（全国通用）高考物理一轮题复习 第七章 电场 微专题51 带电体在电场和重力场中的运动.doc

带电体在电场和重力场中的运动1考点及要求：(1)受力分析()；(2)牛顿第二定律和运动学公式在电场中的应用()；(3)功能关系的应用()1.如图1所示，地面上某个空间区域存在这样的电场，水平虚线上方为场强e1、方向竖直向下的匀强电场；虚线下方为场强e2、方向竖直向上的匀强电场一个质量为m，带电荷量为q的小球从上方电场的a点由静止释放，结果刚好到达下方电场中与a关于虚线对称的b点，则下列结论正确的是()图1a在虚线上下方的电场中，带电小球运动的加速相同b带电小球在a、b两点电势能相等c若a、b高度差为h，则uabd两电场强度大小关系满足e22e12(多选)如图2甲所示，绝缘水平传送带与竖直放置的半圆形轨道底部平滑相接半圆形轨道绝缘、光滑，半径为r0.45 m，处在水平向右的匀强电场中，半圆形轨道的竖直直径是电场的左边界，电场的场强大小为103 n/c.一质量为0.1 kg，电荷量为q1.0103 c的小物块自半圆形轨道某位置自由滑下，滑至底端并冲上传送带，在传送带上运动的速度时间图象如图乙所示(以向右为正方向，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，下面说法正确的是(g取10 m/s2)()图2a传送带至少长4.5 m，传送带速度最小为3 m/sb小物块与传送带间的动摩擦因数0.1c小物块开始滑下的位置与半圆形轨道底端的高度差为0.45 md小物块在半圆形轨道上滑动时对轨道的最大压力为2 n3.如图3所示，在水平向左的匀强电场中有一与水平面成60角的光滑绝缘直杆ac，其下端(c端)距地面高度h0.8 m有一质量为0.5 kg的带电小环套在杆上，正以某一速度v0沿杆匀速下滑，小环离开杆后正好落在c端的正下方地面上p点处，acp所在平面与电场e平行，g取10 m/s2，求：图3(1)小环带何种电荷及它受到的电场力的大小；(2)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向；(3)小环在直杆上匀速运动速度v0的大小4.如图4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4(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5如图5所示，带有等量异种电荷平行金属板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5(1)小球到达m极板上边缘b位置时速度的大小和方向；(2)m、n两板间的电场强度的大小和方向；(3)小球到达c点时的动能答案解析1c从a到虚线小球速度由0加速至v，从虚线到b小球速度由v减为0，位移相同，根据匀变速运动的推论知，时间相同，则加速度大小相等，方向相反故a错误；对a到b的过程运用动能定理得quabmgh0，解得：uab，知a、b的电势不等，则电势能不等故b错误，c正确；在虚线上方电场，根据牛顿第二定律得：a1，在虚线下方电场中，根据牛顿第二定律得，加速度大小为：a2，因为a1a2，解得：e2e1.故d错误2abd由题图乙可知小物块在传送带上运动的加速度大小为a1 m/s2，由ag可知0.1，b正确；小物块向左运动的最大位移x4.5 m，因为小物块滑上和离开传送带的速度均为3 m/s，所以传送带的速度至少为3 m/s，a正确；设小物块开始滑下的位置在圆心上方，小物块与圆心的连线跟水平方向的夹角为，对小物块，从开始到半圆轨道底端，根据动能定理有mgr(1sin )qercos mv，解得30.小物块开始滑下的位置p到传送带的高度h0.451.5 m0.675 m，c错误；小物块受到的电场力qe和重力mg的合力f n，与竖直方向成30角斜向右下方，设小物块到达等效重力场的最低点q(由几何关系可知oq与op垂直)时的速度为v，根据动能定理有frmv2，对小物块有fnf，解得fn2 n，d正确3(1)负电5 n(2)20 m/s2，方向与杆垂直斜向右下方(3)2 m/s解析(1)由小环在直杆上的受力情况知：小环带负电由平衡条件可知：mgsin 60f电cos 60得：f电mg5 n(2)离开直杆后，只受mg、f电作用，合力f方向与杆垂直斜向右下方：则maa2g20 m/s2方向与杆垂直斜向右下方(3)方法1：建立以初速度方向为x轴正方向，以加速度方向为y轴正方向的直角坐标系，则小环离开直杆后做类平抛运动，则：hsin 60v0thcos 60at2可得：v02 m/s方法2：设小环离开直杆后经时间t到p点，则竖直方向：hv0cos 30tgt2水平方向：v0sin 30tt20解得：v02 m/s4(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vn)，则有m，解得vn5(1)2 m/s，方向与水平方向的夹角为arctan 0.5(2)5103 n/c，方向水平向右(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竖直方向做匀加速直线运动，hgt，vygt12 m/s解得：vb2 m/s方向tan ，arctan 0.5(为速度方向与水平方向的夹角