高三物理二轮复习 带电粒子在电场中的运动专题突破系列小题狂练大题冲关.doc

2014届高三物理二轮复习专题突破系列：带电粒子在电场中的运动1(2013山东理综)如图所示，在x轴上相距为l的两点固定两个等量异种点电荷q、q，虚线是以q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称。下列判断正确的是()ab、d两点处的电势相同b四个点中c点处的电势最低cb、d两点处的电场强度相同d将一试探电荷q沿圆周由a点移至c点，q的电势能减小答案abd解析过c点的中垂线为一条等势线，电势为零，其余a、b、d三点的电势均大于零，且根据对称性可知b、d两点的电势相等，所以选项a、b正确。b、d两点处的电场强度的方向不同，选项c错误。a点的电势大于零，则试探电荷q在a点处的电势能大于零，而在c点的电势能等于零，故试探电荷沿圆周由a点移至c点，电势能减小，选项d正确。2.(2013山东潍坊一模)如图所示，mn、pq是圆的两条相互垂直的直径，o为圆心。两个等量正电荷分别固定在m、n两点。现有一带电的粒子(不计重力及粒子对电场的影响)从p点由静止释放，粒子恰能在p、q之间做直线运动，则以下判断正确的是()ao点的电场强度一定为零bp点的电势一定比o点的电势高c粒子一定带负电d粒子在p点的电势能一定比q点的电势能小答案ac解析 根据场的叠加可知，o点的电场强度为零，a正确；pq为mn的中垂线，在中垂线上，o点两侧电场强度的方向沿中垂线背离o点向外，沿着电场强度的方向，电势降低，故p点的电势一定比o点的电势低，b错误；粒子能在p、q之间做直线运动，则粒子一定带负电，c正确；p、q两点的电势相等，根据电势能epq可得，粒子在p点的电势能与q点的电势能相等，d错误。3.(2013辽宁大连测试)如图所示是阴极射线示波管的聚焦电场。实线为电场线，虚线为等差等势线，a、b、c为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点。不计电子的重力，则()a电场中a点的电势高于c点的电势b电子在a点处的动能大于在c点处的动能c电子在b点的加速度大于在c点的加速度d电子在b点的电势能大于在c点的电势能答案cd解析 沿着电场线电势降低，则aeka，b错误；b处的电场线较密，电场强度较大，电场力较大，故加速度较大，c正确；负电荷在电势低处电势能大，bc，故电子在b点的电势能大于在c点的电势能，d正确。4(2013云南昆明质检)a、b为一电场中x轴上的两点，如图甲所示。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的动能ek随其坐标变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是()a该电场不可能是点电荷形成的电场ba、b两点电场强度大小关系为eaebca、b两点电势的关系为abd电子在a、b两点的电势能大小关系为epaepb答案ac解析由动能定理得fxek，则f，可知电子所受的电场力不变，电场强度不变，故b错误，a正确；电子由a到b电场力做正功，电势能减小，d错误，电场线的方向由b指向a，沿着电场线电势降低，故ad，故b正确，d错误；由于只知电场线与矩形所在平面平行，无法确定两点沿电场强度方向上的距离，故电场强度大小和方向无法判断，a、c错误。6(2013课标全国)如图，一半径为r的圆盘上均匀分布着电荷量为q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为r，在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)()ak bkck dk答案b解析b点电场强度为0，说明a处的电荷在b点产生的电场强度与圆盘上的电荷在b点产生的电场强度等大反向，即二者产生电场强度的大小均为e，又因为在a点的电荷为正电荷，它在b点产生的电场，方向向右，圆盘上的电荷在b点产生的电场，方向向左，根据对称性，圆盘上的电荷在d点产生的电场强度大小为e1，方向向右，a处的电荷在d点产生的电场强度大小为e2，故d点产生的电场强度大小ee1e2。7.(2013安徽黄山第一次联考)如图所示的匀强电场中，水平等距离的虚线表示其等势面，带电荷量q0.51010c的粒子在电场力作用下从a点运动到b点过程中，动能增加0.5109j，若a点电势为10v，下列关于粒子的运动轨迹和b点电势的说法中正确的是()a粒子沿轨道1运动，b点电势为零b粒子沿轨道2运动，b点电势为20vc粒子沿轨道1运动，b点电势为20vd粒子沿轨道2运动，b点电势为20v答案a解析 负电荷由a到b动能增加，则电场力做正功，所以电场线的方向竖直向下，根据轨迹向合外力的方向弯曲可知，粒子沿轨道1运动。由动能定理得q(ab)ek，即 0.51010(10b)0.5109，解得b0，a正确，bcd错误。8(2013辽宁省一模)如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为q。图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个等势面。有两个一价离子m、n(不计重力，也不计它们之间的电场力)先后从a点以相同的速率v0射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb和aqc，其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置。以下说法中正确的是()am一定是正离子，n一定是负离子bm在p点的速率一定大于n在q点的速率cm在b点的速率一定大于n在c点的速率dm从pb过程电势能的增量一定小于n从aq电势能的增量答案bd解析根据轨迹向合外力的方向弯曲可知，m一定是负离子，n一定是正离子，a错误；m离子从a到p静电力做正功，动能增加，n离子从a到q静电力做负功，动能减少，而初速度相等，故m在p点的速率一定大于n在q点的速率，b正确；abc在同一等势面上，离子由a到b和由a到c电场力都不做功，故m在b点的速率等于n在c点的速率，c错误；由等势面可知upbuqa，m从pb过程电势能的增量为qupb，n从aq电势能的增量为quqa ，故d正确。9.(2013河南洛阳一练)如图所示，一个正电荷从x轴的c点分别沿直线被移动到y轴上的a点和b点，在这两个过程中，均需克服电场力做功，且做功的数值相同，有可能满足这种情况的电场是()a沿y轴正向的匀强电场b沿x轴负向的匀强电场c处于第象限内某位置的负点电荷形成的电场d处于第象限内某位置的正点电荷形成的电场答案bd解析正电荷从x轴的c点移动到y轴上的a点和b点时，克服电场力做功的数值相同，根据wqu可知，a点和b点的电势相等，即a点和b点位于同一等势面上，满足这种情况的电场可能是沿x轴负向的匀强电场，y轴是一等势线，也可能是处于第象限内某位置的正点电荷形成的电场，a点和b点位于同一圆周上，故bd正确。10(2013北京石景山测试)带有等量异种电荷的两平行金属板水平放置，a、b、c三个粒子(重力忽略不计)先后从同一点o垂直电场方向进入电场，其运动轨迹如图所示，其中b恰好沿下极板的边缘飞出电场，下列说法正确的是()ab在电场中运动的时间大于a在电场中运动的时间bb在电场中运动的时间等于c在电场中运动的时间c进入电场时c的速度最大，a的速度最小da打在负极上时的速度与b飞离电场时的速度大小相等答案c解析a、b、c三个粒子在电场中的加速度a相同，a、b两个粒子的竖直位移相同，根据hat2可知，两粒子在电场中的运动时间相同，a错误；同理可知b在电场中运动的时间大于c在电场中运动的时间，b错误；由于tcxa，所以vcvbva，c正确；根据动能定理得qumv2mv，mv2qumv，由于初速度不同，故d错误。11(2013江苏南京质检)长为l的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电荷量为q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时末速度恰与下极板成30角，如图所示，不计粒子重力，求：(1)粒子末速度的大小；(2)匀强电场的场强；(3)两板间的距离。答案(1)v0(2)(3)解析(1)设带电粒子的末速度为v，如图所示，由三角函数关系得vv0。(2)由牛顿第二定律得qema由类平抛规律得lv0t；vyat；而vyv0tan30v0；解得e。(3)由类平抛规律得dat2，或tan30解得d。12(2013课标全国)如图，匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道，轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端，该直径与电场方向平行。一电荷量为q(q0)的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为na和nb。不计重力，求电场强度的大小e、质点经过a点和b点时的动能。答案e(nbna)eka(nb5na)ekb(5nbna)解析质点所受电场力的大小为fqe设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有fnamnbfm设质点经过a点和b点时的动能分别为eka和ekb，有ekamvekbmv根据动能定理有ekbeka2rf联立式得e(nbna)eka(nb5na)ekb(5nbna)13.(2013河南洛阳一练)如图所示，摆长为l的不可伸长绝缘细线，一端固定在o点，另一端系一质量为m，带电荷量为q小球，整个装置处于方向水平向右的匀强电场中，场强大小为emg/q，小球的平衡位置在c点，开始时让小球位于与o点同一水平高度的a点，且摆线拉直，然后无初速释放摆球，当小球经过o点正下方b点(图中未画出)的瞬间，因受细线的拉力作用，速度的竖直分量突变为0，水平分量不变。求：(1)小球到达最低时速度的大小及方向。(2)小球到达c点时细线对小球拉力的大小。(用m、g、l表示计算结果)答案(1)2，方向与竖直方向成45角(2)3mg解析(1)小球由a点沿直线做初速度为零的匀加速运动到达o点正下方的b点，由动能定理得：eqlmglmv2v2方向与竖直方向成45角。(2)小球在经过最低点b的瞬间，因受线的拉力作用，其速度的竖直分量vy突变为零，水平分量vx没有变化vxvcos45小球在经过最低点b后做圆周运动到达c，oc与竖直方向的夹角为45qelsin45mgl(1cos45)mvmvfmgmf3mg14(2013安徽黄山第一次联考)飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的比荷q/m，如图1。带正电的离子经电压为u的电场加速后进人长度为l的真空管ab，可测得离子飞越ab所用时间t1。改进以上方法，如图2，让离子飞越ab后进入电场强度为正(方向如图)的匀强电场区域bc，在电场的作用下离子返回b端，此时，测得离子从a出发后返回b端飞行的总时间为t2(不计离子重力)。(1)忽略离子源中离子的初速度，用t1计算比荷。(2)离子源中相同比荷的离子由静止开始可经不同的加速电压加速，设两个比荷都为q/m的离子分别经加速电压u1、u2加速后进入真空管，在改进后的方法中，它们