高考物理二輪專題復(fù)習(xí)練案：第8講 電場及帶電粒子在電場中的運動 Word版含解析

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1、 專題三　第8講 限時：40分鐘 一、選擇題(本題共8小題，其中1～5題為單選，6～8題為多選) 1．(2018·山東、湖北部分重點中學(xué)沖刺模擬)將電荷量為q＝2×10－5C的正點電荷從A移動到B，電場力做功為4×10－4J；將其從B移動到C，克服電場力做功2×10－4J，規(guī)定φC＝0，則下列說法正確的是(　A　) A．A、B兩點的電勢分別為φA＝10V，φB＝－10V B．若A、B、C三點在同一條電場線上，則C一定是AB的中點 C．若將電荷量為－2×10－5C的點電荷從A移動到B，電勢能減小4×10－4J D．若是勻強電場，且AB＝10cm，則電場強度可能為100N/C

2、 [解析]　根據(jù)電勢差定義式UAB＝，可得UAB＝＝V＝20V，同理UBC＝－10V，則φA＝10V，φB＝－10V，故A正確；因為電場不一定是勻強電場，所以C不一定是AB的中點，故B錯誤；負(fù)電荷從A到B過程中，電場力做負(fù)功，電勢能增加，故C錯誤；由U＝Ed可知，勻強電場的最小場強為E＝＝V/m＝200V/m，故D錯誤。所以A正確，BCD錯誤。 2．(2018·山東省濰坊市高三下學(xué)期一模)如圖所示，水平放置的平行板電容器充電后與電源斷開，上極板帶正電，下極板接地，一帶電油滴靜止于P點?，F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動一小段距離，則油滴(　B　) A．仍保持靜止，電勢能不變 B．仍保

3、持靜止，電勢能減小 C．將向下運動，電勢能增大 D．將向下運動，電勢能減小 [解析]　上極板帶正電，下極板接地，所以電場方向向下，帶電油滴靜止于P點，所以電場力向上，所以該點電荷是負(fù)電荷，水平放置的平行板電容器充電后與電源斷開，兩極板所帶的電量Q不變，間距d增大，根據(jù)E＝＝＝＝知兩板間的電場強度不變，受電場力不變，油滴仍保持靜止；根據(jù)U＝Ed知，P點與負(fù)極板間的電勢差增大，負(fù)極板的電勢為0，所以P點的電勢增大，該點電荷是負(fù)電荷，所以電勢能減小，故B正確，ACD錯誤；故選B。 3．(2018·福建省莆田市高三下學(xué)期模擬)如圖所示，邊長為a的正方體的頂點A處有一電荷量為－Q的點電荷，其他7個

4、頂點各有一電荷量為＋Q的點電荷，體心O處有一個電荷量為－q的點電荷，靜電力常量為k，則點電荷－q受到的電場力大小為(　A　) A．　　　 B． C．　　　 D． [解析]　由對稱性可知，點電荷－q所受的電場力等于與－Q在同一對角線上的＋Q對點電荷電場力的矢量和，其它電荷對點電荷的作用力的和為零，則點電荷受電場力大小為F＝2k＝，故選A． 4．(2018·廣東省汕頭市高三下學(xué)期4月模擬)如圖所示，電子示波管由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY′、水平偏轉(zhuǎn)電極XX′和熒光屏組成，當(dāng)電極YY′和XX′所加電壓都為零時．電子槍射出的電子恰好打在熒光屏上的中心點即原點O上，下列說法正確的是(　C　)

5、 A．當(dāng)上極板Y的電勢高于Y′，而后極板X的電勢低于X′時，電子將打在第一象限 B．電子從發(fā)射到打到熒光屏的時間與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小有關(guān) C．電子打到熒光屏?xí)r的動能與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小有關(guān) D．電子通過XX′時的水平偏轉(zhuǎn)量與YY′所加電壓大小有關(guān) [解析]　由于電子帶負(fù)電，所以電子在電場中運動時會偏向電勢高的一邊，故當(dāng)上極板Y的電勢高于Y′，而后極板X的電勢低于X′時，電子將打在第二象限，故A錯誤；電子在水平方向上不受力，所以水平方向做勻速運動，故電子從發(fā)射到打到熒光屏的時間與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小無關(guān)，故B錯誤；根據(jù)動能定理，電子出電場后的動能和電場力做功的大小有關(guān)，即qU＝m

6、v2－mv，故C正確；電子通過XX′時的水平偏轉(zhuǎn)量與XX′所加電壓大小有關(guān)，故D錯誤；故選C。 5．(2018·貴州省貴陽市高三5月模擬)如圖所示，為某靜電除塵裝置的原理圖，廢氣先經(jīng)過機械過濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū)。圖中虛線是某一帶負(fù)電的塵埃(不計重力)僅在電場力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡，A、B兩點是軌跡與電場線的交點。若不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電荷量變化，則以下說法正確的是(　B　) A．A點電勢高于B點電勢 B．塵埃在A點加速度大于在B點的加速度 C．塵埃在遷移過程中做勻變速運動 D．塵埃在遷移過程中電勢能始終在增大 [解析]　沿電場線方向電勢降低，由圖可知，

7、B點的電勢高于A點電勢，故A錯誤；由圖可知，A點電場線比B點密集，因此A點的場強大于B點場強，故A點的電場力大于B點的電場力，則A點的加速度大于B點的加速度，故B正確；放電極與集塵極間建立非勻強電場，塵埃所受的電場力是變化的。故粒子不可能做勻變速運動，故C錯誤；由圖可知，開始速度方向與電場力方向夾角為鈍角，電場力做負(fù)功，電勢能增大；后來變?yōu)殇J角，電場力做正功，電勢能減??；對于全過程而言，根據(jù)電勢的變化可知，電勢能減小，故D錯誤。故選B。 6．(2018·安徽省蚌埠市高三第三次教學(xué)質(zhì)量檢測)如圖，充電后的平行板電容器水平放置(與電源斷開)，電容為C，板間距離為d，上極板正中央有一小孔。質(zhì)量為m

8、、電荷量為＋q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落，穿過小孔到達(dá)下極板處的P點時速度恰為零(空氣阻力忽略不計，極板間電場可視為勻強電場，重力加速度為g)。下列說法正確的是(　BC　) A．電容器所帶電荷量Q＝ B．電容器板間的電場強度E＝ C．若下板下移的距離，小球到達(dá)P點(原下板處)時速度恰為零 D．若下板水平右移一小段距離，小球到達(dá)下板處時速度恰為零 [解析]　對從釋放到到達(dá)下極板處過程由動能定理得：mg(h＋d)－qEd＝0，解得：E＝，電容器兩極板間的電壓為：U＝Ed＝，電容器的帶電量為：Q＝CU＝，故A錯誤，B正確；由題意知，電容器的電量不變，根據(jù)C＝、C＝和E＝，得

9、E＝，當(dāng)下板向下移動時電場強度不變，根據(jù)動能定理可知，小球從相同高度處釋放，到達(dá)P點時速度恰好為零，故C正確；當(dāng)下板水平右移一小段距離，面積S減小，故電場強度增大，下落相同的距離，電場力做的負(fù)功更多，故小球在到達(dá)下板前速度已經(jīng)為零，故D錯誤。故選BC。 7．(2018·寧夏銀川二中高三下學(xué)期模擬三試題)如圖所示，平行板電容器A、B兩極板水平放置，A在上方，B在下方，現(xiàn)將其和二極管串聯(lián)接在電源上，已知A和電源正極相連，二極管具有單向?qū)щ娦?，一帶電小球沿A、B中心水平射入，打在B極板上的N點，小球的重力不能忽略，現(xiàn)通過上下移動A極板來改變兩極板A、B間距(兩極板仍平行)，則下列說法正確的是(　B

10、C　) A．若小球帶正電，當(dāng)A、B間距增大時，小球打在N點的右側(cè) B．若小球帶正電，當(dāng)A、B間距減小時，小球打在N點的左側(cè) C．若小球帶負(fù)電，當(dāng)A、B間距減小時，小球可能打在N點的右側(cè) D．若小球帶負(fù)電，當(dāng)A、B間距增大時，小球可能打在N點的左側(cè) [解析]　若小球帶正電，當(dāng)d增大時，電容減小，但Q不可能減小，所以Q不變，根據(jù)E＝＝＝，E不變所以電場力不變，小球仍然打在N點，故A錯誤；若小球帶正電，當(dāng)d減小時，電容增大，Q增大，根據(jù)E＝＝＝，所以d減小時E增大，所以電場力變大向下，小球做平拋運動豎直方向加速度增大，運動時間變短，打在N點左側(cè)，故B正確；若小球帶負(fù)電，當(dāng)AB間距d減小

11、時，電容增大，則Q增大，根據(jù)E＝＝＝，所以d減小時E增大，所以電場力變大向上，若電場力小于重力，小球做類平拋運動，豎直方向上的加速度減小，運動時間變長，小球?qū)⒋蛟贜點的右側(cè)，故C正確；若小球帶負(fù)電，E＝＝＝，E不變所以電場力大小不變，小球做類平拋運動，豎直方向上的加速度不變，運動時間不變，小球仍落在N點，故D錯誤。所以BC正確，AD錯誤。 8．(2018·陜西省寶雞市模擬)如圖所示，有四個等量異種電荷，放在正方形的四個頂點處，a、b、c、d為正方形四個邊的中點，O為正方形的中心，e、f為正方形外接圓與bd中垂線的兩個交點。取無限遠(yuǎn)處的電勢為0，下列說法中正確的是(　BC　) A．a(chǎn)、b

12、、c、d電場強度和電勢都相同 B．O點的電場強度和電勢均為零 C．將一帶正電的試探電荷從e點沿直線移動到f點過程中電勢能不變 D．過e點垂直于紙面的直線上，各點的電場強度為零，電勢為零 [解析]　把其中相鄰的兩個正負(fù)電荷看成一組，另外兩個正負(fù)電荷看成一組，中垂線就是一條零勢線，a、b、c、d、O點的電勢為零，根據(jù)對稱性可知，a、b、c、d電場強度大小相等，方向不同，O點的電場強度為零，選項A錯誤、B正確；ef是一條等勢線，沿ef移動電荷，電荷的電勢能不變，選項C正確；過e點垂直于紙面的直線上，各點的電場強度不為零，電勢為零，選項D錯誤。 二、計算題(本題共2小題，需寫出完整的解題步驟

13、) 9．(2018·湖北省襄陽五中一模)如圖所示，光滑絕緣的細(xì)圓管彎成半徑為R的半圓形，固定在豎直面內(nèi)，管口B、C的連線水平。質(zhì)量為m的帶正電小球從B點正上方的A點自由下落，A、B兩點間距離為4R。從小球(小球直徑小于細(xì)圓管直徑)進(jìn)入管口開始，整個空間中突然加上一個斜向左上方的勻強電場，小球所受電場力在豎直方向上的分力方向向上，大小與重力相等(水平分量待定)，結(jié)果小球從管口C處離開圓管后，又能經(jīng)過A點。設(shè)小球運動過程中電荷量沒有改變，重力加速度為g，求： (1)小球到達(dá)B點時的速度大??； (2)小球受到的電場力大小。 [解析]　(1)小球從開始自由下落到到達(dá)管口B的過程中機械能守恒

14、，故有： mg·4R＝mv　 ① 到達(dá)B點時速度大小為vB＝2　 ② (2)設(shè)電場力的豎直分力為Fy，水平分力為Fx，則Fy＝mg(方向豎直向上)。小球從B運動到C的過程中，由動能定理得：Fx·2R＝mv－mv　 ③ 小球從管口C處脫離圓管后，做類平拋運動，其軌跡經(jīng)過A點，有y＝4R＝vCt?、? x＝2R＝axt2＝t2　 ⑤ 聯(lián)立解得：Fx＝mg　 ⑥ 電場力的大小為：qE＝＝mg　 ⑦ 10．(2018·河北省張家口市高三下學(xué)期模擬)如圖所示，在水平線MN上方區(qū)域有豎直向下的勻強電場，在電場內(nèi)有一光滑絕緣平臺，平臺左側(cè)靠墻，平臺上有帶絕緣層的輕彈簧，其左端固定在墻

15、上，彈簧不被壓縮時右側(cè)剛好到平臺邊緣，光滑絕緣平臺右側(cè)有一水平傳送帶，傳送帶A、B兩端點間距離L＝1m，傳送帶以速率v0＝4m/s順時針轉(zhuǎn)動，現(xiàn)用一帶電小物塊向左壓縮彈簧，放手后小物塊被彈出，從傳送帶的B端飛出。小物塊經(jīng)過MN邊界上C點時，速度方向與水平方向成45°角，經(jīng)過MN下方M′N′水平線上的D點時，速度方向與水平方向成60°角。傳送帶B端距離MN的豎直高度h1＝0.4m，MN與M′N′平行，間距h2＝1.6m，小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，小物塊的質(zhì)量為m＝0.1kg，帶電量q＝1×10－2C，平臺與傳送帶在同一水平線上，二者連接處縫隙很小，不計小物塊經(jīng)過連接處的能量損失，重

16、力加速度為g＝10m/s2，＝1.732，＝2.236。求： (1)勻強電場的電場強度E； (2)彈簧彈性勢能的最大值； (3)當(dāng)小物塊在傳送帶上運動因摩擦產(chǎn)生的熱量最大時，小物塊在傳送帶上發(fā)生相對運動的時間t。 [解析]　(1)設(shè)小物塊從B點飛出的速度為vB，在C點、D點時的速度分別為v1、v2。 在C點小物塊的速度方向與水平方向成45°角，則由幾何關(guān)系可知v1x＝v1y＝vB 小物塊從B點運動到C點，在豎直方向上有 2ah1＝v＝v 在D點由＝tan60°，解得v2y＝vB 小物塊從C點運動到D點的過程中，在豎直方向上有 2gh2＝v－v＝(vB)2－v＝2v，

17、解得vB＝4m/s 將其代入2ah1＝v＝v，解得a＝20m/s2 小物塊從B點運動到C點的過程中，有qE＋mg＝ma，解得E＝100N/C。 (2)小物塊被彈簧彈開，恰好減速到B端與傳送帶同速，則小物塊從A端運動到B端由v－v2＝－2a0L，ma0＝μ(Eq＋mg)，小物塊在A點具有的動能即為彈簧具有的最大彈性勢能，則Ep＝Ek＝mv2＝1J。 (3)小物塊在傳送帶上摩擦產(chǎn)生熱量的最大值是物塊在傳送帶上相對位移最長的情況，有兩種情況，一種是物塊一直加速運動到B端與傳送帶共速，一種是物塊在傳送帶上減速到B端與傳送帶共速。 第一種情況：傳送帶的位移：x0＝v0t1 物塊的位移為L：v－v2＝2a0L 物塊的速度變化為v0＝v＋a0t1 聯(lián)立即得t1＝(2－)s 第二種情況：傳送帶的位移：x0′＝v0t2 物塊的位移為L：v－v2＝－2a0L 物塊的速度變化為v0＝v－a0t2 聯(lián)立解得t2＝(－2)s 計算可得第1種情況相對位移大于第2種情況的相對位移，則t＝t1 小物塊在傳送帶上運動因摩擦產(chǎn)生的熱量最大時，小物塊在傳送帶上發(fā)生相對運動的時間t＝0.268s。