《2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練（三）帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的綜合性問題（含解析）.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練（三）帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的綜合性問題（含解析）.doc（10頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的綜合性問題
時(shí)間：60分鐘 滿分：100分
一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。其中1～6為單選，7～10為多選)
1.如圖所示，有三個(gè)質(zhì)量相等，分別帶正電、負(fù)電和不帶電小球，從平行板電場中的P點(diǎn)以相同的初速度v0垂直進(jìn)入電場，它們分別落到A、B、C三點(diǎn)( )
A．落到A點(diǎn)的小球帶正電，落到B點(diǎn)的小球不帶電
B．三小球在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等
C．三小球到達(dá)正極板時(shí)動(dòng)能關(guān)系：EkA>EkB>EkC
D．三小球在電場中運(yùn)動(dòng)的加速度關(guān)系：aA>aB>aC
答案 A
解析 帶負(fù)電的小球受到的合力為mg＋F電，帶正電的小球受到的合力為mg－F電′，不帶電小球僅受重力mg，根據(jù)牛頓第二定律可得帶負(fù)電的小球加速度最大，其次為不帶電小球，最小的為帶正電的小球，故小球在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝，xC
aB>aA，B、D錯(cuò)誤；故落在C點(diǎn)的小球帶負(fù)電，落在A點(diǎn)的小球帶正電，落在B點(diǎn)的小球不帶電，A正確；因?yàn)橹亓?duì)三個(gè)小球做功相同，電場對(duì)帶負(fù)電的小球C做正功，對(duì)帶正電的小球A做負(fù)功，對(duì)不帶電的B球不做功，根據(jù)動(dòng)能定理可得三小球落在板上的動(dòng)能大小關(guān)系為EkC>EkB>EkA，C錯(cuò)誤。
2.(2018山東菏澤模擬)如圖所示，兩極板水平放置的平行板電容器間形成勻強(qiáng)電場，兩極板間相距為d。一帶負(fù)電的微粒從上極板M的邊緣以初速度v0射入，沿直線從下極板的邊緣射出。已知微粒的電量為q、質(zhì)量為m。下列說法正確的是( )
A．微粒運(yùn)動(dòng)的加速度不為0
B．微粒的電勢能減小了mgd
C．兩極板間的電勢差為
D．N極板的電勢高于M板的電勢
答案 C
解析 由題意分析可知，微粒所受電場力方向豎直向上，與重力平衡，微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為零，A錯(cuò)誤；微粒穿過平行板電容器過程，重力做功mgd，微粒的重力勢能減小，動(dòng)能不變，根據(jù)能量守恒定律知，微粒的電勢能增加了mgd，B錯(cuò)誤；微粒的電勢能增加量ΔE＝mgd，又ΔE＝qU，得到兩極板的電勢差U＝，C正確；電場力方向豎直向上，微粒帶負(fù)電，故電場強(qiáng)度方向豎直向下，M板的電勢高于N板的電勢，D錯(cuò)誤。
3.(2017海南高考)如圖所示，平行板電容器的兩極板豎直放置并分別與電源的正、負(fù)極相連，一帶電小球經(jīng)絕緣輕繩懸掛于兩極板之間，處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)保持右極板不動(dòng)，將左極板向左緩慢移動(dòng)。關(guān)于小球所受的電場力大小F和繩子的拉力大小FT，下列判斷正確的是( )
A．F逐漸減小，F(xiàn)T逐漸減小
B．F逐漸增大，F(xiàn)T逐漸減小
C．F逐漸減小，F(xiàn)T逐漸增大
D．F逐漸增大，F(xiàn)T逐漸增大
答案 A
解析 勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E＝，因?yàn)閮蓸O板分別與電源的正、負(fù)極相連，所以兩極板間的電壓U不變，將左極板向左緩慢移動(dòng)，距離d增大，電場強(qiáng)度減小，電場力F＝qE也減小，帶電小球的受力分析如圖所示，可知細(xì)繩的拉力FT＝，由于F減小，mg不變，所以拉力FT減小，A正確。
4.(2018湘東五校聯(lián)考)一帶電油滴在勻強(qiáng)電場E中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，電場方向豎直向下，帶電油滴僅受重力和電場力作用。帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過程中，能量變化情況為( )
A．動(dòng)能減小
B．電勢能增加
C．重力勢能和電勢能之和增加
D．動(dòng)能和重力勢能之和增加
答案 D
解析 由帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的軌跡可知，帶電油滴所受的合力豎直向上，即油滴的電場力方向豎直向上，所以油滴帶負(fù)電荷，合外力與位移的夾角小于90，合外力做正功，帶電油滴的動(dòng)能增大，A錯(cuò)誤；由b點(diǎn)電勢比a點(diǎn)電勢高，且油滴帶負(fù)電，可知油滴在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的大，即從a到b油滴的電勢能減小，B錯(cuò)誤；油滴從a運(yùn)動(dòng)到b，電勢能減小，重力勢能增大，動(dòng)能也增大，又油滴的電勢能、重力勢能與動(dòng)能之和不變，則油滴重力勢能和電勢能之和減小，動(dòng)能和重力勢能之和增大，C錯(cuò)誤，D正確。
5.(2018昆明質(zhì)檢)如圖所示，豎直平面內(nèi)有兩個(gè)固定的電荷量相等的正點(diǎn)電荷，兩點(diǎn)電荷的連線處于水平方向，O為連線的中點(diǎn)，P、M為連線的垂直平分線上的兩點(diǎn)，且PO＝OM＝h?，F(xiàn)將一帶負(fù)電的小球從P點(diǎn)靜止釋放，重力加速度為g，下列說法正確的是( )
A．從P到O的過程中，小球的電勢能一直增大
B．從P到O的過程中，小球的加速度一直增大
C．從O到M的過程中，小球的機(jī)械能先增大后減小
D．到達(dá)M點(diǎn)時(shí)，小球的速度大小為2
答案 D
解析 從P到O的過程中，電場力做正功，小球的電勢能一直減小，A錯(cuò)誤；由于在P、M的連線上，O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零，無限遠(yuǎn)處電場強(qiáng)度為零，但不知道電場強(qiáng)度最大處的位置，故將一帶負(fù)電的小球從P點(diǎn)靜止釋放，從P到O的過程中，小球的加速度可能一直增大，可能先增大后減小，也可能一直減小，B錯(cuò)誤；帶負(fù)電的小球從O到M的過程中，克服電場力做功，根據(jù)功能關(guān)系，小球的機(jī)械能一直減小，C錯(cuò)誤；由于P、M兩點(diǎn)關(guān)于兩點(diǎn)電荷的連線對(duì)稱，故兩點(diǎn)電勢相等，帶負(fù)電的小球在P、M兩點(diǎn)的電勢能相等，對(duì)帶負(fù)電的小球從P點(diǎn)到M點(diǎn)的過程，由能量守恒定律，mg2h＝mv2，解得到達(dá)M點(diǎn)時(shí)小球的速度大小為v＝2，D正確。
6.(2018河北五個(gè)一名校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示，離地H高處有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的物體處于電場強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律為E＝E0－kt(E0、k均為大于零的常數(shù)，電場方向以水平向左為正)的電場中，物體與豎直絕緣墻壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，已知μqE00)的帶電小球，從A點(diǎn)正上方高為H處由靜止釋放，并從A點(diǎn)沿切線進(jìn)入半圓形軌道。不計(jì)空氣阻力及一切摩擦，關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是( )
A．小球一定能從B點(diǎn)離開軌道
B．小球在AC部分可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
C．若小球能從B點(diǎn)離開，上升的高度一定小于H
D．小球到達(dá)C點(diǎn)的速度可能為零
答案 BC
解析 小球受到的重力豎直向下，電場力豎直向上，如果到達(dá)B點(diǎn)時(shí)重力做的正功大于電場力做的負(fù)功，小球能離開半圓軌道，否則不能，A錯(cuò)誤；若電場力等于重力，小球在AC部分做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，B正確；因電場力做負(fù)功，有機(jī)械能損失，若小球能從B點(diǎn)離開，上升的高度一定小于H，C正確；若小球到達(dá)C點(diǎn)的速度為零，則電場力大于重力，小球在到達(dá)C點(diǎn)之前就已經(jīng)脫離軌道，D錯(cuò)誤。
10.(2018福建質(zhì)檢)如圖所示，M、N兩點(diǎn)處于同一水平面，O為M、N連線的中點(diǎn)，過O點(diǎn)的豎直線上固定一根絕緣光滑細(xì)桿，桿上A、B兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱。第一種情況，在M、N兩點(diǎn)分別放置電量為＋Q和－Q的等量異號(hào)點(diǎn)電荷，套在桿上帶正電的小金屬環(huán)從A點(diǎn)無初速釋放，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)；第二種情況，在M、N兩點(diǎn)分別放置電量為＋Q的等量同號(hào)點(diǎn)電荷，該金屬環(huán)仍從A點(diǎn)無初速釋放，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。則兩種情況中( )
A．金屬環(huán)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度第一種情況較大
B．金屬環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間第一種情況較短
C．金屬環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，動(dòng)能與重力勢能之和均保持不變
D．金屬環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中(不含A、B兩點(diǎn))，在桿上相同位置的速度第一種情況較大
答案 BD
解析 等量異號(hào)點(diǎn)電荷連線的中垂線是等勢線，帶電金屬環(huán)沿桿運(yùn)動(dòng)時(shí)電勢能不變，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，金屬環(huán)所受合力等于重力，做加速度等于重力加速度的勻加速直線運(yùn)動(dòng)；等量同號(hào)正點(diǎn)電荷連線中垂線上，點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O電勢最高，與中點(diǎn)O距離越遠(yuǎn)，電勢越低，A、B兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱，電勢相等，金屬環(huán)電勢能相等，從A點(diǎn)到B點(diǎn)時(shí)重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，第一種情況與第二種情況在B點(diǎn)的速度相等，故A錯(cuò)誤。第二種情況中金屬環(huán)所受電場力先是阻力后是動(dòng)力，結(jié)合到B點(diǎn)時(shí)與第一種情況速度相等，可知D正確。由于到B點(diǎn)前第二種情況相同位置的速度均比較小，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間比較長，故B正確。第一種情況，只有重力做功，機(jī)械能守恒，第二種情況，除重力做功外，電場力先做負(fù)功，后做正功，過程中機(jī)械能不守恒，故C錯(cuò)誤。
二、非選擇題(本題共2小題，共30分)
11.(14分)如圖所示，空間有一水平向右的勻強(qiáng)電場，半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，O是圓心，AB是豎直方向的直徑。一質(zhì)量為m、電荷量為＋q(q>0)的小球套在圓環(huán)上，并靜止在P點(diǎn)，OP與豎直方向的夾角θ＝37。不計(jì)空氣阻力。已知重力加速度為g，sin37＝0.6，cos37＝0.8。求：
(1)電場強(qiáng)度E的大??；
(2)若要使小球從P點(diǎn)出發(fā)能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，小球初速度的大小應(yīng)滿足的條件。
答案 (1) (2)不小于
解析
(1)當(dāng)小球靜止在P點(diǎn)時(shí)，小球的受力情況如圖所示，
則有＝tanθ，
所以E＝。
(2)當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以等效為在一個(gè)“重力加速度”為g的“重力場”中運(yùn)動(dòng)。若要使小球能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，則小球必須能通過圖中的Q點(diǎn)。
設(shè)當(dāng)小球從P點(diǎn)出發(fā)的速度為vmin時(shí)，小球到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)速度為零。
在小球從P運(yùn)動(dòng)到Q的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有
－mg2r＝0－mv，
所以vmin＝，即小球的初速度應(yīng)不小于。
12.(2019湘東五校聯(lián)考)(16分)如圖所示，長度為d的絕緣輕桿一端套在光滑水平轉(zhuǎn)軸O上，另一端固定一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電小球。小球可以在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，AC和BD分別為圓的豎直和水平直徑，等量異號(hào)點(diǎn)電荷＋Q、－Q分別固定在以C為中點(diǎn)、間距為2d的水平線上的E、F兩點(diǎn)。讓小球從最高點(diǎn)A由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)小球的速度大小為v，不考慮q對(duì)＋Q、－Q所產(chǎn)生電場的影響，重力加速度為g，求：
(1)小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對(duì)桿的拉力大?。?
(2)小球經(jīng)過D點(diǎn)時(shí)的速度大小。
答案 (1)5mg (2)
解析 (1)設(shè)UBA＝U，根據(jù)對(duì)稱性可知UBA＝UAD＝U，題圖中AC線處在等勢面上，UAC＝0，故小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)過程中電場力不做功，小球從A點(diǎn)到C點(diǎn)過程，根據(jù)動(dòng)能定理有
mg2d＝mv
在C點(diǎn)，由牛頓第二定律有
T－mg＝m
得T＝5mg。
根據(jù)牛頓第三定律知，球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對(duì)桿的拉力大小為
T′＝T＝5mg。
(2)小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)和從A點(diǎn)到D點(diǎn)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有
mgd＋qU＝mv2
mgd－qU＝mv
得vD＝。
2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練（三）帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的綜合性問題（含解析）.doc
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