2019高考物理大二轮复习 专题三 电场和磁场 专题能力训练8 电场性质及带电粒子在电场中的运动_1

1、2019高考物理大二轮复习 专题三 电场和磁场 专题能力训练8 电场性质及带电粒子在电场中的运动专题能力训练8电场性质及带电粒子在电场中的运动(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分。在每小题给出的四个选项中,16题只有一个选项符合题目要求,78题有多个选项符合题目要求。全部选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.一个正七边形七个顶点上各固定一个电荷量为q的点电荷,各电荷的电性如图所示,o点是正七边形的几何中心。若空间中有一点m,且mo垂直于正七边形所在平面,则下列说法正确的是()a.m点的电场强度方向是沿着om连线,由o点指向m点b.m点的

2、电场强度方向是沿着om连线,由m点指向o点c.将一个负检验电荷从m点移动到无穷远处,电场力做正功d.将一个正检验电荷从m点移动到无穷远处,电场力做正功2.(2018全国卷)如图所示,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5cm,bc=3cm,ca=4cm,小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则()a.a、b的电荷同号,k=b.a、b的电荷异号,k=c.a、b的电荷同号,k=d.a、b的电荷异号,k=3.如图所示,匀强电场中有一圆,其平面与电场线平行,o为圆心,a、b、c、d为圆周上的四个等分点。现将某带电粒子从a点以相同的初

3、动能向各个不同方向发射,到达圆周上各点时,其中过d点动能最大,不计重力和空气阻力。则()a.该电场的电场线一定是与od平行b.该电场的电场线一定是与ob垂直c.带电粒子若经过c点,则其动能不可能与初动能相同d.带电粒子不可能经过b点4.真空中有一带电金属球,通过其球心的一直线上各点的电势分布如图,r表示该直线上某点到球心的距离,r1、r2分别是该直线上a、b两点离球心的距离。根据电势图象(-r图象),下列说法正确的是()a.该金属球可能带负电b.a点的电场强度方向由a指向bc.a点和b点之间的电场,从a到b,其电场强度可能逐渐增大d.电荷量为q的正电荷沿直线从a移到b的过程中,电场力做功w=q

4、(2-1)5.电源和一个水平放置的平行板电容器、两个变阻器r1、r2和定值电阻r3组成如图所示的电路。当把变阻器r1、r2调到某个值时,闭合开关s,电容器中的一个带电液滴正好处于静止状态。当再进行其他相关操作时(只改变其中的一个),以下判断正确的是()a.将r1的阻值增大时,液滴仍保持静止状态b.将r2的阻值增大时,液滴将向下运动c.断开开关s,电容器上的电荷量将减为零d.把电容器的上极板向上平移少许,电容器的电荷量将增加6.三个质量相等的带电微粒(重力不计)以相同的水平速度沿两极板的中心线方向从o点射入,已知上极板带正电,下极板接地,三个微粒的运动轨迹如图所示,其中微粒2恰好沿下极板边缘飞出

5、电场,则()a.三微粒在电场中的运动时间有t3>t2>t1b.三微粒所带电荷量有q1>q2=q3c.三微粒所受静电力有f1=f2>f3d.飞出电场的微粒2动能大于微粒3的动能7.如图所示,倾角为的绝缘斜面固定在水平面上,当质量为m、电荷量为+q的滑块沿斜面下滑时,在此空间突然加上竖直方向的匀强电场,已知滑块受到的电场力小于滑块的重力。则下列说法不正确的是()a.若滑块匀速下滑,加上竖直向上的电场后,滑块将减速下滑b.若滑块匀速下滑,加上竖直向下的电场后,滑块仍匀速下滑c.若滑块匀减速下滑,加上竖直向上的电场后,滑块仍减速下滑,但加速度变大d.若滑块匀加速下滑,加上竖直向

6、下的电场后,滑块仍以原加速度加速下滑8.如图所示,一带负电荷的油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直面(纸面)内,且相对于过轨迹最低点p的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知()a.q点的电势比p点的高b.油滴在q点的动能比它在p点的大c.油滴在q点的电势能比它在p点的大d.油滴在q点的加速度大小比它在p点的小二、非选择题(本题共3小题,共44分)9.(14分)下图甲为一组间距d足够大的平行金属板,板间加有随时间变化的电压(如图乙所示),设u0和t已知。a板上o处有一静止的带电粒子,其电荷量为q,质量为m(不计重力),在t=0时刻起该带电粒子受板间电场加速向b板运动,途中由于电场反向,粒子又向a板返

7、回(粒子未曾与b板相碰)。(1)当ux=2u0时,求带电粒子在t=t时刻的动能。(2)为使带电粒子在t=t时刻恰能回到o点,ux等于多少?10.(15分)如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,坐标系内有a、b两点,其中a点坐标为(6,0),b点坐标为(0,),坐标原点o处的电势为0,点a处的电势为8v,点b处的电势为4v。现有一带电粒子从坐标原点o处沿电势为0的等势线方向以速度v=4105m/s射入电场,粒子运动时恰好通过b点,不计粒子所受重力,求:(1)图中c(3,0)处的电势;(2)匀强电场的电场强度大小;(3)带电粒子的比荷。11.(15分)(2017全国卷)如图

8、所示,两水平面(虚线)之间的距离为h,其间的区域存在方向水平向右的匀强电场。自该区域上方的a点将质量均为m、电荷量分别为q和-q(q>0)的带电小球m、n先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域,并从该区域的下边界离开。已知n离开电场时速度方向竖直向下;m在电场中做直线运动,刚离开电场时的动能为n刚离开电场时动能的1.5倍。不计空气阻力,重力加速度大小为g。求:(1)m与n在电场中沿水平方向的位移之比;(2)a点距电场上边界的高度;(3)该电场的电场强度大小。答案：1.d解析由于系统电荷分布不具有关于om的对称性,所以m点电场强度不会沿om连线,故a、b均错

9、误。只考虑七个电荷在om方向的电场强度分量,可知电场强度方向从o指向m点,所以m点电势高于无穷远处电势,故c错误、d正确。2.d解析由题意知,小球c处在直角三角形的直角上,如果a、b为同种电荷,对小球c的库仑力,要么是吸引力,要么是排斥力,合力不可能平行于a和b连线,故a、b的电荷应异号;由三角关系tan=,解得k=,故d正确。3.a解析将某带电粒子从a点以相同的初动能向各个不同方向发射,到达圆周上各点时,其中过d点动能最大,说明d点电势能最小,若带电粒子带正电,d点为电势最低点;若带电粒子带负电,d点为电势最高点;该电场的电场线一定是与od平行,选项a正确,b错误。由于c点与a点为电势相等的

10、点,所以带电粒子若经过c点,则其动能一定与初动能相同,选项c错误。由于题述带电粒子向各个不同方向发射,带电粒子可能经过b点,选项d错误。4.b解析根据电势图象可知,r趋近于无限远处电势为零,金属球带正电,选项a错误;带正电的金属球电场类似于正点电荷的电场,根据正点电荷的电场特征,a点的电场强度方向由a指向b,选项b正确;根据电势图象的斜率表示电场强度,从a到b,其电场强度逐渐减小,选项c错误;a、b两点之间的电势差为u=1-2,电荷量为q的正电荷沿直线从a移到b的过程中,电场力做功w=qu=q(1-2),选项d错误。5.a解析当r1的阻值增大时,电容器两端的电势差不变,带电液滴受到的电场力不变

11、,液滴保持不动,故a正确;将r2的阻值增大时,则r2两端的电压增大,所以电容器两端的电压增大,电场力变大,液滴向上运动,故b错误;断开开关,电容器两端的电势差等于电源的电动势,根据q=cu,可知电容器的电荷量将增加,故c错误;因为电容器的电容c=,把电容器的上极板向上平移少许,d增大,会使电容减小,电容器两端的电势差不变,根据q=cu,可知电容器的电荷量将减少,故d错误。6.d解析粒子在电场中运动的时间t=,水平速度相等而位移x1<x2=x3,所以t1<t2=t3,所以选项a错误。在垂直极板方向上,有y=at2=t2,对粒子1与粒子2,两者竖直位移相等,在y、e、m相同的情况下,粒

12、子2的飞行时间长,则电荷量小,即q1>q2;而对粒子2和3在e、m、t相同的情况下,粒子2的竖直位移大,则q2>q3,所以选项b错误。由于q1>q2,所以f1>f2,选项c错误。由于q2>q3,y2>y3,则eq2y2>eq3y3,静电力对粒子做功多,增加的动能大,所以选项d正确。7.acd解析若滑块匀速下滑,则有mgsin=mgcos,当加上竖直向上的电场后,电场力为f,沿斜面方向,(mg-f)sin=(mg-f)cos,受力仍平衡,则滑块仍匀速下滑,故a错误、b正确;若滑块匀减速下滑,则有mgsin<mgcos,加速度大小为a=g(cos-s

13、in),加上竖直向上的电场后,沿斜面方向,(mg-f)sin<(mg-f)cos,加速度大小为a=<a,c错误;若滑块匀加速下滑,则有mgsin>mgcos,加速度大小为a=g(sin-cos),加上竖直向下的电场后,在沿斜面方向,(mg+f)sin>(mg+f)cos,物体仍匀加速下滑。加速度为a=>a。即加速度增大,故d错误,故选acd。8.ab解析由于轨迹关于p点对称,根据曲线运动合力方向应指向曲线内侧,在p点合力方向竖直向上,则电场线方向竖直向下,沿电场线方向电势降低,选项a正确;根据ep=q可知,油滴在q点的电势能小于在p点的电势能,选项c错误;油滴所受

14、合力竖直向上,根据动能定理可知,油滴在q点的动能大于p点,选项b正确;油滴所受合力大小不变,加速度也始终不变,选项d错误。9.答案(1)(2)3u0解析(1)粒子在两种不同电压的电场中运动的加速度分别为a1=,a2=经过时粒子的速度v1=a1t=t时刻粒子的速度v2=v1-a2=a1-a2=-t=t时刻粒子的动能ek=。(2)0粒子的位移x1=a1t粒子的位移xx=v1ax又v1=a1,x1=-xx解得ax=3a1因为a1=,ax=解得ux=3u0。10.答案(1)4v(2)2.67102v/m(3)2.41011c/kg解析(1)设c处的电势为c因为oc=ca所以o-c=c-ac=v=4v。(2)bc连线为等势线,电场强度方向与等势线bc垂直设obc=,ob=l=cm由tan=,得=60由u=ed,得e=v/m=2.67102v/m。(3)因为带电粒子做类平抛运动,所以联立解得=c/kg=2.41011c/kg所以带电粒子的比荷为2.41011c/kg。11.答案(1)31(2)h(3)解析(1)设小球m、n在a点水平射出时的初速度大小为v0,则它们进入电场时的水平速度仍然为v0。m、n在电场中运动的时间t相等,电场力作用下产生的加速度沿水平方向,大小均为a,在电场中沿水平方向的位移分别为x1和x2。由题给条件和运动学公式得v0-