《2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題三 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 第1講 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)突破練.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題三 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 第1講 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)突破練.doc(7頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第1講 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
[限訓(xùn)練通高考] 科學(xué)設(shè)題 拿下高考高分
(45分鐘)
一、單項(xiàng)選擇題
1.(2016高考全國(guó)卷Ⅲ)關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面,下列說(shuō)法正確的是( )
A.兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交
B.電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直
C.同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等
D.將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面,電場(chǎng)力做正功
解析:在靜電場(chǎng)中,兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面不會(huì)相交,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線與等勢(shì)面一定相互垂直,選項(xiàng)B正確;同一等勢(shì)面上的電場(chǎng)強(qiáng)度可能相等,也可能不相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電場(chǎng)線總是由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面,移動(dòng)負(fù)試探電荷時(shí),電場(chǎng)力做負(fù)功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
答案:B
2.(2018河北定州第三次月考)如圖,勻強(qiáng)電場(chǎng)中的點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H為立方體的8個(gè)頂點(diǎn).已知G、F、B、D點(diǎn)的電勢(shì)分別為8 V、3 V、2 V、4 V,則A點(diǎn)的電勢(shì)為( )
A.1 V B.-1 V
C.2 V D.3 V
解析:在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,由公式U=Ed知,沿著任意兩平行方向前進(jìn)相同距離,電勢(shì)差必定相等,由于GF∥CB,且GF=CB,則有φG-φF=φC-φB,代入數(shù)據(jù)解得φC=φG-φF+φB=8 V-3 V+2 V=7 V,同理,φA-φB=φD-φC,解得φA=φB+φD-φC=2 V+4 V-7 V=-1 V,故B正確.
答案:B
3.(2018高考天津卷)如圖所示,實(shí)線表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(方向未標(biāo)出),虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為φM、φN,粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN,速度大小分別為vM、vN,電勢(shì)能分別為EpM、EpN.下列判斷正確的是( )
A.vM
vN.綜上所述,選項(xiàng)D正確.
答案:D
4.(2018山東菏澤一中高三質(zhì)檢)如圖為靜電除塵機(jī)原理示意圖,廢氣先經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)械過(guò)濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū),帶負(fù)電的塵埃在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移并沉積,以達(dá)到除塵目的,圖中虛線為電場(chǎng)線(方向未標(biāo)).不考慮塵埃在遷移過(guò)程中的相互作用和電荷量的變化,則( )
A.電場(chǎng)線方向由放電極指向集塵極
B.圖中A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)
C.塵埃在遷移過(guò)程中做勻變速運(yùn)動(dòng)
D.塵埃在遷移過(guò)程中電勢(shì)能減小
解析:根據(jù)題意可知帶負(fù)電的塵埃在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移,則知集塵極帶正電荷,是正極,所以電場(chǎng)線方向由集塵極指向放電極,故A錯(cuò)誤;集塵極帶正電荷,A點(diǎn)更靠近放電極,所以圖中A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì),故B錯(cuò)誤;由圖可知放電極與集塵極間為非勻強(qiáng)電場(chǎng),所以塵埃所受的電場(chǎng)力是變化的,塵埃不可能做勻變速運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;帶電塵埃所受的電場(chǎng)力方向與位移方向相同,電場(chǎng)力做正功,所以在遷移過(guò)程中電勢(shì)能減小,故D正確.
答案:D
5.(2018河北定州中學(xué)第三次月考)如圖所示,三條平行等間距的虛線表示電場(chǎng)中的三個(gè)等勢(shì)面,電勢(shì)值分別為10 V、20 V、30 V,實(shí)線是一帶電粒子(不計(jì)重力)在該區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b、c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn).下列說(shuō)法正確的是
( )
A.粒子在三點(diǎn)的電勢(shì)能大小關(guān)系為EpcEka>Ekc
解析:由題圖可知,電場(chǎng)的方向是向上的,而粒子受力是向下的,故粒子帶負(fù)電,而帶負(fù)電的粒子無(wú)論是依次沿a、b、c運(yùn)動(dòng),還是依次沿c、b、a運(yùn)動(dòng),都會(huì)得到如圖的軌跡,故C錯(cuò)誤.粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),只有電場(chǎng)力做功,故電勢(shì)能與動(dòng)能之和是恒定不變的,帶負(fù)電的粒子在b點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能最大,在c點(diǎn)的電勢(shì)能最小,則可判斷帶電粒子在c點(diǎn)的動(dòng)能最大,在b點(diǎn)的動(dòng)能最小,故A正確,D錯(cuò)誤.因表示電場(chǎng)中三個(gè)等勢(shì)面的三條虛線是平行且等間距的,由此可判斷電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),所以帶電粒子在電場(chǎng)中各點(diǎn)受到的電場(chǎng)力相等,故B錯(cuò)誤.
答案:A
6.如圖所示,無(wú)限大均勻帶正電的薄板豎直放置,其周圍空間的電場(chǎng)可認(rèn)為是勻強(qiáng)電場(chǎng).光滑絕緣細(xì)管垂直穿過(guò)板中間小孔,一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶負(fù)電小球在細(xì)管內(nèi)運(yùn)動(dòng).以小孔為原點(diǎn)建立x軸,規(guī)定x軸正方向?yàn)榧铀俣萢和速度v的正方向,下圖分別表示x軸上各點(diǎn)的電勢(shì)φ、小球的加速度a、速度v和動(dòng)能Ek隨x變化的圖象,其中正確的是( )
解析:在x<0范圍內(nèi),當(dāng)x增大時(shí),由電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),且U=Ed,可知電勢(shì)差均勻增大,φ x圖線應(yīng)為向上傾斜的直線;在x>0范圍內(nèi),當(dāng)x增大時(shí),同理可知電勢(shì)差均勻減小,φ x圖線應(yīng)為向下傾斜的直線,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.在x<0范圍內(nèi),電場(chǎng)力向右,加速度向右,為正值;在x>0范圍內(nèi),電場(chǎng)力向左,加速度向左,為負(fù)值,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.在x<0范圍內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理得qEx=mv2,v x圖象中的圖線應(yīng)是曲線;同理,在x>0范圍內(nèi),圖線也為曲線,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.在x<0范圍內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理得qEx=Ek,Ek x圖象中的圖線應(yīng)是傾斜的直線;同理,在x>0范圍內(nèi),圖線也為傾斜的直線,選項(xiàng)D正確.
答案:D
二、多項(xiàng)選擇題
7.(2018高考全國(guó)卷Ⅰ)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面,已知平面b上的電勢(shì)為2 V.一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10 eV,從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6 eV.下列說(shuō)法正確的是( )
A.平面c上的電勢(shì)為零
B.該電子可能到達(dá)不了平面f
C.該電子經(jīng)過(guò)平面d時(shí),其電勢(shì)能為4 eV
D.該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的速率是經(jīng)過(guò)d時(shí)的2倍
解析:因等勢(shì)面間距相等,由U=Ed得相鄰虛線之間電勢(shì)差相等,由a到d,eUad=-6 eV,故Uad=6 V,各虛線電勢(shì)如圖所示,因電場(chǎng)力做負(fù)功,故電場(chǎng)方向向右,沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,φc=0,A對(duì).
因電子的速度方向未知,若不垂直于等勢(shì)面,如圖中實(shí)線所示,電子可能到達(dá)不了平面f,B對(duì).
經(jīng)過(guò)d時(shí),電勢(shì)能Ep=eφd=2 eV,C錯(cuò).
由a到b,Wab=Ekb-Eka=-2 eV,所以Ekb=8 eV,由a到d,Wad=Ekd-Eka=-6 eV,所以Ekd=4 eV,則Ekb=2Ekd,根據(jù)Ek=mv2知vb=vd,D錯(cuò).
答案:AB
8.如圖所示,空間某區(qū)域存在著非勻強(qiáng)電場(chǎng),實(shí)線表示該電場(chǎng)的電場(chǎng)線,過(guò)O點(diǎn)的虛線MN表示該電場(chǎng)的一個(gè)等勢(shì)面,兩個(gè)相同的帶正電的粒子P、Q分別從A、B兩點(diǎn)以相同的初速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng),速度方向垂直于MN,A、B連線與MN平行,且都能從MN左側(cè)經(jīng)過(guò)O點(diǎn).設(shè)粒子P、Q在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能分別為Ep1和Ep2,經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的速度大小分別為v1和v2.粒子的重力不計(jì),則( )
A.v1>v2 B.v1Ep2
解析:由題意知兩個(gè)相同的帶正電粒子P、Q分別從A、B兩點(diǎn)以相同的初速度運(yùn)動(dòng),且都能從MN左側(cè)經(jīng)過(guò)O點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)兩個(gè)粒子都做正功,再由電場(chǎng)線和等勢(shì)面的垂直關(guān)系以及沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低,可知B點(diǎn)的電勢(shì)φB高于A點(diǎn)的電勢(shì)φA,B點(diǎn)與O點(diǎn)的電勢(shì)差大于A點(diǎn)與O點(diǎn)的電勢(shì)差,對(duì)兩個(gè)粒子分別運(yùn)用動(dòng)能定理有qU=m(v2-v),而UBO>UAO,可知兩個(gè)粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的速度v10的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=103 V/m,比荷為1.0105 C/kg的帶正電的粒子P從A板中心O′處由靜止釋放,其運(yùn)動(dòng)軌跡恰好經(jīng)過(guò)M( m,1 m)點(diǎn).粒子P的重力不計(jì).
(1)求金屬板A、B之間的電勢(shì)差UAB;
(2)若在粒子P經(jīng)過(guò)O點(diǎn)的同時(shí),在y軸右側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中某點(diǎn)由靜止釋放另一帶電粒子Q,使P、Q恰能在運(yùn)動(dòng)中相碰.假設(shè)Q的質(zhì)量是P的質(zhì)量的2倍,帶電情況與P相同,Q的重力及P、Q之間的相互作用力均忽略不計(jì),求粒子Q所有釋放點(diǎn)的集合.
解析:(1)設(shè)粒子P的質(zhì)量為m、帶電荷量為q,從O點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)的速度大小為v0.由題意可知,粒子P在y軸右側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng).設(shè)該粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M( m,1 m)點(diǎn)所用時(shí)間為t0,由類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得xM=v0t0,yM= t,
解得v0=104 m/s.
在金屬板A、B之間,由動(dòng)能定理得
qUAB=mv,
解得UAB=1 000 V.
(2)設(shè)P、Q在右側(cè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度分別為a1、a2,粒子Q從坐標(biāo)N(x、y)點(diǎn)釋放后,經(jīng)時(shí)間t與粒子P相遇.由牛頓運(yùn)動(dòng)定律及類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和幾何關(guān)系可得
對(duì)于P有Eq=ma1
對(duì)于Q有Eq=2ma2
x=v0t
a1t2=y(tǒng)+a2t2
聯(lián)立以上各式解得y=x2,其中x>0
即粒子Q的釋放點(diǎn)N(x,y)的坐標(biāo)滿足方程
y=x2(x>0).
答案:(1)1 000 V (2)y=x2(x>0)
12.如圖所示,開(kāi)有小孔的平行板水平放置,兩極板接在電壓大小可調(diào)的電源上,用噴霧器將油滴噴注在小孔上方.已知兩極板間距為d,油滴密度為ρ,電子電荷量為e,重力加速度為g,油滴視為球體,油滴運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣的粘滯阻力大小Ff=6πηrv(r為油滴半徑、η為粘滯系數(shù),且均為已知量),油滴所帶電荷量是電子電荷量的整數(shù)倍,噴出的油滴均相同,不考慮油滴間的相互作用.
(1)當(dāng)電壓調(diào)到U時(shí),可以使帶電的油滴在板間懸?。划?dāng)電壓調(diào)到時(shí),油滴能在板間以速度v勻速豎直下行.求油滴所帶電子的個(gè)數(shù)n及油滴勻速下行的速度v;
(2)當(dāng)油滴進(jìn)入小孔時(shí)與另一油滴粘連在一起形成一個(gè)大油滴,以速度v1(已知)豎直向下進(jìn)入小孔,為防止碰到下極板,需調(diào)整電壓,使其減速運(yùn)行,若將電壓調(diào)到2U,大油滴運(yùn)動(dòng)到下極板處剛好速度為零,求大油滴運(yùn)動(dòng)到下極板處時(shí)的加速度及這一過(guò)程粘滯阻力對(duì)大油滴所做的功.
解析:(1)油滴靜止時(shí),電場(chǎng)力與重力平衡,有
=mg
勻速下降時(shí),有+6πηrv=mg
其中質(zhì)量m=πρr3
聯(lián)立可得n==,v=.
(2)①大油滴質(zhì)量為2m,所帶電荷量為2q,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到下極板時(shí)速度恰好為零,故2q-2mg=2ma
聯(lián)立解得a=g,方向豎直向上
②油滴從上極板到下極板由動(dòng)能定理可得
2mgd-2q2U+Wf=0-2mv,m=πρr3
聯(lián)立解得
Wf=πρgdr3-πρvr3=πρr3(2gd-v).
答案:(1)
(2)g,方向豎直向上 πρr3(2gd-v)
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