2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí)考點規(guī)范練38帶電粒子在電場中的綜合問題(含解析)新人教版

1、考點規(guī)范練38帶電粒子在電場中的綜合問題一、單項選擇題1.（2018河南中原名校第二次聯(lián)考）如圖所示，在兩平行金屬板中央有一個靜止的電子（不計重力）,當(dāng)兩板間的電壓分別如圖甲、乙、丙、丁所示，電子在板間運(yùn)動（假設(shè)不與板相碰）,下列說法正確的是（）而TA.電壓是甲圖時，在0T時間內(nèi)，電子的電勢能一直減少?一.B.電壓是乙圖時,在0萬時間內(nèi),電子的電勢能先增加后減少C.電壓是丙圖時，電子在板間做往復(fù)運(yùn)動D.電壓是丁圖時，電子在板間做往復(fù)運(yùn)動2.（2019天津模擬）一勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E隨時間t變化的圖像如圖所示，在該勻強(qiáng)電場中，有一個帶負(fù)電粒子于t=0時刻由靜止釋放，若帶電粒子只受電場力作用，則下

2、列說法正確的是（假設(shè)帶電粒子不與板相碰）（）|£/（V,ml）-ji=IIIIi"J*!iiiSAA.帶電粒子只向一個方向運(yùn)動B.02s內(nèi)，電場力做功等于0C.4s末帶電粒子回到原出發(fā)點D.2.54s內(nèi)，電場力做功等于03 .如圖所示，在豎直向上的勻強(qiáng)電場中，一根不可伸長的絕緣細(xì)繩的一端系著一個帶電小球，另一端固定于O點，小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，最高點為a,最低點為b。不計空氣阻力，則下列說法正確的是（）A.小球帶負(fù)電B.電場力跟重力平衡C.小球在從a點運(yùn)動到b點的過程中，電勢能減小D.小球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒4 .（2018遼寧三校高三第三次調(diào)研考試）如圖所示，

3、矩形區(qū)域PQN肺存在平行于紙面的勻強(qiáng)電場，一質(zhì)量為m=2.0X10-11kg、電荷量為q=1.0X10-5C的帶正電粒子（重力不計）從a點以vi=1x104m/s的初速度垂直于PQ進(jìn)入電場，最終從MNfe界的b點以與水平邊界MNI30°角斜向右上方射出，射出電場時的速度V2=2X104m/s,已知MP=0cm、MN80cm,取a點電勢為零，如果以a點為坐標(biāo)原點O沿PQ方向建立X軸，則粒子從a點運(yùn)動到b點的過程中，電場的電場強(qiáng)度E、電勢6、粒子的速度v、電勢能5隨x的變化圖像正確的是（） Mx 104m s1)1l 7 3aMem CDio *J)173217,32 x/cm017.3

4、2 JfcmAOA8C5 .（2018江西宜春調(diào)研）如圖所示，QABC為一粗糙絕緣水平面上的四點，不計空氣阻力，一電荷量為-Q的點電荷固定在O點，現(xiàn)有一質(zhì)量為m電荷量為-q的小金屬塊（可視為質(zhì)點，從A點由靜止沿它們的連線向右運(yùn)動，到B點時速度最大，其大小為v成小金屬塊最后停止在C點。已知小金屬塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為jA、B間距離為l,靜電力常量為匕則（）.2?+?二A.在點電荷-Q形成的電場中，A、B兩點間的電勢差Ub=FmB.在小金屬塊由A向C運(yùn)動的過程中，電勢能先增大后減小_、一一一、.?C.OB間的距離為方?D.從B到C的過程中，小金屬塊的動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能二、多項選擇題6 .如圖

5、所示，兩個帶等量正電荷的小球AB（可視為點電荷，被固定在光滑絕緣水平面上。P、N是小球A、B連線的垂直平分線上的點，且PO=ON現(xiàn)將一個電荷量很小的帶負(fù)電的小球q可視為質(zhì)點），由P點靜止釋放，在小球C向N點運(yùn)動的過程中，關(guān)于小球C的v-t圖像中，可能正確的是（）R0C7 .（2018四川自貢一診）在地面附近，存在著一有界電場，邊界MN將空間分成上下兩個區(qū)域I、高度由靜止釋放一質(zhì)量為m的帶電小球,不計空氣阻力，則（）3 4乙在區(qū)域n中有豎直向上的勻強(qiáng)電場，在區(qū)域I中離邊界某A如圖甲所示，小球運(yùn)動的v-t圖像如圖乙所示打。fNI甲A.小球受到的重力與電場力大小之比為3:58 .在t=5s時，小球經(jīng)

6、過邊界MNC.在小球向下運(yùn)動白整個過程中，重力做的功大于電場力做的功D.在14s過程中，小球的機(jī)械能先減少后增加8.（2018 吉林長春模擬）如圖甲所示,A、 時間的變化規(guī)律如圖乙所示?，F(xiàn)有一電子從B是一對平行金屬板。A板的電勢（J）a=0,B板的電勢6b隨A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場區(qū)內(nèi)，電子的初速度和A.若電子是在 B.若電子是在 C.若電子是在D.若電子是在 三、非選擇題t= 0時刻進(jìn)入的 ?t二弓時刻進(jìn)入的 ?t二下時刻進(jìn)入的 8甲,它可能不會到達(dá),它一定不能到達(dá),它可能時而向B板運(yùn)動,時而向A板運(yùn)動,最后穿過B板3?t二石時刻進(jìn)入的，匕可能時而向B板運(yùn)動，時而向A板運(yùn)動，取后分過B板

7、9. （2018 河南鄭州第一次聯(lián)考）如圖甲所示，在y=0和y=2 m之間有沿著x軸方向的勻強(qiáng)電場，MN 為電場區(qū)域的上邊界，在x軸方向范圍足夠大。騎場強(qiáng)度的變化如圖乙所示，取x軸正方向為電場正方向?，F(xiàn)有一個帶負(fù)電的粒子，粒子的比荷?=1.0X 10-2 C/kg,在t=0時刻以速度Vo=5X102 m/s從O點沿y軸正方向進(jìn)入電場區(qū)域，不計粒子重力作用。求：（1）粒子通過電場區(qū)域的時間（2）粒子離開電場的位置坐標(biāo)（3）粒子通過電場區(qū)域后沿防 x IO1 N - C'1)乙5x軸方向的速度大小。10.（2018 河北衡水二模）如圖甲所示，兩塊水平平行放置的導(dǎo)電板 ，板距為d,大量電子（

8、質(zhì)量為m 電荷量為e）連續(xù)不斷地從中點 O沿與極板平行的 OO方向射入兩板之間，當(dāng)兩板不帶電時，這些電 子通過兩板之間的時間為3t0,當(dāng)在兩板間加如圖乙所示的周期為2t0、幅值恒為U0的周期性電壓時，所有的電子均能從兩板間通過（不計重力）。0乙重力的影響均可忽略，則（5求這些電子穿過平行板時距OO的最大距離和最小距離。11.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點平滑連接，在過圓心O的水平界面MN勺下方分布有水平向右的勻強(qiáng)電場，現(xiàn)有一質(zhì)量為m電荷量為+q的小球從水平軌道上A點由靜止釋放，小球運(yùn)動到C點離開圓軌道后，經(jīng)界面MNk白PP點進(jìn)入電場（P點恰好在A點的正上方，小球可視為

9、質(zhì)點，小球運(yùn)動到C點之前電荷量保持不變，經(jīng)過C點后電荷量立即變?yōu)榱悖?。已知A、B間距離為2R重力加速度為（1）電場強(qiáng)度E的大??；（2）小球在圓軌道上運(yùn)動時的最大速率（3）小球?qū)A軌道的最大壓力的大小?？键c規(guī)范練38帶電粒子在電場中的綜合問題1. D解析若電壓是甲圖,0T時間內(nèi)，電場力先向左后向右，則電子先向左做勻加速直線運(yùn)動，后做勻減速直線運(yùn)動，即電場力先做正功后做負(fù)功，電勢能先減少后增加，故A錯誤；電壓是乙圖時，在?.0時間內(nèi)，電子向右先加速后減速，即電場力先做正功后做負(fù)功，電勢能先減少后增加，故B錯誤；.2.?電壓是丙圖時，電子先向左做加速度先增大后減小的加速運(yùn)動，過了工做加速度先增大后減

10、小的減速運(yùn)動，到T時速度減為0,之后重復(fù)前面的運(yùn)動，故電子一直朝同一方向運(yùn)動，C錯誤；電壓是丁圖時，電子先向左加速，到?后向左減速，?后向右加速，3T后向右減速，T時速度減為零，之后重復(fù)前面的運(yùn)動,故電子做往復(fù)運(yùn)動,D正確。2. D解析畫出帶電粒子速度v隨時間t變化的圖像如圖所示，v-t圖線與時間軸所圍“面積”表示位移，可見帶電粒子不是只向一個方向運(yùn)動，4s末帶電粒子不能回到原出發(fā)點，A、C錯誤;2s末速度不為0,可見02s內(nèi)電場力做的功不等于0,B錯誤;2.5s末和4s末，速度的大小、方向都相同，則2. 54s內(nèi)，電場力做功等于0,所以D正確。3. B解析由于小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，

11、所以重力與電場力的合力為0,電場力方向豎直向上，小球帶正電，A錯,B又t從a-b,電場力做負(fù)功，電勢能增大，C錯；由于有電場力做功，機(jī)械能不守恒，D錯。4. D解析因為規(guī)定a點電勢為零，粒子進(jìn)入電場后彳類平拋運(yùn)動，根據(jù)電場力做功與電勢能變化的關(guān)系，有qEx=A曰二0-Ep,故畢-qEx,故剪D正確；因為勻強(qiáng)電場中的電場強(qiáng)度處處相等，故選項A錯誤；因為粒子離開電場時的速度丫2=盆一=2vi,電場的方向水平向右，沿電場線的方向電勢降低，故sin30選項B錯誤；粒子在電場中運(yùn)動的過程中，由動能定理可知，qExJmV-2?i2,所以v與x不是線性關(guān)系，選項C錯誤。5. C解析小金屬塊從A到B過程，由動

12、能定理得-qUAB-wmgl？?m2-0,得A、B兩點間的電勢差UB=-2?；?+?m2,故A錯誤；小金屬塊由A點向C點運(yùn)動的過程中，電場力一直做正功，電勢能一直減小，故B錯誤；由題意知，A到B過程，金屬塊做加速運(yùn)動，B到C過程，金屬塊做減速運(yùn)動，在B點金屬塊所受的滑動摩擦力與庫侖力平衡，則有mg=k?，得r=J?募,故C正確；從B到C的過程中，小金屬塊的動能和減少的電勢能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯誤。6. AB解析在AB的垂直平分線上，從無窮遠(yuǎn)處到O點電場強(qiáng)度先變大后變小，到O點變?yōu)榱?，帶?fù)電的小球C受力沿垂直平分線，加速度先變大后變小，速度不斷增大，在O點加速度變?yōu)榱?，速度達(dá)到最大,v-t圖線

13、的斜率先變大后變??；由O點到無窮遠(yuǎn)，速度變化情況與另一側(cè)速度的變化情況具有對稱性。如果PN足夠遠(yuǎn)，選項B正確；如果PM艮近，選項A正確。7. AD解析小球進(jìn)入電場前做自由落體運(yùn)動，進(jìn)入電場后受到重力和電場力作用而做減速運(yùn)動，由題圖乙可以看出，小球經(jīng)過邊界MN的時刻是t=1s和t=4s時，故選項B錯誤；由v-t圖像的斜率等于加速度得，小球進(jìn)入電場前的加速度大小a1=g=?1=v1,進(jìn)入電場后的加速度大小a2=?1=7?1=2?,?1?21.535由牛頓第二te律得mg=maF-mg=m5得電場力F=mg+m=3mg得重力mg與電場力F大小之比為3：5,故選項A正確；小球向下運(yùn)動的整個過程中，動能

14、的變化量為零，根據(jù)動能定理，整個過程中重力做的功與電場力做的功大小相等，故選項C錯誤；整個過程中，由題圖可得，小球在02.5s內(nèi)向下運(yùn)動，在2.55s內(nèi)向上運(yùn)動，在14s過程中，電場力先做負(fù)功后做正功，所以小球的機(jī)械能先減少后增加，故選項D正確。8. BC解析若電子從t=0時刻進(jìn)入，電子將做單向直線運(yùn)動,A錯誤；若電子從?時刻進(jìn)入兩板，則電?2?子受到電場力方向向左，故無法到達(dá)B板,B正確；電子從了時刻進(jìn)入兩板時，電子先加速，經(jīng)工時速度？.、.一.？.？最大，此時電子受到電場力反向，經(jīng)了速度減為零，再加速z反向速度最大，接著減速N回到原位置，即？4,？,、,44電子在大于不時刻進(jìn)入時一定不能到

15、達(dá)B板，小于-4時刻進(jìn)入時一定能到達(dá)B板，所以C正確,D錯誤。此題作v-t圖像更易理解。(2)粒子帶負(fù)電，沿x軸負(fù)方向先加速后減速，加速時的加速度大小9. 解析(1)因為粒子初速度方向垂直于勻強(qiáng)電場時間t=U=4X103s。,在電場中做類平拋運(yùn)動，所以粒子通過電場區(qū)域的？,？2ai=？=4m/s，減速時的加速度大小a2=？=2m/s2,離開電場時,在x軸方向上的位移大小x=1ai(？)+ai(萬)-1a2(？)=2xl05m,因此粒子離開電場的位置坐標(biāo)為(-2X105m,2m)。(3)粒子通過電場區(qū)域后沿x軸方向的速度大小為？3vx=ai_a2-=4x10m/s。答案(1)4X103S(2)(

16、-2X10-5m,2m)(3)4X10-3m/s10.解析以電場力的方向為正方向，畫出電子在t=0、t=t0時刻進(jìn)入電場后，沿電場力方向的速度Vy隨時間變化的Vy-t圖像如圖甲和乙所示。宿2fa3ta4taI乙h的0t甲？c電場強(qiáng)度E=？0？n？電子的加速度2=方=/？由圖甲中？產(chǎn)沉產(chǎn)零筍，？2=ax小二爺叫由圖甲可得電子的最大側(cè)移，即穿過平行板時距？1？1+？2,3？0？02ymax=-t0+Vy1t0+2t0=？由圖乙可得電子的最小側(cè)移，即穿過平行板時距？13？0？02ym-=-t0+？1t。=2？。OO的最大距離OO的最小距離答案3？0？023？0？02？2？11.解析(1)設(shè)小球過C點時速度大小為VC,小球從A到C由動能定理知qE-3R-mg-2R=2？2小球離開C點后做平拋運(yùn)動到P點，有R=2gt22R=vt一、，-I？聯(lián)立解得E(。(2)設(shè)小球運(yùn)動到圓軌道D點時速度最大，設(shè)最大速度為V,此時ODW豎直線OB夾角設(shè)為從A點運(yùn)動到D點的過程，根據(jù)動能定理知12qE(2R+Rina)-mgR1cosa)=2mv12即2mv=mgRsina+cosa+1)根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知，當(dāng)a=45。時動能最大，由此可得a，小球V=v2(v2+1)？。(3)由(2)中知，由于小球在D點時速度最