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文档简介
专题08电场及带电粒子在电场中的运动
目录
第一部分风向速递洞察考向,感知前沿
第二部分分层突破固本培优,精准提分
A组·保分基础练
题型01电场的性质
题型02电场中的图像问题
题型03带电粒子(带电体)在电场中运动
B组·抢分能力练
第三部分真题验证对标高考,感悟考法
1.如图甲所示,喷雾设备的静电喷嘴内装有一根带正电的针,使得农药水珠离开喷嘴时带有大
量正电荷,由于与大地相连的农作物的叶子一般都带负电,带正电的农药水珠喷洒到农作物上时,就被吸
附在叶子上。某次喷雾设备静止时,形成的部分电场线如图乙所示,A、B、C、D是电场中的四个点,若不
考虑水珠所受空气阻力,下列说法正确的是()
A.A、B、C三点的电势关系为CBA
B.水珠在A、B、C三点的电势能关系为EAEBEC
C.D点无电场线,水珠在D点的电势能为零
D.静止在B点的水珠释放后可能沿电场线运动
【答案】B
【解析】A.沿电场线方向电势逐渐降低,故A、B、C三点的电势关系为ABC,故A错误;
B.由于ABC,带正电的水珠在A、B、C三点的电势能关系为EAEBEC,故B正确;
C.D点在电场中,一般以大地为电势能零点,D与大地不在同一等势面上,D电势能不为0,故C错
误;
D.静止在B点的水珠释放后,由于喷雾设备静止时,形成的电场不是匀强电场,电场线是曲线,所以
水珠不能沿电场线运动,故D错误。故选B。
2.如图所示,接地金属球壳外的A点、球壳内的B点与球心O处于同一竖直线上,球壳外M、
N两点关于AO对称,在A点锁定一负点电荷Q,则()
A.B点的电势等于O点的电势
B.Q在球心O处产生的场强为零
C.M、N两点的场强相同,电势也相同
D.Q解锁后向下运动过程中,静电力对其做负功
【答案】A
【解析】A.由于金属球壳接地,球壳内部的电势处处相等,且球壳的电势等于大地的电势,因此,B
点和O点的电势相等,故A正确;
B.点电荷会产生电场,即点电荷Q在球心O处产生的场强不为零,球心O处场强方向指向点电荷Q,
故B错误;
C.M、N两点关于AO对称,由负点电荷Q形成的场强可知,M、N两点的场强大小相等,方向不
同。它们到点电荷Q的距离相等,它们的电势相等,故C错误;
D.Q解锁后向下运动,由于Q是负点电荷,由于金属球壳接地后由于静电感应上表面带上正电,负电
荷Q会受到向下电场力,静电力对其做正功,故D错误。故选A。
3.空间中存在方向平行于x轴的电场,其电势随x的变化关系如图所示。一带电粒子沿x轴
正方向、以速度大小v0由O点射出,粒子运动到c点时的速度恰好为0,已知粒子仅受静电力作用。下列
说法正确的是()
A.电场强度大小恒定,且沿x轴负方向
B.从a点到b点,粒子的电势能增加
1
C.粒子在b点的速度大小为v
20
D.粒子将在O、c两点间一直做往返运动
【答案】B
【解析】A.x图像斜率的绝对值为电场强度的大小,由题图可知电场强度大小恒定,沿电场强度
方向电势降低,故电场强度沿x轴正方向,A错误;
B.电场强度沿x轴正方向,带电粒子从O点开始做匀减速运动至c点,由此可知带电粒子所受电场力
沿x轴负方向,所以粒子带负电,负电荷所处位置的电势越小,其电势能就越大,粒子从从a点到b点,电
势减小,电势能增加,B正确;
1
C.从O到c,由动能定理有4q0mv2
120
11
从O到b,由动能定理2qmv2mv2
12b20
2
联立解得vv;C错误;
b20
D.粒子从O点开始做匀减速运动至c点,然后由c点沿x轴负方向做匀加速直线运动,到O点时速
度不为0,不会在O、c两点间一直做往返运动,D错误。故选B。
e
4.如图所示为英国物理学家J·J·汤姆孙当年用于测量电子比荷的气体放电管示意图。图中虚
m
线框内部分处于真空状态,当灯丝L与电源1接通时将发热并逸出电子。P是中央有小圆孔的金属板,当L
和P板与电源2接通时,逸出的电子将被加速,并沿图中虚直线所示路径到达荧光屏。D1、D2为两块平行
于虚直线、间距为d的金属板,两板与电源3相接,在图示圆形区域内加一磁感应强度为B,方向垂直纸面
向外的匀强磁场。今测得三个可调电源的电压值分别为U1、U2、U3时,恰好观察到荧光屏O点有荧光发出。
则以下说法正确的是()
A.电源2、3都是直流电源
B.金属板D2接电源3的负极
2
U3
C.该次实验测得电子的比荷为22
2U1U2Bd
D.该次实验中电子击中O点时的动能略大于eU2
【答案】AD
【解析】A.电源2作用是使电子向右做加速直线运动,故应为直流电源;
电源3作用是提供电场使电子受到的电场力与洛伦兹力平衡,故也应为直流电源,故A正确;
B.由左手定则电子在D1、D2之间受到洛伦兹力方向向上,为了平衡电子受到电场力应向下,故金属
板D2接电源3的正极,故B错误;
1
C.电子经电源2加速Uemv20
22
U3
D1、D2之间电子受力平衡eBev
d
2
eU3
联立得电子的比荷为22,故C错误;
m2U2Bd
D.由全过程动能定理eU2EkOEk初
当L和P板与电源2接通时,逸出的电子具有一定的初动能,即Ek初>0
则该次实验中电子击中O点时的动能EkO略大于eU2,故D正确。故选AD。
01电场的性质
1.(2025·北京育才学校·仿真)如图所示的平面内,有静止的等量异号点电荷,M、N两点关于两电荷连
线对称,M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是()
A.电子在M点所受电场力比在P点所受电场力大
B.N点的场强与P点的场强相同
C.M点的电势比N点的电势高
D.电子在M点的电势能比在P点的电势能大
【答案】B
【解析】A.依题意,M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称,已知等量异种点电荷的电场线关于两
电荷连线的中垂线对称,则M、P两点场强大小相等,电子在M点所受电场力等于在P点所受电场力,A
错误;
B.依题意,M、N两点关于两电荷连线对称,M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称,则N、P两
点关于两电荷连线的中点对称,已知等量异种点电荷的电场线关于两电荷连线的中点对称,故N点的场强
与P点的场强大小相等,方向相同,B正确;
C.依题意,M、N两点关于两电荷连线对称,已知等量异种点电荷的电场线关于两电荷连线对称,故
M点的电势等于N点的电势,C错误;
D.由图可知,MP
由EPq
其中qe
解得EPMEPP,D错误。故选B。
2.(2025·北京石景山·一模)如图所示,所带电荷量分别为+Q和+q(Q>q)的两个正点电荷位于同一直线
上的M、N两点,P、Q是MN连线上的两点,且MP=PQ=QN。E、F是MN连线中垂线上关于MN连线
对称的两点。则()
A.E、F两点电场强度大小相等,方向相反
B.P、Q两点电势相等
C.若两点电荷的电荷量都变为原来的2倍,P、Q两点间电势差将变为原来的4倍
D.若Q点电场强度为零,则Q=4q
【答案】D
【解析】A.根据对称性,E、F两点电场强度大小相等,方向关于MN连线对称的,不是相反,故A
错误;
B.定性分析,因为Q>q,P点更靠近场源M,Q点离场源M更远,所以P、Q两点电势不相等
kQ
定量计算,根据电势决定式
r
kQkq
得
PMPNP
kQkq
QMQNQ
令MP=PQ=QN=l
kQkqkQkqk(qQ)
0
QPMQNQMPNP2l
所以P、Q两点电势不相等且QP,故B错误;
kQkqkQkqk(qQ)
C.根据B选项定量分析知QP
MQNQMPNP2l
当场源电荷量都增大2倍,则电势差也增大2倍,故C错误;
kQkq
D.Q点场强为零,则Q0
(MQ)2(NQ)2
MP=PQ=QN
解得Q4q,故D正确。故选D。
、
3.(2025·北京市海淀区·三模)如图所示,真空中两点电荷q1q2分别位于直角三角形的顶点C和顶点B上,
D为斜边AB的中点,ABC30。已知A点电场强度的方向垂直AB向下,则下列说法正确的是()
、
A.q1q2电性相同
B.q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的一半
C.q1电荷量的绝对值等于q2电荷量的绝对值的二倍
D.D点电势高于A点电势
【答案】B
【解析】A.根据题述,A点的电场强度垂直AB向下,如图所示
由电场强度的叠加原理可知q1带正电、q2带负电。故A错误;
BC.根据题述,A点的电场强度垂直AB向下,可得
Eqq
0212
sin30,E1k2,E2k2
E1r1r2
联立,解得
q22q1
故B正确;C错误;
D.q1在A、D两点产生的电势相等,q2在A点产生的电势高于在D点产生的电势,则A点的电势高于
D点。故D错误。故选B。
4.(2025·北京市顺义区·一模)如图所示,真空中有两个等量异种点电荷Q1、Q2,分别固定在x轴坐标为
0和6cm的位置上。一带正电的点电荷在x1cm处由静止释放后()
A.做匀加速直线运动
B.在x3cm处所受静电力最大
C.由x1cm处到x3cm处的时间等于由x3cm处到x5cm处的时间
D.由x1cm处到x3cm处的动能变化量等于由x3cm处到x5cm处的动能变化量
【答案】D
【解析】AB.由等量异种电荷电场线分布特点可知,电荷连线上的电场连线中点(x3cm处)场强
最小,则带正电的点电荷在x1cm处由静止释放后,先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的加速
运动,故AB错误;
C.由上述分析可知,点电荷一直做加速运动,则由x1cm处到x3cm处的平均速度小于由x3cm处
到x5cm处,可知由x1cm处到x3cm处的时间大于由x3cm处到x5cm处的时间,故C错误;
D.由对称性可知,带正电的点电荷由x1cm处到x3cm处和由x3cm处到x5cm处电场力做功相
等,由动能定理可知,由x1cm处到x3cm处的动能变化量等于由x3cm处到x5cm处的动能变化量,
故D正确。故选D。
5.(2025·北京市丰台区·开学)如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三条电场线,实线为一带电粒子仅
在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,下列说法正确的是()
A.该电场由负点电荷形成
B.带电粒子是从P向Q运动
C.带电粒子在P点时的加速度小于在Q点时的加速度
D.带电粒子在P点的电势能小于在Q点的电势能
【答案】D
【解析】A.带电粒子的轨迹向右弯曲,带电粒子所受电场力向右,无法判断电场线的方向,该电场不
一定由负点电荷形成,A错误;
B.带电粒子的轨迹向右弯曲,带电粒子所受电场力向右,无法判断带电粒子的运动方向,B错误;
C.电场线越密,电场强度越大,带电粒子所受电场力越大,带电粒子的加速度越大。所以带电粒子在
P点时的加速度大于在Q点时的加速度,C错误;
D.带电粒子的轨迹向右弯曲,带电粒子所受电场力向右。将带电粒子从P点移动到Q点,电场力做
负功,电势能增大,所以带电粒子在P点的电势能小于在Q点的电势能,D正确。故选D。
6.(2025·北京55中·期中)如图所示是真空中两个带等量异种电荷的点电荷A、B周围的电场分布情况。
图中O点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,OMON,下列说法中正确的是()
A.同一电荷在O、M、N三点受到的电场力相同
B.同一电荷在O、M、N三点的电势能相同
C.负电荷在O点受到的电场力向左
D.把一自由电荷从M点由静止释放,将沿MON做匀速直线运动
【答案】B
【解析】A.O、M、N三点电场强度方向相同,但大小不同,根据电场线疏密或点电荷叠加可知O点
场强最大,根据FEq可知同一电荷在O、M、N三点受到的电场力不同,故A错误;
B.等量异种点电荷连线的中垂线为一等势面,故O、M、N点的电势相等,根据Epq可知同一电
荷在O、M、N三点的电势能相同,故B正确;
C.O点场强方向向左,可知负电荷在O点受到的电场力向右,故C错误;
D.把另一自由电荷从M点由静止释放,由于受到水平方向的电场力作用,不会沿MON做往复运动,
故D错误。故选B。
02电场中的图像问题
7.(2025·北京房山·一模)如图甲所示,直线AB是一条电场线。一正电荷仅在静电力作用下,以一定初
速度沿电场线从A点运动到B点,运动过程中速度v随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是
()
A.该电场线的方向是由B点指向A点
B.该电场可能是负点电荷产生的
C.A点电势小于B点电势
D.A点电场强度大于B点电场强度
【答案】D
【解析】A.由图像可知,正电荷从A点到B点做加速度逐渐减小的加速运动,由于电荷带正电,则
该电场线的方向是由A指向B,故A错误;
qE
BD.根据牛顿第二定律可得a可知,A点处的场强比B点处的场强大,又电场方向由A点到B,
m
则该电场不可能是由负点电荷产生的,故D正确,B错误;
C.由于电场方向由A点到B,根据沿电场方向电势降低可知,A点电势大于B点电势,故C错误。故
选D。
8.(2025·北京牛栏山一中·期中)如图甲所示,空间内存在平行纸面的匀强电场(图中未画出),圆上各
点和圆心的连线与O1a的夹角记为,圆上各点的电势与的关系图像如图乙所示,已知圆的半径R1m,
15V,22V,则该匀强电场的电场强度大小为()
A.1V/mB.1.5V/mC.3V/m
【答案】B
【解析】根据沿着电场线电势降低最快结合图乙可知电场线方向aO1方向,该匀强电场的电场强度大小
φφ
E121.5V/m;故选B。
2R
03带电粒子(带电体)在电场中运动
9.(2025·北京三十五中·三模)如图所示,实线是竖直面内以O点为圆心的圆,MN和PQ是圆的两条相
互垂直的直径,在竖直面内存在由Q点指向P点的匀强电场。从O点在竖直面内向各个方向以大小相同的
初速度发射电荷量和质量完全相同的带正电小球,通过圆上各点的小球中,经过N点的小球速度最大。不
计空气阻力及小球间的相互作用。小球通过圆上各点时,下列说法正确的是()
A.通过Q点的小球,重力势能与动能之和最大
B.通过P点的小球,重力势能与动能之和最大
C.通过M点的小球,电势能与重力势能之和最小
D.通过N点的小球,电势能与重力势能之和最大
【答案】B
【解析】AB.根据功能关系,电场力对小球做的功等于小球的机械能增加量,题意可知小球受到的电
场力沿Q指向P方向,所以通过P点的小球,电场力对小球做正功最多,重力势能与动能之和(机械能)
最大,故A错误,B正确;
C.根据能量守恒可知,小球动能最大时电势能与重力势能之和最小,根据等效重力法可知,小球动能
最大在圆的最低点与P之间,不可能在M点,故C错误;
D.根据能量守恒可知,小球动能最小时电势能与重力势能之和最大,根据等效重力法可知,小球动能
最小在圆的最高点与Q之间,不可能在N点,故D错误。故选B。
10.(2025·北京二十中学·月考)具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子
1232
核(1H、1H和1H)以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射入电场,其中氘核(1H)
恰好能离开电场,轨迹如图所示。不计粒子的重力,则()
3
A.1H不能离开电场
3
B.1H在电场中受到的电场力最大
3
C.1H在电场中运动的时间最短
3
D.在电场中运动的过程中电场力对1H做功最少
【答案】D
【解析】A.三种粒子在电场中均做类平抛运动,设金属板的长度为L,P点到下极板的距离为h,则
1qE
竖直方向有ht2
2m
水平方向有Lvt
qEL2
联立解得h
2mv2
212
分析可知,能否离开电场与比荷有关,氘核1H恰好能离开电场,1H的比荷比1H的大,相同水平位移
1323
时,偏转距离更大,所以1H不能离开电场;1H的比荷比1H的小,相同水平位移时,偏转距离更小,所以1H
能离开电场,故A错误;
B.电场力大小为FqE,同一匀强电场,E相同,三种粒子所带电荷量相同,所以三种粒子在电场中
所受电场力大小相等,故B错误;
11
C.三种粒子的初速度相同,1H不能离开电场,水平位移最小,由x=vt可知,1H在电场中运动的时间
23
最短,1H和1H都能离开电场,它们在电场中运动的时间相同,故C错误;
12
D.电场力做功为W=Eqd,电荷量相同,电场强度相同,分析可知1H、1H在电场中运动的竖直位移相
33
等,而1H在电场中运动的竖直位移最小,因此在电场中运动的过程中电场力对1H做功最少,故D正确。
故选D。
12
11.(2025·北京清华附中·期中)氢元素的两种同位素的原子核——氕核(1H)、氘核(1H)的质量之比
12
为1∶2,电荷量之比为1∶1。如图所示,氕核(1H)、氘核(1H)由静止开始经同一加速电场加速后,
又经同一匀强电场偏转,最后打在荧光屏上。下列说法正确的是()
A.两原子核飞出加速电场时的速度之比为1∶2
B.两原子核在偏转电场的偏转距离之比为1∶2
C.两原子核飞出偏转电场时的动能之比为1∶2
D.两原子核打在荧光屏上的偏移量之比为1∶1
【答案】D
1
【解析】A.两原子核在加速电场中运动时,根据动能定理可得qUmv2
12
2qU
可得v1
m
v1m22
则两原子核飞出加速电场时的速度之比为,故A错误;
v2m11
1Uq
B.两原子核在偏转电场中做类平抛运动,有Lvt,y2t2
2md
UL2
联立可得偏转距离y2
4U1d
可知偏转距离与原子核的质量和电荷量无关,因此两原子核在偏转电场中的偏转距离之比为1:1,故B
错误;
Uy1
C.原子核飞出偏转电场时,根据动能定理得Uq2qmv2
1d2
由于两原子核在偏转电场中的偏转距离相等,则两原子核飞出偏转电场时的动能之比为1:1,故C错误;
y2y
tan
D.设原子核离开偏转电场时的速度偏转角为,则有1
LL
2
可知两原子核离开偏转电场时速度偏转角相等,偏转距离也相等,因此运动路径完全重合,打在荧光
屏上的偏移量之比为1:1,故D正确。故选D。
12.(2024·北京十五中·月考)具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子核
1232
(1H、1H和1H)以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射入电场,其中氘核1H恰
好能离开电场,轨迹如图所示。不计粒子的重力,则()
1
A.1H不能离开电场
3
B.1H在电场中受到的电场力最大
3
C.1H在电场中运动的时间最短
3
D.在电场中运动的过程中电场力对1H做功最少
【答案】AD
【解析】A.三种粒子在电场中均做类平抛运动,设金属板的长度为L,P点距底板的距离为h,则由
平抛运动的相关知识可得
1qE
ht2,Lvt
2m
联立解得
qEL2
h
2mv2
21
分析可知,能否离开电场与比荷有关,氘核1H恰好能离开电场,则可知1H不能离开电场,故A正确;
B.电场力
FqE
同一电场,所带电荷量相同,故三种粒子在电场中所受电场力大小相等,故B错误;
1123
C.三种粒子的初速度相同,1H不能离开电场,故可知1H在电场中运动的时间最短,1H和1H都能
离开电场,则在电场中运动的时间相同,故C错误;
D.电场力做功
WqEd
123
电荷量相同,电场强度相同,分析可知1H和1H在电场中运动的竖直位移相等,而1H在电场中运动的
3
竖直位移较小,因此在电场中运动的过程中电场力对1H做功最少,故D正确。故选AD。
1.(2025·北京铁路二中·期中)如图所示,P、Q是两个电荷量相等的负的点电荷,它们连线的中点是O,
A、B是中垂线上的两点。OAOB,用EA、EB、A、B分别表示A、B两点的场强和电势,则()
A.EA一定大于EB,B不一定大于AB.EA一定大于EB,B一定大于A
C.EA不一定大于EB,B一定大于AD.EA不一定大于EB,B不一定大于A
【答案】C
【解析】由两个等量负点电荷产生的电场线分布规律可知,P、Q连线中点场强是零,中垂线上场强方
向总沿中垂线指向中点O,在中垂线上从O点到无限远处电场线先变密后变疏,即场强先变强后变弱。设
场强最大的点为P点,P点可能在A、B两点之间,也可能在O、A之间,也可能在B点的外侧,当P点在
A、B两点之间时,EA可能大于EB,也可能小于EB,还可能等于EB;当P点在O、A之间时,EA大于EB;
当P点在B点的外侧时,EA小于EB。中点O处电势最低,在中垂线上交点处的电势最低,从O点向两侧
电势逐渐升高,因此B一定大于A。故选C。
2.(2025·北京丰台·期中)如图所示在等量异种点电荷形成的电场中,O是电荷连线的中点,A、B和C、
D相对O对称。下列说法正确的是()
A.A、B两点电场强度大小相等、方向相反
B.C、D两点电场强度大小相等、方向相反
C.将正电荷从A点移动到B点,电势能减小
D.负电荷从C运动到O的过程中,电场力做正功
【答案】C
【解析】A.A、B两点电场强度大小相等、方向相同,故A错误;
B.C、D两点电场强度大小相等、方向相同,故B错误;
C.两电荷连线上的电场线方向从A点指向B点,电势A点高于B点,正电荷在电势高的地方电势能
大,故将正电荷从A点移动到B点,电势能减小,故C正确;
D.两电荷连线的中垂线为等势线,负电荷从C运动到O的过程中,电场力不做功,故D错误。故选
C。
3.(2025·北京四中·期中)在真空中固定两个电荷量相同的点电荷A、B,它们关于x轴对称,如图甲所
示。它们产生的电场在x轴上的场强E随x变化的图像如图乙所示(规定x轴正方向为电场强度的正方向)。
若在坐标原点O由静止释放一个正点电荷q,它将在x轴上运动,不计电荷重力。则()
A.A、B电荷可能为正电荷B.电荷q将在x轴上做简谐运动
C.电荷q在x2处动能最小D.电荷q运动的最大距离为2x2
【答案】D
【解析】A.由Ex图像可知,在x轴上的P点对应x2点,在P点的左侧电场强度为正值,沿x轴正
方向,右侧为负值,可知A、B带等量负电,故A错误;
B.简谐运动的条件是物体离开平衡位置越远,所受回复力越大,在平衡位置所受合外力为零,物体在
x2位置合外力为零,但是沿着x方向所受电场力超过x2后会先增大后减小而不是随着位置的增大而一直增
大,故B错误;
C.电荷量为q的正点电荷,从O点到x2点,电场力做正功,电势能减小,从x2点继续向右运动电场力
做负功,电势能增大,故x2点电势能最小,由能量守恒可知x2点动能最大,故C错误;
D.由对称性可知,点电荷q沿x轴正方向最远能到达O点关于P点的对称点位置,所以点电荷q沿x
轴正向运动的最远距离为2x2,故D正确。故选D。
4.(2025·北京北师大实验中学·期中)如图,平面直角坐标系中,正方形ABCD边长为5m,现施加一个平
行于坐标平面的匀强电场,已知A,B,C三点处的电势分别为0V,4V,7V,则下列说法错误的是()
A.点D处的电势为3V
B.电子从B运动到D电势能增加1eV
C.匀强电场的场强大小为1V/m
4
D.匀强电场的方向与x轴负方向夹角正切值为
3
【答案】D
【解析】A.在匀强电场中,对于正方形(或平行四边形)ABCD,其顶点电势满足关系式BACD
根据题意,代入可得D点电势D3V,故A正确;
B.电子从B点运动到D点,电势能的增加量为ΔEpEpD-EpB=e3V4Ve1V1eV,故B
正确;
B-A4V0V
C.匀强电场在x方向的分量Ex0.8V/m
xBxA5m
DA3V-0V
在y方向的分量Ey0.6V/m
yDyA5m
匀强电场的场强大小为2222,故错误;
EExEy=0.80.6V/m1V/mC
Ey0.63
D.电场方向与x轴负方向的夹角为α,其正切值tana,故D正确。
Ex0.84
本题选说法错误项,故选D。
5.(2025·北京十一中·月考)如图所示,a、b、c为点电荷Q产生的电场中的三条电场线,虚线MNP是带
电粒子q只在电场力作用下的运动轨迹,则()
A.粒子q在P点受到的电场力一定沿电场线方向向右
B.粒子q一定是从M到P做加速度增加的加速运动
C.粒子q在P点的速度不一定比在M点的速度大
D.若粒子q带负电,则点电荷Q为负电荷
【答案】A
【解析】A.电场力的方向指向轨迹内侧,因此粒子在P点电场力的方向一定沿电场线向右,故A正确;
B.电场线的疏密表示电场强度的大小,从M到P电场线变密,电场强度增大,加速度会增加。但粒
子的运动方向不确定(可能从M到P,也可能从P到M),且只有当电场力与速度方向夹角为锐角时才是
加速运动。因此不能确定粒子一定从M到P做加速运动,故B错误;
C.若粒子从M到P,电场力做正功,速度增大;若粒子从P到M,电场力做负功,速度减小,所以
粒子q在P点的速度一定比在M点的速度大,故C错误;
D.若粒子q带负电,其电场力方向与电场线方向相反;可推出电场线方向是从Q向外(即Q为正电荷),
而非负电荷,故D错误。故选A。
6.(2024·北京市丰台区·期末)如图所示,两个电荷量都是Q的正、负点电荷固定在A、B两点,AB连线
中点为O。现将另一个电荷量为+q的试探电荷放在AB连线的中垂线上距O为x的C点,沿某一确定方向
施加外力使电荷由静止开始沿直线从C点运动到O点,下列说法正确的是()
A.外力F的方向应当平行于AB方向水平向右
B.电荷从C点到O点的运动为匀变速直线运动
C.电荷从C点运动到O点过程中电势能逐渐减小
E
D.电荷从C点运动到O点的过程中k逐渐增大
x
【答案】D
【解析】A.没有施加外力之前对电荷受力分析。如图所示
沿某一确定方向施加外力使电荷由静止开始沿直线从C点运动到O点,则合力方向沿CO即可,根据
三角形定则可知,外力方向不是水平向右,故A错误;
B.根据
Q2
Fk
库l2
运动过程中l减小,则库仑力增大,则F增大,合外力方向确定,且F和外力的合力方向竖直向下,
根据三角形定则可知,由于外力方向确定,则其大小增大,则合外力的大小增大,故电荷做加速度增大的
加速运动,故B错误;
C.电荷从C点运动到O点过程中,由于中垂线为等势面,故运动过程中电场力不做功,电势能不发
生变化,故C错误;
D.电荷从C点运动到O点的过程中,根据动能定理可得
F外xEk
即
Ek
F外
x
E
由于外力大小增大,则电荷从C点运动到O点的过程中k逐渐增大,故D正确。故选D。
x
7.(2024·北京石景山·期末)如图所示,用绝缘支架将带电荷量为+Q的小球a固定在O点,一粗糙绝缘
直杆与水平方向的夹角θ=30°,直杆与小球a位于同一竖直面内,杆上有A、B、C三点,C与O两点位于
同一水平线上,B为AC的中点,OA=OC=L。小球b质量为m,带电荷量为-q,套在直杆上,从A点由静
止开始下滑,第一次经过B点时速度是v,运动到C点时速度为0。在+Q产生的电场中取C点的电势为0,
重力加速度为g,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是()
A.小球b经过B点时加速度为0
B.小球b从A点到C点过程中产生的内能为3mgL
1
C.小球b的电势能最小值为mv2
2
D.小球b到C点后又从C点返回到A点
【答案】C
【解析】B.根据几何关系有
AC2OAcos303L
小球b从A点到C点过程中,根据动能定理有
mgxACsin30Wf0
解得小球b从A点到C点过程中产生的内能为
3
QWmgL
f2
故B错误;
A.小球b从A点到B点过程中,库仑力逐渐增大,摩擦力逐渐增大,小球b从B点到C点过程中,
库仑力逐渐减小,摩擦力逐渐减小,由于
mgxACsin30fxAC0
可得
fmgsin30
即小球b重力沿直杆向下的分力等于小球b从A点到C点过程中受到的平均摩擦力,B点处小球b受
到的摩擦力最大,则小球b重力沿直杆向下的分力小于B点处小球b受到的摩擦力,小球b经过B点时加
速度不为0,故A错误;
C.B点离小球a最近,B点的电势最高,小球b的电势能最小,根据对称性有
1
WWW
fABfBC2f
小球b从B点到C点过程中,根据动能定理
1
mgxsin30WU(q)0mv2
BCfBCBC2
其中
UBCBCB
小球b的电势能最小值为
1
E(q)mv2
pB2
故C正确;
D.从C点返回到A点需克服摩擦力、重力做功,C点速度为零,A、C两点电势相等,故小球b到C
点后不能从C点返回到A点,故D错误。故选C。
8.(2025·北京顺义一中·期中)具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子
123)
核(1H、1H和1H(电荷量相同,质量不同)以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射
入电场,分别落在A、B、C三点,如图所示。不计粒子的重力,则()
A.三种粒子在电场中运动的时间相同
B.三种粒子在电场中运动的过程中电势能的变化量相同
∶1
C.落在A点的是1H
D.到达负极板时,落在C点的粒子的动能等于落在A点的粒子的动能
【答案】B
FqEqU
【解析】A.粒子在电场中做类平抛运动,运动的加速度为a
mmmd
1
在垂直极板的方向上三个粒子运动距离相同,即yat2
2
由于粒子的比荷不同,加速度不同,根据公式可知时间是不同的,故A错误;
B.粒子在电场中运动的过程中电势能均减小,减小量为qU
三个粒子电荷量相同,所以电势能的变化量相同,故B正确;
3
C.根据上述计算可知,在极板之间的运动时间1H最长,在极板上的水平距离xvt
3
可知1H粒子会落在A点,故C错误;
1
D.落在极板上的粒子,动能应为EqUmv2
k2
由于粒子电荷量相同,质量不同,所以质量大的粒子动能更大,落点也更远,故D错误。故选B。
9.(2025·北京丰台·期中)电子束光刻技术以其分辨率高、性能稳定、功能强大而著称,其原理简化如图
所示,电子枪发射的电子经过成型孔后形成电子束,在束偏移器间不加扫描电压时,电子束垂直射到晶圆
上某芯片表面并过中心O点。电子通过束偏移器的时间极短,可以认为这个过程中束偏移器的电压是不变
的。电子的重力不计,以下说法正确的是()
A.电子在束偏移器内做非匀变速运动
B.束偏移器间加的电压越大,电子通过束偏移器的时间越短
C.电子通过束偏移器射到晶圆表面时距O点的距离与所加扫描电压成正比
D.电子通过束偏移器射到
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