc两极板间的电势差为dm板的电势低于n板的电势3(电场中的功能关系)(多选)如图3所示为一匀强电场，某带电粒子从a点运动到b点，在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 j，电场力做的功为1.5 j则下列说法正确的是() 图3a粒子带负电b粒子在a点的电势能比在b点小1.5 jc粒子在a点的动能比在b点大0.5 jd粒子在a点的机械能比在b点小1.5 j4(力电综合问题)(多选)如图4所示，轻弹簧上端固定，下端拴着一带正电小球q，q在o处时弹簧处于原长状态，q可在o1处静止若将另一带正电小球q固定在o1正下方某处时，q可在o2处静止现将q从o处由静止释放，则q从o运动到o1处的过程中()aq运动到o1处时速率最大 图4b加速度先减小后增大c机械能不断减小dq、q、弹簧与地球组成的系统的势能不断减小5在电场强度大小为e的匀强电场中，将一质量为m、电荷量为q的带电小球由静止开始释放，带电小球沿与竖直方向成角的方向做直线运动关于带电小球的电势能和机械能w的判断，正确的是()a若sin ，则一定减少，w一定增加b若sin ，则、w一定不变c若sin ，则一定增加，w一定减小d若tan ，则可能增加，w一定增加6(多选)如图5所示，在一个足够长的固定粗糙绝缘斜面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的相同小物块a、b，由静止释放后，两个物块向相反方向运动，并最终静止在斜面上在物块的运动过程中，下列表述正确的是()图5a两个物块构成的系统电势能逐渐减少b两个物块构成的系统机械能一直减少c最终静止时a物块受到的摩擦力方向一定沿斜面向上da、b在运动过程中必会同时达到最大速度7如图6所示，直角三角形abc由三段细直杆连接而成，ab杆竖直，ac杆粗糙且绝缘，其倾角为30，长为2l，d为ac上一点，且bd垂直ac，在bc杆中点o处放置一正点电荷q.一套在细杆上的带负电小球，以初速度v0由c点沿ca上滑，滑到d点速率恰好为零，之后沿ac杆滑回c点小球质量为m、电荷量为q，重力加速度为g.则() 图6a小球上滑过程中先匀加速后匀减速b小球下滑过程中电场力先做负功后做正功c小球再次滑回c点时的速率为vcd小球下滑过程中动能、电势能、重力势能三者之和增大8.如图7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. 图7(1)若滑块从水平轨道上距离b点s3r的a点由静止释放，滑块到达与圆心o等高的c点时速度为多大？(2)在(1)的情况下，求滑块到达c点时受到轨道的作用力的大小(3)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9如图8所示，带有等量异种电荷的平行金属板m、n竖直放置，m、n两板间的距离d0.5 m现将一质量m1102 kg、电荷量q4105 c的带电小球从两极板上方的a点以v04 m/s的初速度水平抛出，a点距离两板上端的高度h0.2 m；之后小球恰好从靠近m板上端处进入两板间，沿直线运动碰到n板上的c点，该直线与曲线的末端相切设匀强电场只存在于m、n之间，不计空气阻力，取g10 m/s2.求：图8(1)小球到达m极板上边缘b位置时速度的大小；(2)m、n两板间的电场强度的大小和方向；(3)小球到达c点时的动能答案精析1c分析小球受力可知，重力与电场力的合力的方向与竖直方向成45角，根据等效思想，可以认为小球在此复合场中的等效重力方向与竖直方向成45角，如图所示故可知，小球在此复合场中做单摆运动，由对称性可知，小球运动的等效最高点在水平位置，a项正确；小球运动的等效最低点在与水平方向成45角的位置，此时小球速度最大，b项正确；因小球运动过程中电场力做功，所以小球机械能不守恒，c项错误；由动能定理得mgl(1cos 45)mv2，根据圆周运动公式及牛顿第二定律可得ftmgm，联立解得ft(32)mg，d项正确2c带负电的微粒在两极板间受竖直向下的重力，竖直方向的电场力，而微粒沿直线运动，由直线运动条件可知，重力与电场力合力必为零，即电场力方向竖直向上，大小等于重力，即mgq，所以两极板之间电势差u，a项错，c项正确；而微粒带负电，所以电场方向竖直向下，而电场方向是由高电势指向低电势的，所以m板电势高于n板电势，d项错；微粒由上极板边缘运动到下极板边缘，电场力方向与位移方向夹角为钝角，所以电场力对微粒做负功，微粒电势能增加，b项错3cd从粒子运动的轨迹判断粒子带正电，a项错误；因为电场力做正功，电势能减小，所以b项错误；根据动能定理得w电wgek0.5 j，粒子在b点的动能比在a点的动能小0.5 j，c项正确；电场力做正功，机械能增加，所以粒子在a点的机械能比在b点的机械能要小1.5 j，d项正确4bc q在o1正下方某处时，q在o2处受力平衡，速率最大，a错误；q在o2处加速度为零，q第一次从o运动到o1的过程中加速度先减小到零后反向增大，b正确；q的机械能e等于q的动能与重力势能之和，由功能关系有ew弹w电，而弹簧弹力一直做负功，即w弹0，库仑力也一直做负功，即w电0，则e0，即q的机械能不断减小，c正确；系统的势能ep等于重力势能、电势能与弹性势能之和，根据能量守恒有epek0，由于q的动能ek先增大后减小，所以系统的势能先减小后增大，d错误5b带电小球由静止开始释放，只受重力和电场力，其电势能和机械能之和保持不变画出带电小球运动过程中可能的受力图，由图可知，若sin ，则所受电场力与位移垂直，电场力不做功，电势能一定不变，而只有重力做功，机械能w一定不变，选项b正确，c错误若sin ，则电场力与位移夹角可能小于90，电场力做正功，电势能减少，根据电势能和机械能之和保持不变可知，机械能w增加；也可能大于90，电场力做负功，电势能增加，根据电势能和机械能之和保持不变可知，机械能w减小，选项a错误若tan ，则电场力与位移夹角小于90，电场力做正功，电势能减小，根据电势能和机械能之和保持不变可知，机械能w增加，选项d错误6ac由静止释放后，两个物块向相反方向运动，两物块之间的库仑力做正功，电势能减少，a项正确；开始阶段，电场力大于摩擦力，所以电场力和摩擦力的合力先做正功，后阶段，电场力小于摩擦力，他们的合力做负功，因此，系统机械能是先增大后减小，b项错误；最终静止时，对a受力分析，因为合力为0，所以a受到的摩擦力方向必定沿斜面向上，c项正确；合力为0时，两个物块达到最大速度，它们不是在同一时刻，d项错误7c小球上滑过程受到的库仑力、摩擦力、支持力不断变化，加速度随合力的变化而变化，a项错；o点放置正电荷，而小球带负电，小球下滑过程中，库仑力方向与速度方向夹角先是锐角并不断增大到钝角，电场力先做正功，再做负功，b项错；由动能定理得，小球上滑过程中，wgwfmv，小球下滑过程中，wgwfmv，其中wgmgl，解得vc，c项正确；由于小球下滑过程中克服摩擦力做功，故小球的动能、电势能、重力势能之和不断减小，d项错8(1)(2)mg(3) 解析(1)设滑块到达c点时的速度为v，由动能定理得qe(sr)mgsmgrmv20而qe，0.5，s3r解得v(2)设滑块到达c点时受到轨道的作用力大小为f，则fqem解得fmg(3)要使滑块恰好始终沿轨道滑行，则滑至圆轨道dg间某点时，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.9(1)2 m/s(2)5103 n/c水平向右(3)0.225 j解析(1)小球平抛运动过程水平方向做匀速直线运动，vxv04 m/s竖直