優(yōu)化方案選修3

1、專題二電場中的力學(xué)綜合問題（時間：90分鐘，滿分：100分）一、單項選擇題（本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確.）如圖所示，質(zhì)量均為m的q、b兩球用絕緣細線相連，。球又用絕緣細線掛在0點，兩帶電小球電荷量 分別為+ 0和一q.加一個向左的勻強電場，平衡后兩線都拉緊，則兩球所處位置可能是（如圖所示，A. B是帶有等量的同種電荷的兩小球，它們的質(zhì)量都是m，它們的懸線長度都是，懸線上 端都固定在同一點0, B球懸線豎直且被固定，A球在力的作用下，在偏離B球s的地方靜止平衡，此時A受到s繩的拉力為馬；現(xiàn)保持其他條件不變，用改變A球質(zhì)量的方法，使A球在距離B為

2、*處靜止平衡，則A受到繩 的拉力為（）烏B. 2烏C. 4FtD. 8Ft匕如圖所示，在粗糙絕緣的水平地面上放置一帶正電的物體甲，現(xiàn)將另一個也帶正電的物體乙沿著以甲為 圓心的豎直平面內(nèi)的圓弧由M點移動到N點，若此過程中甲始終保持靜止，甲、乙兩物體可視為質(zhì)點，則下列 說法正確的是（）W乙一一. 乙的電勢能先增大后減小” 甲對地面的壓力先增大后減小以+。吉甲受到地面的摩擦力不變甲受到地面的摩擦力先增大后減小如圖所示，x0y平面內(nèi)有一勻強電場，場強為E，方向未知，電場線跟x軸的負方向夾角為。，電子在坐標(biāo)平面x0y內(nèi)，從原點0以大小為v0、方向沿x軸正方向的初速度射入電場，最后打在y軸上的M點.電子的

3、質(zhì)量為m，電荷量為e，重力不計.則（）0點電勢高于M點電勢B運動過程中，電子在M點電勢能最大C運動過程中，電子的電勢能先減少后增加D.電場力對電子先做負功，后做正功質(zhì)量為m的物塊，帶正電荷為0開始時讓它靜止在傾角以=60。的固定光滑絕緣斜面頂端，整個裝置B. *H放在水平向左、大小為E=0的勻強電場中，如圖所示.斜面高為H，釋放物塊后，物塊落地的速度大小為（2司兩C. 22gH如圖所示，有一個半徑R = 5、* m的光滑絕緣圓周軌道固定在豎直面內(nèi)，位于水平向右的勻強電場中， 一個質(zhì)量為m的帶電小球在圓周軌道內(nèi)側(cè)運動，小球所受的電場力與重力之比為1 ：g.要使小球在整個圓周軌 道內(nèi)側(cè)運動不脫離軌

4、道，小球在軌道內(nèi)側(cè)運動過程中的最小速度為（）A. 6后 m/sB. 5后 m/sD. 10 m/sC. 5處的 m/s在電場力作用下形成圖中所示的運動軌如圖所示，一帶負電粒子以某速度進入水平向右的勻強電場中，跡.M和N是軌跡上的兩點，其中M點在軌跡的最右邊.不計重力，下列表述正確的是（）A.粒子在M點的速率最大B粒子所受電場力沿電場線的方向粒子在電場中的加速度不變粒子在電場中的電勢能始終在增加二、多項選擇題（本題共5小題，每小題6分，共30分.在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題意.）一個帶正電的微粒放在電場中，場強的大小和方向隨時間變化的規(guī)律如圖所示.帶電微粒只在電場力的 作用下，在t

5、=0時刻由靜止釋放.則下列說法中正確的是（） TOC o 1-5 h z 微粒在01 s內(nèi)的加速度與12 s內(nèi)的加速度相同2:微粒將沿著一條直線運動：. 微粒做往復(fù)運動P F p ：4瓜 微粒在第1 s內(nèi)的位移與第3 s內(nèi)的位移相同;一；如圖所示，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點處有一正點電荷，帶負電的小物體以初速度v1從M點沿 斜面上滑，到達N點時速度為零，然后下滑回到M點，此時速度為v2（v2v1）.若小物體電荷量保持不變，OM HYPERLINK l bookmark32 o Current Document = ON，則（）小物體上升的最大高度為專2rg從N到M的過程中，小物體的電勢能逐

6、漸減小從M到N的過程中，電場力對小物體先做負功后做正功從N到M的過程中，小物體受到的摩擦力和電場力均是先增大后減小如圖所示是靜電除塵的原理示意圖，關(guān)于靜電除塵的原理，下列說法正確的是（中間金屬絲A與金屬管B分別接高壓電源的電極金屬絲和金屬管帶電后具有吸引輕小物體的作用煙塵通過該空間時被A、B兩個電極的電荷吸引而被吸附，能起到除塵的作用煙筒本身就有除塵作用，沒有必要加高壓電源如圖所示，豎直向上的勻強電場中，絕緣輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上，上面放一質(zhì)量為m的帶正電小球，小球與彈簧不連接，施加外力F將小球向下壓至某位置靜止.現(xiàn)撤去F，小球從靜止開始運動到離開彈 簧的過程中，重力、電場力對小球所做的功

7、分別為W1和W2，小球離開彈簧時速度為s不計空氣阻力，則上述為過程中（）A.小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒B.小球的重力勢能增加一WC.小球的機械能增加W+；ms2D.小球的電勢能減少W2如圖所示，傾角為a的光滑斜面下端固定一絕緣輕彈簧，M點固定一個質(zhì)祖、帶電量為一0的小球0整個裝置處在場強大小為E、方向沿斜面向下的勻強電場中.現(xiàn)把一個帶電量為+ q 的小球P從N點由靜止釋放，釋放后P沿著斜面向下運動.N點與彈簧的上端和M的距離均為s0.P、Q以及彈 簧的軸線ab與斜面平行.兩小球均可視為質(zhì)點和點電荷，彈簧的勁度系數(shù)為,靜電力常量為胴則（）A.小球P返回時，不可能撞到小球QqE+mgsin a

8、 一0 小球P在N點的加速度大小為竭m小球P沿著斜面向下運動過程中，其電勢能一定減少當(dāng)彈簧的壓縮量為qE+mgSin a時，小球P的速度最大題號123456789101112答案三、計算題（本題共4小題，共42分.解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.）（10分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一圓形光滑絕緣細管，細管截面半徑遠小于半徑R，在中心處固定一帶電荷量為+ Q的點電荷.質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的帶電小球在圓形絕緣細管中做圓周運動，當(dāng)小球運動到最 高點時恰好對細管無作用力，求當(dāng)小球運動到最低點時對管壁的作用力是

9、多大？（10分）一個質(zhì)量為m、帶有一q的電荷量的小物體，可在水平軌道Ox軸上運動，軸的O端有一個與軌 道相垂直的固定墻面.軌道處于勻強電場中，場強大小為E，方向沿Ox軸正向，如圖所示.小物體以初速度v0 從x0處沿Ox軌道運動，運動時受到大小不變的摩擦力f的作用，且fqE.設(shè)小物體與墻壁碰撞時不損失機械能， 且電荷量保持不變，求它停止運動前通過的總路程s.（10分）如圖所示，ab是半徑為R的圓的一條直徑，該圓處于勻強電場中，場強大小為E，方向一定， 在圓周平面內(nèi)，將一帶正電荷q的小球從a點以相同的動能拋出，拋出方向不同時，小球會經(jīng)過圓周上不同的點，在所有的這些點中，到達C點時小球的動能最大.已

10、知Zcab = 30，若不計重力和空氣阻力，試求:電場方向與ac間的夾角。為多大？若小球在a點時初速度方向與電場方向垂直，則小球恰好能落在c點，那么初動能為多大？(12分)如圖所示，在豎直平面內(nèi)，AB為水平放置的絕緣粗糙軌道，CD為豎直放置的足夠長絕緣粗糙 軌道，AB與CD通過四分之一絕緣光滑圓弧形軌道平滑連接，圓弧的圓心為0,半徑A=0.50 m，軌道所在空間存在水平向右的勻強電場，電場強度的大小E=1.0X104 N/C，現(xiàn)有質(zhì)量m=0.20 kg，電荷量0=8.0X10FC帶電體與軌道AB、CD間的動摩擦因數(shù)均為(取 g=10 m/s2)的帶電體(可視為質(zhì)點)，從A點由靜止開始運動，已知

11、sab=1.0 m， 0.5.假定帶電體與軌道之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等求:(1)帶電體運動到圓弧形軌道C點時的速度；(2 )帶電體最終停在何處.參考答案與解析1.導(dǎo)學(xué)號39800123【解析】選A.先將a、b兩球作為一系統(tǒng)整體分析，由于它們電荷量大小相等，一正一負，因此水平方向受到電場合力為零，系統(tǒng)只受重力和細線拉力，細線拉力必在豎直方向，結(jié)合b球的受力 情況可知選項A可能.2.導(dǎo)學(xué)號39800124【解析】選D.對A球受力分析如圖所示，由圖知尸斥和F.的合力F與mg等大反向，由幾何知識知F、Ft、F斥組成的力的矢量三角形與幾何 OAB相似，所以Q Q k s2=*，當(dāng)A、B間距變?yōu)?/p>

12、時，F(xiàn) 2s_2 r有QQ=廠，解以上兩式得F=8Ft，故選D.符T 導(dǎo)學(xué)號39800125【解析】選B.乙在甲形成的電場的一個等勢面上運動，電場力不做功，電勢能不變， 故A選項不對.取甲受力分析，如圖所示.F是乙對甲的庫侖力，由F=Q，得F的大小不變.由正交分解法 得N=G+Fcos a，f=Fsin a .因為從M點到N點，F(xiàn)與豎直方向的夾角a先變小后變大，故N先變大后變小， f先變小后增大，再由牛頓第三定律知，只有B項正確. 導(dǎo)學(xué)號39800126【解析】選D.由電子的運動軌跡知，電子受到的電場力方向斜向左上，故電場方向 斜向右下，M點電勢高于O點電勢，A錯誤；電子在M點電勢能最小，B錯

13、誤；運動過程中，電子先克服電場 力做功，電勢能增加，后電場力對電子做正功，電勢能減少，故C錯誤，D正確. 導(dǎo)學(xué)號39800127【解析】選C.因E=Q，所以小物塊受到重力與電場力的合力大小為2mg，方向 與豎直方向的夾角為60，大于30，故小物塊釋放后不沿斜面方向運動，而是沿著重力與電場力合力的方向 做加速度為2g的勻加速直線運動，其位移為x=2H，由v2 = 2ax得，物塊落地的速度大小為2 -頑，故選項C 正確. 導(dǎo)學(xué)號39800128【解析】選D.由“等效重力”法知，帶電小球受到電場力與重力的合力恰好充當(dāng)向 、，L,_-_-_ 2指V2.心力時，速度最小，即 F 合=W (qE) 2+(

14、mg) 2= 3 mg = mRn.又因 R = 53 m，所以 vmin=10 m/s. 導(dǎo)學(xué)號39800129【解析】選C.粒子受到的電場力向左，在向右運動的過程中，電場力對粒子做負功， 粒子的速度減小，運動到M點時，粒子的速度最小，所以A錯誤；粒子受到的電場力的方向與電場線的方向相 反，所以B錯誤；由于粒子是在勻強電場中運動的，受到的電場力的大小是不變的，所以粒子在電場中的加速 度也不變，所以C正確；當(dāng)粒子向右運動的過程中，電場力對粒子做負功，電勢能增加，在向左返回的過程中， 電場力對粒子做正功，電勢能減小，所以D錯誤.bW(m*s-1)u 1 2 3 4 5 6 t/s 導(dǎo)學(xué)號3980

15、0130【解析】選BD.根據(jù)題意作出帶電微粒在交變電場中運動的vt圖像，如圖所示.由 圖可知在01 s內(nèi)與12 s內(nèi)的加速度大小相等，方向相反，故A錯.微粒速度方向一直為正，始終沿一直線運動，B對，C錯.陰影部分面積為對應(yīng)的第1 s、第3 s和第5 s內(nèi)的位移，故D對. 導(dǎo)學(xué)號39800131【解析】選AD.設(shè)上升的最大高度是白，因為OM=ON，所以UMN=0從M到N11V2 + v2和從N到M由功能關(guān)系一mgh W= 0 2mv2，mh W= 2wv2,由兩式解得h= 1 2，A正確.由庫侖力公式F 在=*%土和受力分析知D正確.庫r2 導(dǎo)學(xué)號39800132【解析】選ABC.煙筒內(nèi)的兩個金

16、屬電極必須接在高壓電源上，使兩個電極被充電 而帶上等量異號電荷，而電荷又有吸引輕小物體的作用，所以從下而上的煙塵被吸附在電極上，從上面的排煙 口排出的氣體就清潔了，從而起到除塵的作用，所以A、B、C三項正確，D項錯誤. 導(dǎo)學(xué)號39800133【解析】選BD.由于電場力做正功，故小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加，機械能 不守恒，故A選項錯誤；重力做功是重力勢能變化的量度，由題意知重力做負功，重力勢能增加，故B選項正 確；小球增加的機械能在數(shù)值上等于除重力和彈力外，電場力所做的功即W2,故C選項錯誤；根據(jù)電場力做功 是電勢能變化的量度，電場力做正功電勢能減少，電場力做負功電勢能增加，故D選項正確.

17、導(dǎo)學(xué)號39800134【解析】選AB.由題意知，小球向下運動的過程電場力qE及重力做正功，向上運 動時，電場力qE與重力均做負功，根據(jù)能量守恒，小球返回時，不可能撞到小球Q，所以A正確；在N點， 根據(jù)牛頓第二定律可得：qE+mgsin a 一佬=ma，所以B正確；小球P沿著斜面向下運動過程中，qE做正功，S2庫侖力做負功，總功可能為正，也可能為負，故電勢能的變化不確定，所以C錯誤；當(dāng)合外力為零時，速度最 大，即彈力kx=qE+mgsin a -k、,，所以D錯誤.0(2%+x) 2,一 ，一一 .，一一 、. kQqv2導(dǎo)學(xué)號39800135【解析】設(shè)小球在最高點時的速度為烏，根據(jù)牛頓第二定律

18、有mg-胃=祖開設(shè)當(dāng)小球在最低點時的速度為v2，管壁對小球的作用力為F，根據(jù)牛頓第二定律有kQqV2F-mg- r2 =mR2小球從最高點運動到最低點的過程中只有重力做功，故機械能守恒.則2mv1+mg2R = ；mv2由式解得F=6mg由牛頓第三定律得球?qū)鼙诘淖饔昧=F=6mg.【答案】6mg14.導(dǎo)學(xué)號39800136【解析】法一：由題意知，小物塊最終停在最左端，由動能定理得乙Ek=W合，即 0-2 = W電+W(W電、Wf分別是電場力做的功和摩擦力做的功).其中W電=Eqx0，約=壓 故-2mv0=Eqx0fs，所以總路程為s=2Eqx +mv202f法二：用能量守恒定律求解.設(shè)小物塊共走過路程s，克服摩擦力做功的值為fs，這也就是轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能的能 量.動能、電勢能減少 E=qEx0+；mv0，內(nèi)能增加 E=fs.由 E=A E，解得s=2qEx2ffmvo.【答案】2qEx0+mv02f15.導(dǎo)學(xué)號39800137【解析】(1)帶正電小球在c點時動能最大，c點是物理最底點，O為圓心，電場力 方向沿Oc方向，如題圖所示，由于Oc = Oa=R，有O=ZOca=ZcaO = 30 .(2)設(shè)初速度為，垂直于電場方向帶正電小球勻速運動，Rsin 60=v0t；平行于電場方向帶正電小球勻加1mv2 Eq