适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习第8单元静电场素养练13带电粒子力电综合问题科学思维新人教版

素养练13带电粒子力电综合问题(科学思维)1.如图甲所示,光滑绝缘水平面上有A、B两个带电小球,t=0时,A静止,B以6m/s的初速度向A运动。它们仅在静电力的作用下沿同始终线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v-t图像分别如图乙中A、B两曲线所示。则由图线可知()A.两小球带电的电性肯定相反B.A、B两球的质量之比为2∶1C.t2时刻,B球的静电力最大D.在0~t3时间内,A的动能始终增大,B的动能始终减小2.(多选)如图所示,带电小球Q固定在倾角为θ的光滑固定绝缘细杆下端,一质量为m、电荷量为q的带正电小球M穿在杆上从A点由静止释放,小球到达B点时速度恰好为零,已知A、B间距为L,C是AB的中点,两小球均可视为质点,重力加速度为g,则 ()A.小球从A到B的过程中加速度先减小后增大B.小球在B点时受到的库仑力大小为mgsinθC.小球在C点时速度最大D.在Q产生的电场中,A、B两点间的电势差为UAB=-mgL3.(多选)(2022海南卷)如图所示,带正电3×10-5C的物块A放在水平桌面上,利用细绳通过光滑的滑轮与B相连,A处在匀强电场中,E=4×105N/C,从O起先,A与桌面的动摩擦因数μ随x的改变如图所示,取O点电势能为零,A、B质量均为1kg,B离滑轮的距离足够长,则()A.它们运动的最大速度为1m/sB.它们向左运动的最大位移为1mC.当速度为0.6m/s时,A的电势能可能是-2.4JD.当速度为0.6m/s时,绳子的拉力可能是9.2N4.如图所示,在竖直放置的半径为R的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m、带电荷量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力。已知重力加速度为g,下列说法正确的是()A.小球滑到最低点B时的速率小于2B.小球滑到最低点B时的速率为2C.固定于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度大小为2D.小球不能到达光滑半圆弧绝缘细管水平直径的另一端点5.如图所示,两金属板P、Q水平放置,间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G,P、Q、G的尺寸相同。G接地,P、Q的电势均为φ(φ>0)。质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置,以速度v0平行于纸面水平射入电场,重力忽视不计。(1)求粒子第一次穿过G时的动能,以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小。(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场,则金属板的长度最短应为多少?

参考答案素养练13带电粒子力电综合问题(科学思维)1.B解析由题图可知B球减速的同时,A球正向加速,说明两球相互排斥,带有同种电荷,故A错误;两球作用过程中动量守恒,则mBΔvB=mAΔvA,解得mAmB=ΔvBΔvA=6-2.AD解析小球从A由静止运动到B点时,速度为零,则小球先加速后减速,那么一起先库仑力小于重力沿着细杆的分力,当减速运动时,则库仑力大于重力沿着细杆的分力,因此加速度先减小,再增大,故A正确;球在B点时,速度为零,但不是处于平衡状态,由于球要向上运动,那么受到的库仑力大小大于mgsinθ,故B错误;当球的加速度为零时,速度才能达到最大,而C虽是AB的中点,但此处库仑力、支持力与重力的合力不为零,故C错误;依据动能定理,从A到B,则有0-0=mgLsinθ+qUAB,解得UAB=-mgLsinθq3.ACD解析由题知Ff=μmg=0.2mgx,设A向左移动x0后速度为零,对系统有qEx0-mgx0-12·Ffx0=0,可得x0=2m。由qEx-mgx-12·Ffx=12·2mv2,得v2=-(x-1)2+1,即当x=1m时,v最大为1m/s,故A正确,B错误;当v=0.6m/s时,可得x=0.2m或1.8m,当x=0.2m时,静电力做功qEx=2.4J,则电势能减小2.4J,由于EpO=0,则电势能为-2.4J,当x=1.8m时,EpO=-21.6J,故C正确;qE-Ff-mg=2ma,当x=0.2m时,系统加速度a=0.8m/s2,对B有FT-mg=ma,得FT=10.8N,当x=1.8m时,系统加速度a=-0.8m/s2,对B分析可得FT=9.2N4.B解析小球从A点由静止释放,运动到B点的过程中,静电力不做功。则由机械能守恒定律可得mgR=12mv2,即达到B点的速度为v=2gR,选项B正确,A错误;小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,则可知小球受重力和静电力作用,依据牛顿其次定律可知kQqR2-mg=mv2R,因为点电荷电场的电场线是一圈一圈的同心圆,所以可知,在半圆轨道任何一点,电场强度大小相等,即E=k5.答案(1)12mv02+解析(1)PG、QG间电场强度大小相等,均为E。粒子在PG间所受静电力F的方向竖直向下,设粒子的加速度大小为a,有E=2φd,F=qE=ma,设粒子第一次到达G时动能为Ek,有qEh=Ek设粒子第一