【名师伴你行】高考物理大二轮提能专训六 带电粒子在电场中运动（含解析）(1).docVIP

提能专训(六)带电粒子在电场中运动1(2013贵州五校联考)如图所示，将一正电荷从电场线上的a点移到b点，电势a10 v、b5 v下列判断正确的是()a该电场是匀强电场b电场线方向由a指向bca点场强大于b点场强d正电荷的电势能增加答案：b解析：题中给出电场的一条电场线，故该电场可能为匀强电场，也可能不是匀强电场(如点电荷形成的电场)，a、c错误；由于a点电势高于b点电势，沿着电场线的方向电势降低，故电场线方向由a指向b，b正确；正电荷从电场线上的a点移到b点的过程中，电场力做正功，故电势能减小，d错误2(2013四川名校检测)如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三条电场线，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，p、r、q是这条轨迹上的三点，由此可知()a带电粒子在r点时的速度大小大于在q点时的速度大小b带电粒子在p点时的电势能比在q点时的电势能大c带电粒子在r点时的动能与电势能之和比在q点时的小，比在p点时的大d带电粒子在r点时的加速度大小小于在q点时的加速度大小答案：a解析：根据牛顿第二定律可得maqe，又根据电场线的疏密程度可以得出q、r两点处的电场强度的大小关系为ereq，则带电粒子在r、q两点处的加速度的大小关系为araq，故d错误；由于带电粒子在运动过程中只受电场力作用，只有动能与电势能之间的相互转化，则带电粒子的动能与电势能之和不变，故c错误；根据物体做曲线运动的轨迹与速度、合外力的关系可知，带电粒子在r处所受电场力的方向为沿电场线向右，又由于该粒子带负电，则r处电场的方向应该向左，根据等势面与电场线的关系可得r、q两点处电势的关系为rq，根据电势能与电势的关系epq及带电粒子的电性可得r、q两点处电势能的关系为eprekq，根据动能定义式ekmv2可得r、q两点处速度大小的关系为vrvq，故a正确；p、q两点处电势的关系为pq，根据电势能与电势的关系epq及带电粒子的电性可得p、q两点处电势能的关系为eppx0，u21bx0x2x1，u21cx2mgsin ，故a、c错误；根据电势能的变化量与电场力做功的关系可得，在从a点至c点的过程中，电势能的增加量为epacwacquca，在从c点至b点的过程中，电势能的增加量为epcbwcbqubc，又ucaubc，则epacdb，c选项正确；将正电荷由静止释放，电荷若沿电场线运动，要求电场线为直线，所以d选项错误10如图所示，半径为r的环形塑料管竖直放置，ab为该环的水平直径，且管的内径远小于环的半径，环的直径ab及其以下部分处于水平向左的匀强电场中，管的内壁光滑现将一质量为m，带电荷量为q的小球从管中a点由静止释放，已知qemg，以下说法正确的是()a小球释放后，到达最低点d时速度最大b小球释放后，第一次经过最低点d和最高点c时对管壁的压力之比为51c小球释放后，到达b点时速度为零，并在bda间往复运动d小球释放后，第一次和第二次经过最高点c时对管壁的压力之比为11，且方向相同答案：b解析：小球释放后，重力和电场力做功，左侧圆弧bd的中点为等效场的最低点，到达左侧圆弧bd的中点时速度最大，选项a错误；小球释放后，从a到d，由动能定理得mgrqermv，解得v4gr，在最低点d，由牛顿第二定律得fdmgmv/r，解得第一次经过最低点d时，管壁的支持力fd5mg，由牛顿第三定律得，小球对管壁的压力为5mg，小球释放后，从a到c，由动能定理得mgr2qermv，解得v2gr，小球对管壁压力为fcmg，所以，小球释放后，第一次经过最低点d和最高点c时对管壁的压力之比为51，选项b正确；小球释放后，由于电场力做功，到达b点的速度一定大于零，选项c错误；小球从c点开始，由动能定理得2qermv mv，在c点，mgf2mv/r，解得f25 mg，所以小球释放后，第一次经过最高点c时和第二次经过最高点c时对管壁的压力之比为15，选项d错误11在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从a点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示.小球运动的轨迹上a、b两点在同一水平线上，m为轨迹的最高点小球抛出时的动能为8.0 j，在m点的动能为6.0 j，不计空气的阻力求：(1)小球水平位移x1与x2的比值；(2)小球落到b点时的动能ekb；(3)小球从a点运动到b点的过程中最小动能ekmin.答案：(1)13(2)32 j(3) j解析：(1)如图所示，带电小球在水平方向上受电场力的作用做初速度为零的匀加速运动，竖直方向上只受重力作用做竖直上抛运动，故从a到m和m到b的时间相等，则x1x213(2)小球从a到m，水平方向上电场力做功w电6 j，则由能量守恒可知，小球运动到b点时的动能为ekbek04w电32 j(3)由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为f，重力为g，则有：由图可知，tan sin 则小球从a运动到b的过程中速度最小时速度一定与等效g垂直，故ekminm(v0sin )2 j.12(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，如图甲带正电的离子经电压为u的电场加速后进入长度为l的真空管ab，可测得离子飞越ab所用时间为t1.改进以上方法，如图乙，让离子飞越ab后进入电场强度为e(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)甲乙(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，它们从a出发后返回b端飞行的总时间通常不同，存在时间差t，可通过调节电场e使t0，求此时e的大小答案：(1)(2)解析：(1)设离子带电量为q，质量为m，经电场加速后的速度为v，则qumv2，离子飞越真空管，在a