備戰(zhàn)2013高考物理高考與模擬題分類解析 專題23 帶電粒子在電場(chǎng)中的

1、專題23 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、2012高考題1. （2012·廣東理綜物理）圖5是某種靜電礦料分選器的原理示意圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場(chǎng)后，分落在收集板中央的兩側(cè)，對(duì)礦粉分離的過程，下列表述正確的有A.帶正電的礦粉落在右側(cè)B.電場(chǎng)力對(duì)礦粉做正功C.帶負(fù)電的礦粉電勢(shì)能變大D.帶正電的礦粉電勢(shì)能變小2. (2012·天津理綜)兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示，一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行，最后離開電場(chǎng)，粒子只受靜電力作用，則粒子在電場(chǎng)中A做直線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變小后變大B做直線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變大后變小C做曲

2、線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變小后變大D做曲線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變大后變小3（2012·四川理綜）如圖所示，ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道，AB段光滑水平，BC段為光滑圓弧，對(duì)應(yīng)的圓心角=37°，半徑r=2.5m，CD段平直傾斜且粗糙，各段軌道均平滑連接，傾斜軌道所在區(qū)域有場(chǎng)強(qiáng)大小為E=2×105N/C、方向垂直于斜軌向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)。質(zhì)量m=5×10-2kg、電荷量q=+1×10-6C的小物體（視為質(zhì)點(diǎn)）被彈簧槍發(fā)射后，沿水平軌道向左滑行，在C點(diǎn)以速度v0=3m/s沖上斜軌。以小物體通過C點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，0.1s以后，場(chǎng)強(qiáng)大小不變，方向反向。已知斜軌與小物體

3、間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.25。設(shè)小物體的電荷量保持不變，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求彈簧槍對(duì)小物體所做的功； （2）在斜軌上小物體能到達(dá)的最高點(diǎn)為P，示CP的長(zhǎng)度。相關(guān)知識(shí)。二、2012模擬題1. （2012年3月山東威海一模）一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷僅在電場(chǎng)力作用下由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的v-t圖象如圖所示，其中ta和tb是電荷運(yùn)動(dòng)到電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)的時(shí)刻.下列說法正確的是A.該電荷由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功B. a點(diǎn)處的電場(chǎng)線比b點(diǎn)處的電場(chǎng)線密C. a、b兩點(diǎn)電勢(shì)的關(guān)系為D.該電荷一定做曲線運(yùn)動(dòng)2（2012年3月東北四校一模）如圖所示，質(zhì)

4、量為m、半徑為R的圓形光滑絕緣軌道放在水平地面上固定的M、N兩豎直墻壁間，圓形軌道與墻壁間摩擦忽略不計(jì)，在軌道所在平面加一豎直向上的場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。P、Q兩點(diǎn)分別為軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，在p點(diǎn)有一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電的小球，現(xiàn)給小球一初速度v0，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，則有關(guān)下列說法正確的是A小球通過P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道一定有壓力B小球通過P點(diǎn)時(shí)的速率一定大于通過Q點(diǎn)時(shí)的速率C從P到Q點(diǎn)的過程中，小球的機(jī)械能一定增加D若mg> qE，要使小球能通過Q點(diǎn)且保證圓形軌道不脫離地面，速度v0應(yīng)滿足的關(guān)系是：v0<。3（2012年3月山東省淄博市一模）

5、在光滑絕緣水平面的P點(diǎn)正上方O點(diǎn)固定了一電荷量為+Q的正點(diǎn)電荷，在水平面上的N點(diǎn)，由靜止釋放質(zhì)量為m，電荷量為-q的負(fù)檢驗(yàn)電荷，該檢驗(yàn)電荷經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)速度為v，圖中=60°，規(guī)定電場(chǎng)中P點(diǎn)的電勢(shì)為零。則在+Q形成的電場(chǎng)中AN點(diǎn)電勢(shì)高于P點(diǎn)電勢(shì)BN點(diǎn)電勢(shì)為CP點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小是N點(diǎn)的2倍D檢驗(yàn)電荷在N點(diǎn)具有的電勢(shì)能為點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式，P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小是N點(diǎn)的4倍，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。4. （2012年3月江西省六校聯(lián)考）真空中，兩個(gè)相距L的固定點(diǎn)電荷E、F所帶電荷量分別為QE和QF，在它們共同形成的電場(chǎng)中，有一條電場(chǎng)線如圖中實(shí)線所示，實(shí)線上的箭頭表示電場(chǎng)線的方向。電場(chǎng)線上標(biāo)出了M、N兩點(diǎn)，其中N

6、點(diǎn)的切線與EF連線平行，且NEF>NFE。則（ ）AE帶正電，F(xiàn)帶負(fù)電，且QEQF B在M點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的檢驗(yàn)電荷，檢驗(yàn)電荷將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)C過N點(diǎn)的等勢(shì)面與過N點(diǎn)的切線垂直 D負(fù)檢驗(yàn)電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能5. （2012年3月福州質(zhì)檢）電場(chǎng)中某三條等勢(shì)線如圖實(shí)線a、b、c所示。一電子僅在電場(chǎng)力作用下沿直線從P運(yùn)動(dòng)到Q，已知電勢(shì)a>b>c，這一過程電子運(yùn)動(dòng)的v-t圖象可能是下列各圖中的6（2012江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)盟第一次聯(lián)考）如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、傾角為=30°的光滑絕緣斜面處于電場(chǎng)中，一帶電量為+q，質(zhì)量為m的小球，以初速度v0由斜面底端的A點(diǎn)開

7、始沿斜面上滑，到達(dá)斜面頂端的速度仍為v0，則( )ABCv0A小球在B點(diǎn)的電勢(shì)能一定大于小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能BA、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差一定為C若電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的最大值一定是D若該電場(chǎng)是AC邊中垂線上某點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的，則Q一定是正電荷7（11分）（2012年2月福建晉江四校第二次聯(lián)考）如圖所示，質(zhì)量為m，帶電量為+q的微粒在O點(diǎn)以初速度v0與水平方向成q 角射出，微粒在運(yùn)動(dòng)中受阻力大小恒定為f。 如果在某方向加上一定大小的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，能保證微粒仍沿v0方向做直線運(yùn)動(dòng)，試求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的最小值的大小與方向。 若加上大小一定，方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，仍能保證微粒沿vo方向做直線運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)

8、過一段時(shí)間后又返回O點(diǎn)，求微?；氐絆點(diǎn)時(shí)的速率。8（12分）（2012廣東中山期末）如圖，A、B兩點(diǎn)所在的圓半徑分別為r1和r2，這兩個(gè)圓為同心圓，圓心處有一帶正電為+Q的點(diǎn)電荷，內(nèi)外圓間的電勢(shì)差為U。一電子僅在電場(chǎng)力作用下由A運(yùn)動(dòng)到B，電子經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度為v。若電子質(zhì)量為m，帶電量為e。求：+v0r1r2AB+Qv（1）電子經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的加速度大小。（2）電子在A點(diǎn)時(shí)的速度大小v0。9.(16分）（2012云南名校聯(lián)考）直流電源的路端電壓U=182 V。金屬板AB、CD、EF、GH相互平行、彼此靠近。它們分別和變阻器上的觸點(diǎn)a、b、c、d連接。變阻器上ab、bc、cd段電阻之比為123?？譕1

9、正對(duì)B和E，孔O2正對(duì)D和G。邊緣F、H正對(duì)。一個(gè)電子以初速度v0=4×106 m/s沿AB方向從A點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，恰好穿過孔O1和O2后，從H點(diǎn)離開電場(chǎng)。金屬板間的距離L1=2 cm，L2=4 cm，L3=6 cm。電子質(zhì)量me=9.1×10-31 kg，電量q=1.6×10-19 C。正對(duì)兩平行板間可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，求： （1）各相對(duì)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度。（2）電子離開H點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。（3）四塊金屬板的總長(zhǎng)度（AB+CD+EF+GH）。10、（14分）（2012年2月河北省衡水中學(xué)下學(xué)期一調(diào)考試）粗糙絕緣的水平面附近存在一個(gè)平行于水平面的電場(chǎng)，其中某一區(qū)域的電場(chǎng)線與x軸平

10、行，且沿x軸方向的電勢(shì)j與坐標(biāo)值x的關(guān)系如下表格所示：123456789x/m0.050.100.150.200.250.300.350.400.45/105v9.004.50來源:3.002.251.801. 501.291.131.00根據(jù)上述表格中的數(shù)據(jù)可作出如右的jx圖像?，F(xiàn)有一質(zhì)量為0.10kg，電荷量為1.0´10-7C帶正電荷的滑塊（可視作質(zhì)點(diǎn)），其與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20。問：（1）由數(shù)據(jù)表格和圖像給出的信息，寫出沿x軸的電勢(shì)j與x的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。（2）若將滑塊無初速地放在x=0.10m處，則滑塊最終停止在何處？（3）在上述第（2）問的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，它的加速

11、度如何變化？當(dāng)它位于x=0.15m時(shí)它的加速度多大？（電場(chǎng)中某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為jx圖線上某點(diǎn)對(duì)應(yīng)的斜率）（4）若滑塊從x=0.60m處以初速度v0沿-x方向運(yùn)動(dòng)，要使滑塊恰能回到出發(fā)點(diǎn)，其初速度v0應(yīng)為多大？可解得x2=0.225m（舍去x2=0.1m）。（2分）11（19分）（2012年2月重慶八中檢測(cè)）如圖所示，兩平行金屬板A、B長(zhǎng)L=8cm，兩板間距離d=8cm，A板比B板電勢(shì)高300V，一不計(jì)重力的帶正電的粒子電荷量q10-10C，質(zhì)量m10-20kg，沿電場(chǎng)中心線RD垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng)，初速度02×106m/s，粒子飛出平行板電場(chǎng)后可進(jìn)入界面MN、PS間的無電場(chǎng)區(qū)域。已知兩界面MN

12、、PS相距為12cm，D是中心線RD與界面PS的交點(diǎn)。求:（1）粒子穿過界面MN時(shí)偏離中心線RD的距離以及速度大小？（2）粒子到達(dá)PS界面時(shí)離D點(diǎn)的距離為多少？（3）設(shè)O為RD延長(zhǎng)線上的某一點(diǎn)，我們可以在O點(diǎn)固定一負(fù)點(diǎn)電荷，使粒子恰好可以繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求在O點(diǎn)固定的負(fù)點(diǎn)電荷的電量為多少？（靜電力常數(shù)k = 90×109N·m2/C2，保留兩位有效數(shù)字）12. (15分) （2012南京四校聯(lián)考） 如圖所示，固定于同一條豎直線上的A、B是兩個(gè)帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷，電荷量分別為Q和Q，A、B相距為2d。MN是豎直放置的光滑絕緣細(xì)桿，另有一個(gè)穿過細(xì)桿的帶電小球p，質(zhì)量為

13、m、電荷量為+q（可視為點(diǎn)電荷，不影響電場(chǎng)的分布。），現(xiàn)將小球p從與點(diǎn)電荷A等高的C處由靜止開始釋放，小球p向下運(yùn)動(dòng)到距C點(diǎn)距離為d的O點(diǎn)時(shí)，速度為v。已知MN與AB之間的距離為d，靜電力常量為k，重力加速度為g。求：（1）C、O間的電勢(shì)差UCO； （2）O點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小及小球p經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的加速度；（3）小球p經(jīng)過與點(diǎn)電荷B等高的D點(diǎn)時(shí)的速度。13、（16分）（2012上海崇明期末）已知真空中電量為Q的點(diǎn)電荷電場(chǎng)中，若取無窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，則離電荷距離為r的某點(diǎn)的電勢(shì)表達(dá)式為（k為靜電力常數(shù)）。如圖所示，帶正電的甲球固定在足夠大的光滑絕緣水平面上的A點(diǎn)，其帶電量為Q；質(zhì)量為m、帶正電的乙

14、球在水平面上的B點(diǎn)由靜止釋放，其帶電量為q；A、B兩點(diǎn)間的距離為l0。釋放后的乙球除受到甲球的靜電力作用外，還受到一個(gè)大小為、方向指向甲球的恒力作用，兩球均可視為點(diǎn)電荷。求：（1）乙球在釋放瞬間的加速度大?。唬?）乙球的速度最大時(shí)兩個(gè)電荷間的距離；（3）乙球運(yùn)動(dòng)的最大速度vm為多少？（4）乙球運(yùn)動(dòng)過程中，離開甲球的最大距離和最小距離是多少？14.（2012年3月安徽省“江南十校”高三聯(lián)考）如圖所示，光滑水平軌道與半徑為R的光滑豎直半圓軌道在B點(diǎn)平滑連接。在過圓心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m，電量為+q的小球從水平軌道上A點(diǎn)由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)離開圓軌道后

15、，經(jīng)界面MN上的P點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)（P點(diǎn)恰好在A點(diǎn)的正上方，如圖。小球可視為質(zhì)點(diǎn)，小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)之前電量保持不變，經(jīng)過C點(diǎn)后電量立即變?yōu)榱悖Ｒ阎狝、B間距離為2R，重力加速度為g。在上述運(yùn)動(dòng)過程中，求：（1）電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；（2）小球在圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)最大速率；（3）小球?qū)A軌道的最大壓力的大小。15（12分）（2012年海南瓊海一模）如圖所示，在光滑絕緣水平面上B點(diǎn)的正上方O處固定一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，在水平面上的A點(diǎn)放另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量均為m，帶電量均為+Q 。C為AB直線上的另一點(diǎn)（O、A、B、C位于同一豎直平面上），AO間的距離為L(zhǎng)，AB和BC間的距離均為，在空間加一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)后A處的質(zhì)點(diǎn)處于靜止。試問：（1）該勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)多大？其方向如何？（2）給A處的質(zhì)點(diǎn)一個(gè)指向C點(diǎn)的初速度，該質(zhì)點(diǎn)到