江蘇省高考物理 熱點(diǎn)預(yù)測 4.7電場及帶電粒子在電場中的運(yùn)動.doc

江蘇省2013年高考物理 熱點(diǎn)預(yù)測 4.7電場及帶電粒子在電場中的運(yùn)動一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題6分，共計30分。每小題只有一個選項(xiàng)符合題意)1.(2012蘇州二模)半徑相同的兩個金屬小球a、b帶有等量的電荷，相隔較遠(yuǎn)的距離，兩球之間的吸引力大小為f，今用第三個半徑相同的不帶電的金屬小球先后與a、b兩球接觸后移開，這時a、b兩球之間作用力的大小是( )a.f/4b.3f/4c.f/8d.3f/82.(2012鹽城二模)真空中有兩個等量異種點(diǎn)電荷，以連線中點(diǎn)o為坐標(biāo)原點(diǎn)，以它們的中垂線為x軸，圖中能正確表示x軸上電場強(qiáng)度情況的是( )3(2012昆明二模)空間中有豎直方向的勻強(qiáng)電場，一個帶電小球的運(yùn)動軌跡如圖所示，由此可知( )a電場的方向豎直向上b小球一定帶正電c小球受到的電場力大于重力d小球在p點(diǎn)的動能小于q點(diǎn)動能4.(2012海南高考)如圖，直線上有o、a、b、c四點(diǎn)，ab間的距離與bc間的距離相等。在o點(diǎn)處有固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢。若一帶負(fù)電荷的粒子僅在電場力作用下先從c點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)，再從b點(diǎn)運(yùn)動到a點(diǎn)，則( )a.兩過程中電場力做的功相等b.前一過程中電場力做的功大于后一過程中電場力做的功c.前一過程中，粒子電勢能不斷減小d.后一過程中，粒子動能不斷減小5.(2012瀏陽二模)如圖甲所示，兩平行正對的金屬板a、b間加有如圖乙所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間p處。若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向a板運(yùn)動，時而向b板運(yùn)動，并最終打在a板上。則t0可能屬于的時間段是( )a.0t0b.t0c.t0td.tt0二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題8分，共計32分。每小題有多個選項(xiàng)符合題意)6.(2012山東高考)圖中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場，實(shí)線為粒子僅在電場力作用下的運(yùn)動軌跡，a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)。則該粒子( )a.帶負(fù)電b.在c點(diǎn)受力最大c.在b點(diǎn)的電勢能大于在c點(diǎn)的電勢能d.由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動能變化7.(2012棗莊一模)a、b、c、d分別是一個菱形的四個頂點(diǎn)，abc=120?，F(xiàn)將三個等量的負(fù)點(diǎn)電荷-q固定在a、b、c三個頂點(diǎn)上，將一個電量為+q的檢驗(yàn)電荷依次放在菱形中心o點(diǎn)和另一個頂點(diǎn)d處，則兩點(diǎn)相比( )a+q在d點(diǎn)所受的電場力比在o點(diǎn)的大b+q在d點(diǎn)所具有的電勢能比在o點(diǎn)的大cd點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于o點(diǎn)的電場強(qiáng)度dd點(diǎn)的電勢高于o點(diǎn)的電勢8.如圖所示，長為l、傾角為的光滑絕緣斜面處于電場中，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)開始沿斜面上滑，到達(dá)斜面頂端的速度為v0，則( )a小球在b點(diǎn)的電勢能一定小于小球在a點(diǎn)的電勢能ba、b兩點(diǎn)的電勢差一定為c若電場是勻強(qiáng)電場，則該電場的場強(qiáng)可能是d若電場是勻強(qiáng)電場，則該電場的場強(qiáng)最大值一定是9陰極射線示波管的聚焦電場是由電極a1、a2形成的，其中虛線為等勢線，相鄰等勢線間電勢差相等，z軸為該電場的中心軸線(管軸)。電子束從左側(cè)進(jìn)入聚焦電場后，在電場力的作用下會聚到z軸上，沿管軸從右側(cè)射出，圖中pqr是一個從左側(cè)進(jìn)入聚焦電場的電子運(yùn)動軌跡上的三點(diǎn)，則可以確定( )a電極a1的電勢高于電極a2的電勢b電場中q點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于r點(diǎn)的電場強(qiáng)度c電子在r點(diǎn)處的動能大于在p點(diǎn)處的動能d若將一束帶正電的粒子從左側(cè)射入聚焦電場也一定被會聚三、計算題(本題共3小題，共38分，需寫出規(guī)范的解題步驟)10(12分)如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定的圓形絕緣軌道的圓心在o點(diǎn)、半徑為r，內(nèi)壁光滑，a、b兩點(diǎn)分別是圓弧的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)。該區(qū)間存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場，一質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小球在軌道內(nèi)側(cè)做完整的圓周運(yùn)動(電荷量不變)，經(jīng)c點(diǎn)時速度最大，o、c連線與豎直方向的夾角=60，重力加速度為g。(1)求小球所受到的電場力大?。?2)小球在a點(diǎn)速度v0多大時，小球經(jīng)b點(diǎn)時對軌道的壓力最小？11.(2012衡水一模)(14分)粗糙絕緣的水平面附近存在一個平行于水平面的電場，其中某一區(qū)域的電場線與x軸平行，且沿x軸方向的電勢與坐標(biāo)值x的關(guān)系如表所示：根據(jù)上述表格中的數(shù)據(jù)可作出如圖的 -x圖象?，F(xiàn)有一質(zhì)量為0.10 kg，電荷量為1.010-7 c帶正電荷的滑塊(可視作質(zhì)點(diǎn))，其與水平面的動摩擦因數(shù)為0.20。問：(1)由數(shù)據(jù)表格和圖象給出的信息，寫出沿x軸的電勢與x的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。(2)若將滑塊無初速地放在x=0.10 m處，則滑塊最終停在何處？(3)在上述第(2)問的整個運(yùn)動過程中，它的加速度如何變化？當(dāng)它位于x=0.15 m時它的加速度多大？(電場中某點(diǎn)場強(qiáng)為 -t圖線上某點(diǎn)對應(yīng)的斜率)(4)若滑塊從x=0.60 m處以初速度v0沿-x方向運(yùn)動，要使滑塊恰能回到出發(fā)點(diǎn)，其初速度v0應(yīng)為多大？12.(12分)如圖所示，在足夠長的光滑絕緣水平直線軌道上方h高度的p點(diǎn)，固定電荷量為+q的點(diǎn)電荷。一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從軌道上的a點(diǎn)以初速度v0沿軌道向右運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動到p點(diǎn)正下方b點(diǎn)時速度為v。已知點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場在a點(diǎn)的電勢為(取無窮遠(yuǎn)處電勢為零)，pa連線與水平軌道的夾角為60，試求：(1)物塊在a點(diǎn)時受到軌道的支持力大小；(2)點(diǎn)電荷+q產(chǎn)生的電場在b點(diǎn)的電勢。答案解析1.【解析】選c。設(shè)金屬小球a、b帶有等量的電荷q，第三個半徑相同的不帶電的金屬小球先與a接觸，電量平分，各帶q/2；后與b球接觸，先中和后電量平分，各帶q/4；移開，由庫侖定律得f=f/8,選項(xiàng)c正確。2.【解析】選a。等量異種點(diǎn)電荷連線中垂線上的電場強(qiáng)度變化規(guī)律是從中點(diǎn)開始，向兩側(cè)遞減，方向處處相同，故a項(xiàng)正確。3【解析】選c。帶電小球的重力不能忽略，根據(jù)帶電小球的軌跡，可以判定小球受到的合外力豎直向上，但不能確定電場的方向和帶電小球的電性，選項(xiàng)a、b均錯；根據(jù)軌跡可知，小球受到的電場力大于重力，合外力豎直向上，選項(xiàng)c正確；不論小球從p到q，還是從q到p，根據(jù)動能定理可知，小球在p點(diǎn)的動能大于在q點(diǎn)的動能，選項(xiàng)d錯誤。4.【解題指導(dǎo)】電勢的高低電場方向電場力做功電勢能變化動能變化?！窘馕觥窟xc。根據(jù)b點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢，可知電場方向由b到c，且bc之間的平均電場強(qiáng)度小于ab間的平均電場強(qiáng)度，由w=qed可知，一負(fù)電荷粒子在這兩過程中電場力做功wcbubc，所以由a點(diǎn)到b點(diǎn)比由b點(diǎn)到c點(diǎn)電場力對粒子做的功多，根據(jù)動能定理可知d對。7.【解析】選b、c、d。根據(jù)點(diǎn)電荷電場的計算式e=和場強(qiáng)的疊加原理可得，o點(diǎn)的場強(qiáng)為eo=方向豎直向上，其中l(wèi)是指菱形的邊長，d點(diǎn)的場強(qiáng)為ed=方向也豎直向上，很顯然， d點(diǎn)的場強(qiáng)小于o點(diǎn)的場強(qiáng)，選項(xiàng)a錯誤，而選項(xiàng)c正確；根據(jù)電場的方向可知，d點(diǎn)的電勢高于o點(diǎn)的電勢，選項(xiàng)d正確；根據(jù)電場的特點(diǎn)可知，檢驗(yàn)電荷+q從d點(diǎn)移動到o點(diǎn)，電場力做正功，電勢能減小，所以，選項(xiàng)b正確。8.【解析】選a、c。帶電小球沿光滑的斜面由a點(diǎn)上滑到b點(diǎn)的過程中，只有重力和電場力做了功，帶電小球的初末動能相等，根據(jù)動能定理可知重力做的功與電場力做的功的代數(shù)和等于零，該過程中，重力做功為wg=-mglsin，因此，電場力做了等量的正功，即wf=quab=mglsin，由電場力做功與電勢能改變量之間的關(guān)系可知，帶電小球由a點(diǎn)到b點(diǎn)，電勢能減小，選項(xiàng)a正確，而選項(xiàng)b錯誤；若是勻強(qiáng)電場，則帶電小球所受到的重力和電場力都是恒力，帶電小球在重力電場力光滑斜面的支持力作用下一定做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)平衡條件及共點(diǎn)力的合成可知，電場力方向與x軸所成的角的范圍為180， 為力f與x軸所成的角，因此，不是最大場強(qiáng)，只是可能場強(qiáng)情況中的一種，選項(xiàng)c正確，而選項(xiàng)d錯誤。9【解析】選b、c。根據(jù)電場線與等勢面互相垂直的特點(diǎn)，可粗略畫出該電場中的電場線，根據(jù)題意可知，電子束從左側(cè)進(jìn)入聚焦電場后，在電場力的作用下會聚到z軸上，電子所受到的電場力斜向右下方，在圖中運(yùn)動過程中，電場力做正功，電子電勢能減小，電子的動能增加，則電極a1的電勢低于電極a2的電勢，因此，選項(xiàng)a錯誤，而選項(xiàng)c正確；在電場中，等勢面密集的地方場強(qiáng)大，因此，q點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于r點(diǎn)的電場強(qiáng)度，選項(xiàng)b正確；場強(qiáng)不變的情況下，正電荷所受電場力方向與負(fù)電荷所受電場力方向相反，因此，會聚電子束的電場必定會發(fā)散正電荷，選項(xiàng)d錯誤。10【解題指導(dǎo)】(1)抓住帶電小球運(yùn)動至c點(diǎn)的速度最大這一突破口，豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的最大速度出現(xiàn)在物理“最低點(diǎn)”，即合外力沿半徑指向圓心且背離圓心的位置；(2)豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的最高點(diǎn)，軌道對小球的壓力豎直向下，最小等于零【解析】(1)已知帶電小球在光滑的豎直圓軌道內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動，經(jīng)c點(diǎn)時速度最大，因此，c點(diǎn)是豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的物理“最低點(diǎn)”，也就是小球在c點(diǎn)受力情況滿足合外力完全充當(dāng)向心力，tan=(3分)因此，電場力f=mgtan60即f=mg (2分)(2)小球在軌道最高點(diǎn)b時的受力情況如圖所示，在b點(diǎn)時軌道對小球的壓力最小等于零。半徑方向的合外力為重力mg，在b點(diǎn)，根據(jù)圓周運(yùn)動的條件可得，mg=m (3分)小球從a到b過程中，只有電場力和重力做了功，又知a、b兩點(diǎn)在同一等勢面上，該過程電場力做功為零，根據(jù)動能定理可得，-mg2r=(2分)聯(lián)立以上兩式可得v0= (2分)答案：(1)mg (2)11.【解析】(1)由數(shù)據(jù)表格和圖象可得，電勢與x成反比關(guān)系，即= (1分)(2)由動能定理wf+=ek=0(1分)設(shè)滑塊停止的位置為x2，有q(1-2)-mg(x2-x)=0 (2分)即q()-mg(x2-x)=0代入數(shù)據(jù)有1.010-7() j-0.200.1010(x2-0.1) j=0可解得x2=0.225 m(舍去x2=0.1 m ) (1分) (3)先做加速度減小的變加速運(yùn)動，后做加速度增大的減速運(yùn)動。即加速度先減小后增大。(2分)當(dāng)它位于x=0.15 m時，圖象上該點(diǎn)的切線斜率表示場強(qiáng)大小e=2.0106 (n/c)(1分)滑塊在該點(diǎn)的水平合力fx=eq-mg=2.01061.010-7 n-0.200.1010 n=0故滑塊的加速度a=0(1分)(4)設(shè)滑塊到達(dá)的最左側(cè)位置為x1，則滑塊由該位置返回到出發(fā)點(diǎn)的過程中由動能定理wf+=ek=0 有q(1-)-mg(x-x1)=0(2分)代入數(shù)據(jù)有1.010-7() j-0.200.1010(0.6-x1) j=0可解得x1=0.037 5 m(舍去x1=0.6 m)。(1分)再對滑塊從開始運(yùn)動到返回出發(fā)點(diǎn)的整個過程，由動能定理-2mg(x-x1)=0-(1分)代入數(shù)據(jù)有20.20 0.10 10(0.60-0.037 5)=0.5可解得v0=m/s2.12 m/s (1分)答案：(1)= (2)0.225 m (3)加速度先減小后增大 0 (4)2.12 m/s【方法技巧】處理帶電粒子的運(yùn)動問題的一般思路(1)選取研究對象；(2)分析研究對象受力情況(尤其要注意是否應(yīng)該考慮重力，電場力是否是恒力等)；(3)分析運(yùn)動狀態(tài)和運(yùn)動過程(初始狀態(tài)及條件，直線運(yùn)動還是曲線運(yùn)