2018届高考物理一轮复习专题带电粒子在电场中运动的综合问题专项练习

1、1带电粒子在电场中运动的综合问题、选择题（1 13 3 题为单项选择题，4 45 5 题为多项选择题）1.1.如图 1 1 所示，实线是电场线，一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B2.2.两带电荷量分别为q和一q的点电荷放在x轴上，相距为L,能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的图是（）3 3将如图 2 2 所示的交变电压加在平行板电容器A B两板上，开始B板电势比A板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设A、B的过程中，其速度一时间图象是选项中的D2两极板间的距离足够大，下列说法正确的是（）31171II11211|11IIIIIITt1

2、图 2 2（20172017 河北唐山模拟）粗糙绝缘的水平桌面上，有两块竖直平行相对而立的金属板在 0 0ti时间内，物块受到逐渐增大的摩擦力，方向水平向左在tit3时间内，物块受到的摩擦力先逐渐增大，后逐渐减小如图 4 4 所示，点电荷+ 4 4Q与+Q分别固定在A B两点，C、D两点将AB连线三等分，现使一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动，不计粒子的重力，则该粒 子在CD之A.A.电子一直向着A板运动B B电子一直向着B板运动C.C. 电子先向A板B板运动，之后在A B两板间做周期性往复运动D D电子先向B板A板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动4 4.A B。板间桌面上

3、静止着带正电的物块，如图3 3 甲所示，当两金属板加图乙所示的交变电压时，设直到ti时刻物块才开始 运动,（最大静摩擦力与滑动摩擦力可认为相等），则Q-QA.A.B BC.C.t3时刻物块的速度最大D Dt4时刻物块的速度最大5 5.4间运动的速度大小v与时间t的关系图象（如图所示）可能是（）+4（）+Q1_ I_I_ 1ACDB56.6. (2017(2017 北京东城区检测) )如图 5 5 所示，一带电荷量为+q、质量为m的小物块处于倾角为 3737的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止。重力加速度取 g,g, sinsin 3737 = 0.60.6 ,

4、coscos 3737 = 0.80.8。求：(1)(1) 水平向右电场的电场强度的大小；1 1(2)(2) 若将电场强度减小为原来的2 2，小物块的加速度是多大；(3)(3) 电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能。7 7如图 6 6 甲所示，相距d= 1515 cmcm 的A、B两极板是在真空中平行放置的金属板，当给他们加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场。今在A、B两板之间加上如图乙所示的_6交变电压，交变电压的周期T= 1.01.0X X1010 s s ,t= 0 0 时A板的电势比B板的电势高，且U0= 1 1q8080080 V,V, 个比荷 彩=1.01.0 X 1010

5、C/kgC/kg 的带负电荷的粒子在t= 0 0 时刻从B板附近由静止开始运 动不计重力。6(1)(1) 当粒子的位移为多大时，速度第一次达到最大，最大值是多少？(2)(2) 粒子运动过程中，将与某一极板相碰撞，求粒子碰撞极板时速度大小。& &如图 7 7 所示，长为 2 2L的平板绝缘小车放在光滑水平面上，小车两端固定两个绝缘的带电小球A和B, A的带电荷量为+ 2 2q,B的带电荷量为一 3 3q,小车( (包括带电小球A E) ) 总质量为m虚线MN与PQ均沿竖直方向且相距 3 3L,开始时虚线MN位于小车正中间。若视 带电小球为质点，在虚线MN PQ间加上方向水平向右、电场强度大小为E

6、的匀强电场后，小车开始运动。试求:图 7 7(1)(1) 小车向右运动的最大距离和此过程中B球电势能的变化量;(2)(2)A球从开始运动至刚离开电场所用的时间。7参考答案1.1. 解析 电场力的方向指向轨迹的凹侧且沿与电场线相切的方向，因此粒子从A运动到B的过程中电场力方向与速度方向的夹角大于9090,粒子做减速运动，电场力越来越小，加速度越来越小，故 B B 项正确。答案 B B2.2. 解析 越靠近两电荷的地 方场强越大，两等量异种点电荷连线的中点处场强最小，但不是零，B B、D D 错误；两电荷的电荷量大小相等，场强大小关于中点对称分布，A A 正确，C C错误。答案 A A3.3.解析

7、 根据交变电压的变化规律，作出电子的加速度a、速度v随时间变化的图线，如图甲、乙。从图中可知，电子在第一个内做匀加速运动，第二个内做匀减速运动，在4 44 4eU这半周期内，因初始B板电势比A板电势高，所以电子向B板运动，加速度大小为 帚孑在第 三个T内电子做匀加速运动，第四个T内做匀减速运动，但在这半周期内运动方向与前半周一一eU、 、T期相反，向A板运动，加速度大小为m。所以电子在交变电场中将以t=-时刻所在位置为 平衡位置做周期性往复运动，综上分析选项D D 正确。答案 D D4.4. 解析 在 0 0ti时间内，电场力小于最大静摩擦力，物块静止，静摩擦力与电场力大小相等，即Ff=qE=

8、qU,随电压增大，摩擦力增大，但是正电荷所受电场力与电场同向， 均向右，所以摩擦力方向水平向左，选项 A A 正确；在tit3时间内，电场力大于最大静摩擦力，物块一直加速运动，摩擦力为滑动摩擦力，由于正压力即是物块的重力，所以摩擦 力不变，选项B B 错误；t3到t4阶段，电场力小于摩擦力，但物块仍在运动且为减速运动，故8t3时刻速度最大，选项 C C 正确，D D 错误。答案 ACAC4 4Q Q1515kQ,5.5. 解析 设AC=CD= DB= r,贝UEc=kk2=2，方向水平向右。EE =r(2 2r)4 4r9k(24Q2kQ= 0 0，则负电荷由C到D所受电场力始终向左。第一种情

9、况，该负电荷做减速 运动，且加速度逐渐减小，直到电荷以一定速度通过D点，故 B B 正确；第二种情况，电荷向右减速，在到达D点之前反向运动，因此，由3D电荷先减速后加速，加速度先减小后增大，故 C C 正确。本题正确答案为 B B C C。答案 BCBCFNSinSin 3737 =qEFNCOS3737 =m由可得E=雰(2)(2)若电场强度减小为原来的mgsinsin 3737 qEcoscos 3737 =ma可得a= 0.30.3go得:mgLsinsin 3737 qE Lcoscos 3737 = EE 0 0可得Ek= 0.30.3mgL答案(1)(1)石 (2)0.3(2)0.

10、3g(3)0.3(3)0.3mgL7.7.解析粒子在电场中的运动情况比较复杂，可借助于vt图象分析运动的过程，如图所示为一个周期的vt图象，以后粒子将重复这种运动。( (如图所示) )，则(3)(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理6.6.解析10(1)(1)在 0 0扌时间内，粒子加速向11设粒子的最大速度为Vm,此时位移为X,则05Vm=at=2. .4x10 m/s。(2)(2)粒子在一个周期的前 2 2T时间内，先加速后减速向A板运动，位移为XA；在后 3 3 时间内，先加速后减速向B运动，位移为XB,以后的每个周期将重复上述运动，由于粒子加速和减

11、速运动 中的加速度大小相等，即有XA=2X=0.080.08 m mXB=2 2X子在一个周期内的位移X=XAXB= 0.060.06 m m。显然，第 2 2 个周期末粒子距A板的距离为L=d 2 2x= 0.030.03 v 0.040.04 m m 表明粒子将在第3 3 个周期内的前：时间内到达A板，设粒子到达3 3222 2qU0L5A板的速度为v，则由v= 2 2aL，有v=md，解得v=2.12.1 x 1010 m/sm/s。55答案 (1)0.04(1)0.04 m m 2.42.4 x 1010 m/sm/s (2)2.1(2)2.1 x 1010 m/sm/s8.8.解析(1)(1)设A球出电场的最大位移为X，由动能定理得2 2qELqEL 3 3qEx= 0 0”L解得X=3 3，一一L7 7则小车向右运动的最大距离为XA=2 2L+ 3 3 = LLB球从刚进入电场到小车速度第一次为零时的位移为4 4则B球电势能的变化量为 EP=W= 3 3qE- -L= 4 4qEL。3 3设B球刚进入电场时小车速度为V1，由动能定理得顿