高考物理一轮复习 高频考点强化卷6 带电粒子在电场中的运动.doc

高频考点强化卷(六)带电粒子在电场中的运动(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68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(2014山东实验中学二模)如图1所示，图中两组曲线中实线代表电场线(方向未画出)、虚线a、b、c代表等势面，已知a与b、b与c之间的电势差相等，b等势面的电势为零，虚线ab是一个电荷量为q4.81010c的粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，若带电粒子过a、c等势面时的动能分别为4.8109 j和9.6109 j，则下列说法正确的是()图1a相邻等势面间的电势差为10 vba等势面的电势为5 v，c等势面的电势为10 vc带电粒子一定是从a点运动到b点d带电粒子运动到b等势面时电场力的方向一定是沿电场线的切线方向斜向下【解析】从a到c等势面只有电场力做功wacquac，uac10 v，由于ab、bc间的电势差相等，所以相邻等势面间的电势差为5 v，a错误；b点的电势为0，uabab5 v，ubcbc5 v，所以a等势面的电势为5 v，c等势面的电势为5 v，b错误粒子运动的速度方向不知，可以从a点运动到b点也可从b点运动到a点，c错误；粒子带正电，受力方向为电场强度的方向，电场强度的方向为电场线上各点的切线方向，所以当运动到b等势面时电场力的方向一定是沿电场线的切线方向斜向下，d正确【答案】d2(2014北京丰台一模)如图2所示，光滑水平面上有一边长为l的正方形区域abcd，处在场强为e的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行一质量为m、带电荷量为q的小球由某一边的中点，以垂直于该边的水平初速v0进入该正方形区域当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有的动能不可能为()图2a.mvb.mvqelc.mvqeld.mvqel【解析】如图所示，若电场的方向平行于ab向左，小球在匀强电场中做匀减速直线运动，到达bd边时，速度可能为0，所以动能可能为0，若速度减到0还未到达另一边缘，将反向做匀加速运动，根据动能定理，电场力做功为0，动能不变，选项a正确；若电场的方向平行于ab向右，小球在匀强电场中做匀加速直线运动，到达bd边时，电场力做功qel，末动能为mvqel，选项d正确；若电场的方向平行于ac向上或向下，小球在匀强电场中做类平抛运动，偏转位移最大为，根据动能定理，电场力做功最多为qe，最大动能为qemv，选项c正确，本题应选b.【答案】b3(2015湖北武昌调研)将等量的正、负电荷分别放在正方形的四个顶点上(如图3所示)o点为该正方形对角线的交点，直线段ab通过o点且垂直于该正方形，oaob，以上对a、b两点的电势和场强的判断，正确的是()图3aa点场强小于b点场强ba点场强大于b点场强ca点电势等于b点电势da点电势高于b点电势【解析】由电荷的对称分布关系可知a、b直线上的电场强度为0，所以选项a、b错误；同理将一电荷从a移动到b电场力做功为0，ab电势差为0，因此a点电势等于b点电势，选项c正确、d错误【答案】c4如图4所示，光滑绝缘斜面的底端固定着一个带正电的小物块p，将另一个带电小物块q在斜面的某位置由静止释放，它将沿斜面向上运动设斜面足够长，则在q向上运动过程中()图4a物块q的动能一直增大b物块q的电势能一直增大c物块p、q的重力势能和电势能之和一直增大d物块q的机械能一直增大【解析】由f库mgsin ma可知，物块沿斜面的加速度先向上逐渐减小，再沿斜面向下，逐渐增大，其速度先增大后减小，故物块q的动能先增大再减小，a错误；因电场力始终做正功，故电势能一直减小，物块q的机械能一直增大，b错误，d正确；因只有电场力、重力做功，物块的电势能、重力势能、动能之和守恒，又知动能先增大后减小，故重力势能和电势能之和先减小后增大，c错误【答案】d5(2015江苏苏北四校调研)如图5所示，无限大均匀带正电薄板竖直放置，其周围空间的电场可认为是匀强电场光滑绝缘细管垂直于板穿过中间小孔，一个视为质点的带负电小球在细管内运动以小孔为原点建立x轴，规定x轴正方向为加速度a、速度v的正方向，如图分别表示x轴上各点的电势，小球的加速度a、速度v和动能ek随x的变化图象，其中正确的是()图5【解析】在x0范围内，当x增大时，由uedex，可知，电势差均匀减小， x也应为向下倾斜的直线，故a错误；在x0范围内，电场力向左，加速度向左，为负值，故b错误；在x0范围内，图线也为曲线，故c错误；在x0范围内，图线也为倾斜的直线，故d正确【答案】d6如图6所示，长为l、倾角为的光滑绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中一电荷量为q，质量为m的小球，以初速度v0由斜面底端的m点沿斜面上滑，到达斜面顶端n的速度仍为v0，则()图6a电场强度等于b电场强度等于cm、n两点的电势差为d小球在n点的电势能大于在m点的电势能【解析】小球受到重力、电场力、支持力三个恒力作用，沿斜面匀速运动，必有mgsin eqcos ，解得：e，a正确，b错误；umnelcos ，c正确；因电场力对小球做正功，小球的电势能减少，故小球在n点的电势能小于在m点的电势能，d错误【答案】ac7(2015河北石家庄质检)如图7所示，在o点固定一点电荷q，一带电粒子p从很远处以初速度v0射入电场，mn为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹虚线是以o为中心，r1、r2、r3为半径画出的三个圆，且r2r1r3r2，a、b、c为轨迹mn与三个圆的3个交点，则下列判断正确的是()图7ap、q两电荷可能为同种电荷，也可能异种电荷ba点电势一定高于b点电势cp在a点的电势能小于在c点的电势能dp由a点到b点的动能变化的绝对值大于由a点到c点的动能变化的绝对值【解析】a项：电场力的方向指向运动轨迹弯曲的方向，因此p、q为异种电荷，a错；b项：p和q的电性均未知，无法判断a、b两点电势的高低关系，b错；c项：粒子由pn，电场力先做正功，再做负功，距离q越近，速度越大，电势能越小，故粒子在a点的电势能小于在c点的电势能，c对；d项：由于r2r1r3r2，所以|uab|uac|，根据wqu得|wab|wac|，所以粒子由a点到b点的动能变化的绝对值大于由a点到c点的动能变化的绝对值，d对【答案】cd8(2014山西四校第二次联考)如图8所示，平行板电容器ab两极板水平放置，已知a板和电源正极相连，且e1e2，当单刀双掷开关接1时，一带正电粒子沿ab中心水平线射入，打在b极板上的n点，不计粒子重力，为使粒子能打在n点右侧，则下列措施可行的是()图8a断开开关并将a板上移一段距离b断开开关并将a板下移一段距离c断开开关并将b板下移一段距离d将单刀双掷开关接2【解析】断开开关，电容器与电源形成断路，其极板上的电荷量保持不变，若将a或b板上下移动，会使两板间的距离d变化，选项a中将a板上移一段距离，d变大，c，电容减小，电容器所带电荷量不变，根据推论：板间场强e，场强e不变，带电粒子所受的电场力大小不变，粒子仍然打在n点，选项a错误；选项b将a板下移一段距离，d变小，c，电容变大，电容器所带电荷量不变，根据推论：板间场强e，场强e不变，带电粒子所受的电场力大小不变，粒子仍然打在n点，选项b错误；选项c中将b板下移一段距离时，同理可知，板间场强e不变，带电粒子所受的电场力大小不变，粒子做类平抛运动的加速度不变，竖直位移变大，运动时间变长，粒子将打在n点的右侧，故c正确；选项d中设电源的电动势为e，电容器板间距离为d，带电粒子的质量和电荷量分别为m和q，则有竖直位移为yat2t2，水平位移为xv0t，联立得y，粒子能打在n点右侧时，y不变，x增大，其他量不变，则电源的电动势e必须减小，而e1e2，所以将单刀双掷开关接2时，粒子能打在n点右侧，故选项d正确【答案】cd二、非选择题(共4小题，共52分按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)9(12分)(2015湖南四校联考)如图9所示，竖直面内有一粗糙绝缘斜面ab，bcd部分是一个光滑的绝缘圆弧面，c为圆弧的最低点，ab正好是圆弧在b点的切线，圆心o与a、d点在同一高度，37，圆弧面的半径r3.6 m，一带正电荷小滑块质量m5 kg，q5105 c，与ab斜面间的动摩擦因数0.45，将小滑块由a点静止释放，在以后的运动过程中：(sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2)图9(1)求小滑块在ab段上运动的总路程；(2)若在小滑块运动的空间加上一方向竖直向下电场强度大小e1106 n/c的匀强电场(图中未画出)求在小滑块运动过程中，c点受到的压力的最小值【解析】(1)设滑块在ab段上运动的总路程为x，由题意知从a出发到最终以b为最高点在bcd部分上做往复运动，根据动能定理有mgrcos mgxcos 0解得x8 m(2)当滑块以b为最高点做往复运动的过程中过c点时速度最小，设为v，此时滑块受轨道支持力也最小，设为fmin；从b到c，根据动能定理有(qemg)r(1cos )mv2；在c点：fmin(qemg)m代入数据可得fmin140 n；根据牛顿第三定律可知c点受到的压力最小值为140 n【答案】(1)8 m(2)140 n10(12分)(河北省衡水中学2014届高三四调考试)如图10所示，在a点固定一正电荷，电荷量为q，在离a高度为h的c处由静止释放某带同种电荷的液珠，开始运动瞬间的加速度大小恰好为重力加速度g.已知静电常量为k，两电荷均可看成点电荷，不计空气阻力求：图10(1)液珠的比荷；(2)液珠速度最大时离a点的距离h；(3)若已知在点电荷q的电场中，某点的电势可表示成，其中r为该点到q的距离(选无限远的电势为零)求液珠能到达的最高点b离a点的高度rb.【解析】(1)设液珠的电量为q，质量为m，有mgmg解得比荷得(2)当液珠速度最大时有mg解得hh.(3)设cb间的电势差为ucb，有ucbcb根据动能定理有qucbmg(rbh)0解得rb2h【答案】(1)(2)h(3)2h11(14分)(2014北京海淀一模)如图11所示，质量m2.0104 kg、电荷量q1.0106 c的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为e1的匀强电场中取g10 m/s2.图11(1)求匀强电场的电场强度e1的大小和方向；(2)在t0时刻，匀强电场强度大小突然变为e24.0103 n/c，且方向不变求在t0.20 s时间内电场力做的功；(3)在t0.20 s时刻突然撤掉电场，求带电微粒回到出发点时的动能【解析】(1)设电场强度为e，则eqmge n/c2.0103 n/c，方向向上(2)在t0时刻，电场强度突然变化为e24.0103 n/c，设微粒的加速度为a，在t0.20 s时间内上升高度为h，电场力做功为w，则qe2mgma1解得：a110 m/s2ha1t2解得：h0.20 mwqe2h解得：w8.0104 j(3)设在t0.20 s时刻突然撤掉电场时粒子的速度大小为v，回到出发点时的动能为ek，则vatekmghmv2解得：ek8.0104 j【答案】见解析12(14分)如图12，长度为d的绝缘轻杆一端套在光滑水平转轴o上，另一端固定一质量为m电荷量为q的带负电小球小球可以在竖直平面内做圆周运动，ac和bd分别为圆的竖直和水平直径等量异种点电荷q、q分别固定在以c为中