物理2025《高中考前》高考冲刺考试方法答题技巧高考预测热点拔高练(九)　电场的性质及带电粒子在电场中的运动含答案

物理2025《高中考前》高考冲刺考试方法答题技巧高考预测热点拔高练(九)电场的性质及带电粒子在电场中的运动热点拔高练(九)电场的性质及带电粒子在电场中的运动一、单项选择题1.如图所示,等量异种点电荷+q、-q分别固定在以O为圆心的半圆弧直径a、b两点,此时O点的电场强度为E1;若b点的负电荷固定不动,而将a点的正电荷沿圆弧逆时针转过60°后固定在c点时,此时O点的电场强度为E2,则E1与E2之比为 (C)A.2∶1 B.1∶2C.2∶3 D.3∶22.如图所示,真空中两个静止的点电荷电量的绝对值分别为q1、q2,激发的电场的电场线分布如图,图中P、Q两点关于点电荷q1水平对称,P、Q两点的电势分别为φP、φQ,一个带电粒子(仅在电场力作用下)沿虚线轨迹从M移动至N。下列说法正确的是(D)A.q1<q2B.φQ>φPC.q1、q2连线的延长线上有一点电场强度为零,这一点在q1的左侧D.在粒子从M移动至N的过程中它的电势能先变大后变小3.如图所示,光滑地面放置一足够长的不带电绝缘木板,空间中存在水平向右的匀强电场和垂直向里的匀强磁场,匀强电场场强为E,匀强磁场磁感应强度为B,木板上表面静止释放一个带电种类未知的物块,二者质量均为m,它们间的动摩擦因数为μ。物块的电量大小为q,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。已知刚开始木板、物块一起运动,之后能发生相对滑动,则 (D)A.一起运动时,共同向右做匀加速直线运动B.一起运动时,两物体间的摩擦力逐渐减小C.两物体间的压力为零时,恰好发生相对滑动D.恰好发生相对滑动时,物块速度大小为mgqB-4.如图所示,带电的平行板电容器与静电计连接,下极板接地,静电计外壳接地,已知电容器上极板带正电,稳定时一带电的油滴恰好静止于两极板间的P点,则下列说法正确的是 (C)A.保持下极板不动,将上极板稍微下移一点距离,静电计的张角变大B.保持上极板不动,将下极板稍微下移一点距离,液滴将向下运动C.保持下极板不动,将上极板稍微向右移一点距离,P点电势将升高D.保持下极板不动,将上极板稍微向右移一点距离,带电油滴仍静止不动二、多项选择题5.如图甲所示,在粗糙绝缘水平面的A、C两处分别固定两个点电荷,A、C的坐标分别为-4L和4L。已知A处电荷的电荷量为Q,图乙是AC连线之间的电势φ与坐标x的关系图,x=2L处图线最低,x=-2L处的电势为φ1,x=3L处的电势为φ2。若在x=-2L的B点由静止释放一可视为质点的带电物块,物块的质量为m、电荷量为q。物块向右运动到x=3L处速度恰好为零。则C处电荷的电荷量及物块与水平面间的动摩擦因数分别为(B、D)A.Q3 B.C.q(φ1-φ26.避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。图示为避雷针上方有雷雨时避雷针MN附近的电场线分布示意图,电场线关于直线MN对称。虚线ABCD为一重力不计的带电粒子在电场中仅在电场力作用下从A运动到D的轨迹,则 (C、D)A.该粒子带负电B.A点的电势比B点的电势高C.该粒子在A点时的加速度比在B点时的加速度大D.运动过程中粒子的电势能先增大后减小7.如图所示,在真空中水平放置一高为2L的长方体绝缘支架,其上下两个面是边长为L的正方形,在顶点A、C处分别放置电荷量均为+Q的点电荷,在顶点F、H处分别放置电荷量均为-Q的点电荷,O1、O2分别是线段AC和线段FH的中点。下列说法正确的是 (A、D)A.该长方体的几何中心处场强方向竖直向下B.B、D两点场强和电势均相同C.沿竖直方向从O1到O2,场强大小先减小后增大D.将一负试探电荷从D点移到G点,电场力做负功三、计算题8.如图所示,在竖直平面内的平面直角坐标系xOy中,x轴上方有水平向右的匀强电场,有一质量为m、电荷量为-q(q>0)的带电绝缘小球,从y轴上的P(0,L)点由静止开始释放,运动至x轴上的A(-L,0)点时,恰好无碰撞地沿切线方向进入固定在x轴下方竖直放置的四分之三圆弧形光滑绝缘细管,细管的圆心O1位于y轴上,交y轴于B点,交x轴于A点和C(L,0)点,已知细管内径略大于小球外径,小球直径远小于细管轨道的半径,不计空气阻力,重力加速度为g。求:(1)匀强电场的电场强度的大小;答案:(1)mg【解析】(1)小球由静止释放后在重力和电场力的作用下做匀加速直线运动,小球从A点沿切线方向进入,则此时速度方向与竖直方向的夹角为45°,即加速度方向与竖直方向的夹角为45°,则tan45°=mgEq,解得E=mg(2)小球运动到B点时对细管的压力;答案:(2)3(2+1)mg方向竖直向下【解析】(2)根据几何关系可知,细管轨道的半径r=2L,从P点到B点的过程中,根据动能定理得mg(2L+2L)+EqL=12mvB2,在B点,根据牛顿第二定律得FN-mg联立解得FN=3(2+1)mg,方向竖直向上。根据牛顿第三定律可得小球运动到B点时对细管的压力大小FN'=3(2+1)mg,方向竖直向下。(3)小球从C点飞出后落在x轴上的位置坐标。答案:(3)(-7L,0)【解析】(3)从P到A的过程中,根据动能定理得12mvA2=mgL解得vA=2gL,小球从C点抛出后做类平抛运动抛出时的速度vC=vA=2gL,小球的加速度g'=2g。当小球沿抛出方向和垂直抛出方向位移相等时,又回到x轴,则有vCt=12g't2,解得t=22则沿x轴方向运动的位移x=vCtsin45°=2vCt=2×2gL×2x'=L-8L=-7L,则小球从C点飞出后落在热点拔高练(六)功能关系一、单项选择题1.如图所示,摆球(可视为质点)质量为m,悬线长为L,把悬线拉直至水平位置A点后由静止释放摆球。设摆球从A运动到最低点B的过程中,空气阻力f的大小不变,重力加速度为g,则摆球运动到最低点B时的速率为 (B)A.2gL-fπC.gL-fπL4m2.如图所示,一轻杆连接两相同的光滑小球,由倾角为75°的斜面滑下,滑到图示位置时小球a到地面高度为L,此时杆与水平地面夹角为45°,b球速度大小为6gL,则小球a滑到水平面上时球的速度大小为 A.7gLB.6gLC.2gL3.如图所示,将倾角为θ=30°的斜面体c固定在水平地面上,质量为M=2m的物体b置于光滑的斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与质量为m的物体a连接,连接b的一段细绳与斜面平行,连接a的一段细绳竖直,a连接在竖直固定在地面上的弹簧上,用手托住物体b使物体a和b保持静止不动,此时细绳伸直且拉力为零,弹簧的压缩量为x0。现在松开手,在物体b下滑2x0距离时,则下列说法中正确的是 (C)A.物体a与弹簧组成的系统机械能守恒B.物体b的重力势能减少mgx0C.细绳对物体a做的功为2mgx0D.物体b的速度大小为24.如图所示为一款儿童游戏机的简化示意图。在与水平面夹角θ=30°的光滑游戏面板上,固定一半径为R的光滑细圆形挡板(垂直于面板),A、B为与圆心等高的直径两端点。一质量为m的弹珠从弹射器水平发射出来后,沿挡板内侧从轨道最低点D开始运动,恰好能通过轨道最高点C。忽略空气阻力,弹珠可视为质点,重力加速度大小为g,则弹珠经过B点时 (C)A.对挡板的压力大小为2mgB.对挡板的压力大小为52C.重力的瞬时功率为mgD.重力的瞬时功率为mg5.如图所示,竖直面内,两段半径均为R的光滑半圆形细杆平滑拼接组成“S”形轨道,一个质量为m的小环套在轨道上,小环从轨道最高点由静止开始下滑,下滑过程中始终受到一个水平恒力F的作用,小环能下滑到最低点,重力加速度大小为g,则小环从最高点下滑到最低点的过程中 (C)A.小环机械能守恒B.外力F一直做正功C.小环在最低点的速度大小为22D.在最低点小环对轨道的压力大小为mg二、多项选择题6.如图所示,倾角θ=37°的斜面固定在水平地面上,斜面顶端固定一轻质的定滑轮,质量分别为m、52m的物块A、B通过细绳及轻质弹簧连接在滑轮两侧,物块B静止在底端挡板处,开始时细绳伸直,用手托着物块A使弹簧处于原长,这时物块A距离地面的高度为h,放手后物块A下落,当A刚好接触地面时,B对挡板恰好无压力,此时A的速度大小为v,已知弹簧的弹性势能与其形变量的平方成正比,不计一切摩擦和空气阻力,重力加速度为g,sin37°=0.6,则在上述过程中 (A、CA.物块A刚好要接触地面时加速度大小为12B.弹簧的最大弹性势能为12mv2-C.物块A速度最大时离地面的高度为13D.物块A的最大速度为27.风洞可以产生强力的气流,用来模拟飞行器高速运行时气流的作用效果。矩形风洞原理图中存在大小恒定的水平风力,现有一质量为2kg的小球从M点竖直向上抛出,其运动轨迹大致如图中实线所示,其中M、N两点在同一水平线上,O点为轨迹的最高点,小球在M点速度大小为3m/s,在O点速度大小为4m/s,不计空气阻力,重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是 (A、B、C)A.小球的重力和受到的风力大小之比为3∶4B.小球落到N点时的动能为73JC.小球在上升和下降过程中机械能变化量之比为1∶3D.小球从M点运动到N点过程中的最小动能为9J8.如图所示,质量m=1kg的物体从高为h=0.2m的光滑轨道上P点由静止开始下滑,滑到水平传送带上的A点,物体和传送带之间的动摩擦因数为μ=0.1,传送带AB之间的距离为l=5.5m,传送带一直以v=3m/s的速度沿顺时针方向匀速转动,则 (B、C、D)A.物体由A运动到B的时间是1.5sB.物体由A运动到B的过程中,摩擦力对物体的冲量大小为1N·sC.物体由A运动到B的过程中,系统产生0.5J的热量D.带动传送带转动的电动机在物体由A运动到B的过程中,多做了3J功三、计算题9.如图所示,MN为固定的竖直光滑四分之一圆弧轨道,N端与水平面相切,轨道半径R=0.9m。粗糙水平段NP长L=1m,P点右侧有一与水平方向成θ=30°角的足够长的传送带与水平面在P点平滑连接,传送带逆时针转动的速率恒为3m/s。一质量为1kg可视为质点的物块A从圆弧轨道最高点M由静止开始沿轨道滑下,物块A与NP段间的动摩擦因数μ1=0.1。静止在P点的另一个物块B与A完全相同,B与传送带间的动摩擦因数μ2=33。A与B碰撞后A、B交换速度,碰撞时间不计,重力加速度g取10m/s2(1)物块A滑下后首次到达最低点N时对轨道的压力;答案:(1)30N,方向竖直向下【解析】(1)设物块质量为m,A首次到达N点的速度为vN,由机械能守恒定律得:mgR=12m由牛顿第二定律得:FN-mg=mv联立解得:FN=30N根据牛顿第三定律可知支持力与压力大小相等,方向相反,所以物体对轨道压力大小为30N,方向竖直向下。(2)从A、B第一次碰撞后到第二次碰撞前,B与传送带之间由于摩擦而产生的热量。答案:(2)12.25J【解析】(2)设A与B第一次碰前的速度为v0,从释放物块A至到达P点的过程中,由能量守恒定律得:mgR=12mv02+解得:v0=4m/s设A、B第一次碰撞后的速度分别为vA、vB,则vA=0,vB=4m/s碰后B沿传送带向上匀减速运动直至速度为零