物理《高考專題》(二輪)專題檢測(cè)卷專題四第8講電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、專題檢測(cè)卷(八)電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(45分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題8分,共64分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1.(2013·東城一模)法拉第首先提出用電場(chǎng)線形象生動(dòng)地描繪電場(chǎng),如圖所示為點(diǎn)電荷a、b所形成電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖,以下幾種說(shuō)法中正確的是()A.a、b為異種電荷,a的電荷量大于b的電荷量B.a、b為異種電荷,a的電荷量小于b的電荷量C.a、b為同種電荷,a的電荷量大于b的電荷量D.a、b為同種電荷,a的電荷量小于b的電荷量2.(2012·福建高考)如圖,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn),虛線為等勢(shì)

2、線。取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn),若將q1、q2移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)的過(guò)程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等,則下列說(shuō)法正確的是()A.A點(diǎn)電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì)B.A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等C.q1的電荷量小于q2的電荷量D.q1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能3.(2013·西城一模)如圖所示,足夠長(zhǎng)的兩平行金屬板正對(duì)豎直放置,它們通過(guò)導(dǎo)線與電源E、定值電阻R、開關(guān)S相連。閉合開關(guān)后,一個(gè)帶電的液滴從兩板上端的中點(diǎn)處無(wú)初速度釋放,最終液滴落在某一金屬板上。下列說(shuō)法中正確的是()A.液滴在兩板間運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線B.電源電動(dòng)勢(shì)越大,液滴在板間運(yùn)動(dòng)的加速度越大C.電源電動(dòng)勢(shì)越大,液滴在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)D.

3、定值電阻的阻值越大,液滴在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)4.(2013·合肥二模)如圖所示,在兩點(diǎn)電荷+Q1和+Q2的連線上有a、b、c三點(diǎn),測(cè)得b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零,現(xiàn)有一個(gè)檢驗(yàn)電荷+q從a點(diǎn)沿此直線經(jīng)過(guò)b點(diǎn)移到c點(diǎn),在此過(guò)程中檢驗(yàn)電荷+q的電勢(shì)能變化情況為()A.不斷增加B.先增加后減少C.不斷減少D.先減少后增加5.(2013·淄博一模)如圖所示,真空中M、N處放置兩等量異種電荷,a、b、c為電場(chǎng)中的三點(diǎn),實(shí)線PQ為M、N連線的中垂線,a、b兩點(diǎn)關(guān)于MN對(duì)稱,a、c兩點(diǎn)關(guān)于PQ對(duì)稱,已知一帶正電的試探電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)時(shí),試探電荷的電勢(shì)能增加,則以下判定正確的是()A.M點(diǎn)處放置的是

4、正電荷B.a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與c點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)完全相同C.a點(diǎn)的電勢(shì)高于c點(diǎn)的電勢(shì)D.若將該試探電荷沿直線由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),則電場(chǎng)力先做正功,后做負(fù)功6.(2013·山東高考改編)如圖所示,在x軸上相距為L(zhǎng)的兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q、-Q,虛線是以+Q所在點(diǎn)為圓心、為半徑的圓,a、b、c、d是圓上的四個(gè)點(diǎn),其中a、c兩點(diǎn)在x軸上,b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱。下列判斷正確的是()A.b點(diǎn)電勢(shì)高于d點(diǎn)電勢(shì)B.四個(gè)點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢(shì)最低C.b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同D.將一試探電荷+q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn),+q的電勢(shì)能增大7.(2013·吉林二模)如圖所示,充電后與電源分離的平行板電容器,其正

5、極板接地,在極板間P點(diǎn)有一帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)將B板移至虛線處,則()A.兩板間電壓變小B.P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不變,但電勢(shì)降低C.電荷q向下運(yùn)動(dòng)D.電荷q的電勢(shì)能減小8.(2013·太原一模)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示,在該勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有一個(gè)帶電粒子于t=0時(shí)刻由靜止釋放,若帶電粒子只受電場(chǎng)力作用,則下列說(shuō)法中正確的是()A.帶電粒子只向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)B.02s內(nèi),電場(chǎng)力所做的功等于零C.4s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn)D.2.54s內(nèi),速度的改變等于零二、計(jì)算題(本大題共2小題,共36分。需寫出規(guī)范的解題步驟)9.(18分)(2013·保定一模)如圖,在水平方向的

6、勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一表面光滑、與水平面成45°角的絕緣直桿ab,其下端(b端)距地面高度h=0.8m。一質(zhì)量為1kg的帶電小環(huán)套在直桿上,正以某速度沿桿勻速下滑,小環(huán)離桿后正好通過(guò)b端的正下方c點(diǎn)處。(取b點(diǎn)為零勢(shì)能點(diǎn),g取10m/s2)求:(1)小環(huán)離開直桿后運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向;(2)小環(huán)在直桿上運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能;(3)小環(huán)從b到c運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能最小值。10.(18分)(2013·南昌二校聯(lián)考)光滑絕緣半球槽的半徑為R,處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一質(zhì)量為m的帶電小球從槽的右端A處(與球心等高)無(wú)初速度沿軌道滑下,滑到最低點(diǎn)B時(shí),球?qū)壍赖膲毫?mg。求:(1)小球從A到B

7、的過(guò)程中受到的電場(chǎng)力做的功及電場(chǎng)力的大小;(2)帶電小球在滑動(dòng)過(guò)程中的最大速度。答案解析1.【解析】選B。由題圖看出,電場(chǎng)線由一個(gè)點(diǎn)電荷發(fā)出到另一個(gè)點(diǎn)電荷終止,由此可知,a、b必為異種電荷,C、D選項(xiàng)錯(cuò);又由圖可知,電荷b附近的電場(chǎng)線比電荷a附近的電場(chǎng)線密,則電荷b附近的場(chǎng)強(qiáng)一定比電荷a附近的場(chǎng)強(qiáng)大,b帶的電荷量必然多于a帶的電荷量,則A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確。2.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下三點(diǎn):(1)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直,沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)越來(lái)越低。(2)電場(chǎng)線密的地方場(chǎng)強(qiáng)大。(3)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化關(guān)系?！窘馕觥窟xC。由于將q1、q2移到無(wú)窮遠(yuǎn)過(guò)程外力克服電場(chǎng)力做的功相等,則q1

8、在A點(diǎn)的電勢(shì)能等于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能,D錯(cuò)。由于電場(chǎng)力做負(fù)功,則電場(chǎng)線由外指向內(nèi),B點(diǎn)電勢(shì)大于A點(diǎn)電勢(shì),A錯(cuò)。A點(diǎn)所處電場(chǎng)線密,場(chǎng)強(qiáng)大,A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向也不同,B錯(cuò)。據(jù)W=qU及A點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)差大于B點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)差,因此q1的電荷量小于q2的電荷量,C對(duì)。3.【解析】選B。電容器充滿電荷后,極板間的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。極板間形成了電場(chǎng),液滴受水平方向的電場(chǎng)力和豎直方向的重力作用,合力為恒力,而初速度為零,則液滴做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò);電源電動(dòng)勢(shì)越大,則液滴受到的電場(chǎng)力也越大,合力越大,加速度也越大,B項(xiàng)對(duì);電源電動(dòng)勢(shì)越大,加速度越大,同時(shí)豎直位移越小,則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短

9、,C項(xiàng)錯(cuò);定值電阻不會(huì)影響兩極板上電壓的大小,則對(duì)液滴的運(yùn)動(dòng)沒有影響,D項(xiàng)錯(cuò)。4.【解析】選D。根據(jù)電勢(shì)能的計(jì)算公式Ep=qU可知U=0時(shí)電勢(shì)能為0,在Q1Q2連線上除b點(diǎn)外其他各點(diǎn)電勢(shì)均大于0,所以檢驗(yàn)電荷+q的電勢(shì)能也大于0,這樣,從a經(jīng)b到c的過(guò)程中,中間b點(diǎn)電勢(shì)能最小,電勢(shì)能變化情況為先減少后增加,故D項(xiàng)正確。5.【解題指南】解答該題的關(guān)鍵點(diǎn):(1)兩等量異種電荷的電場(chǎng)線分布情況及等勢(shì)面特點(diǎn);(2)抓住帶正電試探電荷從a到c電勢(shì)能增加這一點(diǎn),分析說(shuō)明該過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功;(3)注意利用場(chǎng)的對(duì)稱性分析?！窘馕觥窟xD。由正試探電荷從a到c電勢(shì)能增加得,該過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功,故M帶負(fù)電,N帶

10、正電,A錯(cuò)誤。由場(chǎng)的對(duì)稱性知,Ea=Ec,但方向不同,B錯(cuò)誤。由沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低得a<c,C錯(cuò)誤。該試探電荷從a到b的過(guò)程中電場(chǎng)力與速度的夾角先為銳角后為鈍角,即電場(chǎng)力先做正功,后做負(fù)功,D正確。6.【解析】選B。等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面關(guān)于兩點(diǎn)電荷連線對(duì)稱,b、d兩點(diǎn)關(guān)于兩點(diǎn)電荷連線對(duì)稱,因此,b、d兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;過(guò)c點(diǎn)的兩點(diǎn)電荷連線的垂直平分線是零等勢(shì)面,因此,c點(diǎn)電勢(shì)為零,但其他三個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)都大于零,為正值,選項(xiàng)B正確;根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷電場(chǎng)中電場(chǎng)線的分布規(guī)律可以知道,b、d兩點(diǎn)關(guān)于兩點(diǎn)電荷連線對(duì)稱,兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,但方向不同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因?yàn)閍>c,

11、因此將一試探電荷+q由a移到c,電荷+q的電勢(shì)能減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7.【解析】選A。平行板電容器充電后與電源分離,電量保持不變,板間距離減小,由電容的決定式C=得電容增大。由公式C=分析得知,板間電壓U減小,故A正確。電容器電量、正對(duì)面積不變時(shí),板間場(chǎng)強(qiáng)不變。P點(diǎn)與B板間電勢(shì)差大小U=Ed,d減小,U減小,而P點(diǎn)的電勢(shì)小于B板電勢(shì),則P點(diǎn)電勢(shì)升高,故B錯(cuò)誤。板間場(chǎng)強(qiáng)不變,電荷q所受電場(chǎng)力不變,仍保持靜止,故C錯(cuò)誤。由電荷靜止可判斷出來(lái)電荷帶正電,P點(diǎn)電勢(shì)升高,電荷q的電勢(shì)能增大,故D錯(cuò)誤。8.【解析】選D。由牛頓第二定律可知,帶電粒子在第1s內(nèi)的加速度a=,為第2s內(nèi)加速度a=的,因此先加速1

12、s再減速0.5s,速度為零,接下來(lái)的1.5s將反向加速,v-t圖像如圖所示,所以選項(xiàng)A錯(cuò);02s內(nèi),帶電粒子的初速度為零,但末速度不為零,由動(dòng)能定理可知電場(chǎng)力所做的功不為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由v-t圖像中圖線與坐標(biāo)軸圍成的圖形的面積為物體的位移,由對(duì)稱可以看出,前4s內(nèi)的位移不為零,所以帶電粒子不會(huì)回到原出發(fā)點(diǎn),所以C錯(cuò)誤;2.54s內(nèi),v2.5=v4,故v=0,選項(xiàng)D正確?！痉椒记伞刻幚韼щ娏Ｗ釉诮蛔冸妶?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一般方法(1)對(duì)于帶電粒子在交變電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng),一般多以加速、減速交替出現(xiàn)的多運(yùn)動(dòng)過(guò)程的情境出現(xiàn)。解決的方法:根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)認(rèn)真分析其中一個(gè)變化周期內(nèi)相關(guān)物理量的變化規(guī)律。借助運(yùn)

13、動(dòng)圖像進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,找出每一運(yùn)動(dòng)過(guò)程或每一運(yùn)動(dòng)階段中相關(guān)物理量間的關(guān)系,進(jìn)行歸納、總結(jié)推理,尋找?guī)щ娏Ｗ拥倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律。(2)對(duì)于帶電粒子在交變電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng),解決的方法仍然是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法,把曲線運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng),然后分別應(yīng)用直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律加以解決。9.【解析】(1)由題意知小環(huán)帶負(fù)電;小環(huán)沿ab桿勻速下滑,小環(huán)共受3個(gè)力,可知qE=mg,(2分)小環(huán)離開直桿后,只受重力和電場(chǎng)力,F合=mg=ma,a=g=10m/s2,(2分)方向垂直于桿向下。(1分)(2)小環(huán)離開桿做類平拋運(yùn)動(dòng):平行于桿的方向做勻速運(yùn)動(dòng):h=vt(2分)垂直于桿的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng):h=at2(2分)

14、又因?yàn)?Ek=mv2(2分)解得:Ek=2J(1分)(3)根據(jù)能量守恒,機(jī)械能最小值E=Ek-Ep(2分)電勢(shì)能:Ep=m(2分)v1=vcos45°(1分)解得E=1J(1分)答案:(1)10m/s2垂直于桿向下(2)2J(3)1J10.【解析】(1)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最低位置B時(shí)速度為v,此時(shí)N-mg=m(2分)設(shè)電場(chǎng)力大小為F,做功為W,由題意,小球從A處沿槽滑到最低位置B的過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理mgR+W=mv2-0(3分)由以上兩式得:W=-mgR,電場(chǎng)力做負(fù)功,說(shuō)明電場(chǎng)力方向水平向右。(3分)電場(chǎng)力的大小F=|=mg(2分)(2)小球在滑動(dòng)過(guò)程中最大速度的條件是小球沿軌道運(yùn)動(dòng)到某位置時(shí)切向合力為零。設(shè)此時(shí)小球和圓心間的連線與豎直方向的夾角為,如圖,mgsin=Fcos(2分)得:tan=(1分)小球由A處到最大速度位置