2025年高考二輪復(fù)習(xí)物理專題分層突破練7　電場　帶電粒子在電場中的運動2

專題分層突破練7電場帶電粒子在電場中的運動選擇題:每小題6分,共72分基礎(chǔ)鞏固1.(多選)(2024廣東江門階段練習(xí))靜電植絨產(chǎn)品具有立體感強、耐磨、阻燃、隔音、保暖等特點。如圖為植絨流程示意圖,正電金屬板與負(fù)電金屬網(wǎng)間有60kV的電壓,將絨毛放在帶負(fù)電荷的容器中,使絨毛帶負(fù)電,絨毛在電場力的作用下飛到需要植絨的布匹表面上。忽略絨毛的重力、空氣阻力、絨毛之間的相互作用力和邊緣效應(yīng)。正電金屬板與負(fù)電金屬網(wǎng)之間可視為勻強電場,下列說法正確的是()A.絨毛運動經(jīng)過處各點的電勢逐漸降低B.絨毛在飛向布匹的過程中,電勢能不斷增大C.若僅增大正電金屬板與負(fù)電金屬網(wǎng)之間的電壓,絨毛到達布匹時的速率將增大D.若僅增大正電金屬板與負(fù)電金屬網(wǎng)之間的距離,絨毛到達布匹表面所用的時間將增大答案CD解析負(fù)電金屬網(wǎng)與正電金屬板間的電場方向向上,絨毛運動經(jīng)過處各點的電勢逐漸升高,故A錯誤;絨毛在飛向布匹的過程中,做加速運動,電場力做正功,電勢能不斷減小,故B錯誤;僅增大正電金屬板與負(fù)電金屬網(wǎng)之間的電壓,電場強度增大,電場力增大,經(jīng)過相同的距離,電場力做的功增多,根據(jù)動能定理,絨毛到達布匹時的動能增大,速率增大,故C正確;僅增大正電金屬板與負(fù)電金屬網(wǎng)之間的距離,電勢差不變,電場強度減小,絨毛受到的電場力減小,加速度減小,所用時間增大,故D正確。2.(2024廣東廣州一模)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),蜘蛛在沒有風(fēng)的情況下也能向上“起飛”。如圖所示,當(dāng)?shù)厍虮砻鎺в胸?fù)電荷、空氣中有正電荷時,蜘蛛尾部的蛛絲也將帶電,在電場力的作用下牽引著蜘蛛實現(xiàn)向上“起飛”。在“起飛”過程中,下列說法正確的是()A.蜘蛛往電勢高處運動 B.電場力對蛛絲做負(fù)功C.蛛絲的電勢能增大 D.蛛絲帶的是正電荷答案A解析由題意可知,蛛絲受到空氣中正電荷的吸引力和地球表面負(fù)電荷的排斥力,則蛛絲帶的是負(fù)電荷;離正電荷越近電勢越高,則蜘蛛往電勢高處運動,運動過程電場力對蛛絲做正功,蛛絲的電勢能減小。故選A。3.(2024甘肅卷)一平行板電容器充放電電路如圖所示。開關(guān)S接1,電源E給電容器C充電;開關(guān)S接2,電容器C對電阻R放電。下列說法正確的是()A.充電過程中,電容器兩極板間電勢差增加,充電電流增加B.充電過程中,電容器的上極板帶正電荷、流過電阻R的電流由M點流向N點C.放電過程中,電容器兩極板間電勢差減小,放電電流減小D.放電過程中,電容器的上極板帶負(fù)電荷,流過電阻R的電流由N點流向M點答案C解析充電過程中,隨著電容器帶電量的增加,電容器兩極板間電勢差增加,充電電流在減小,故A錯誤;根據(jù)電路圖可知,充電過程中,電容器的上極板帶正電荷、流過電阻R的電流由N點流向M點,故B錯誤;放電過程中,隨著電容器帶電量的減小,電容器兩極板間電勢差減小,放電電流在減小,故C正確;根據(jù)電路圖可知,放電過程中,電容器的上極板帶正電荷,流過電阻R的電流由M點流向N點,故D錯誤。故選C。4.(多選)(2023海南卷)如圖所示,正三角形三個頂點固定三個等量電荷,其中A、B帶正電,C帶負(fù)電,O、M、N為AB邊的四等分點,下列說法正確的是()A.M、N兩點電場強度相同B.M、N兩點電勢相同C.負(fù)電荷在M點電勢能比在O點時要小D.負(fù)電荷在N點電勢能比在O點時要大答案BC解析根據(jù)場強疊加以及對稱性可知,M、N兩點的電場強度大小相等,但是方向不同,選項A錯誤;因A、B處的正電荷在M、N兩點的合電勢相等,C點的負(fù)電荷在M、N兩點的電勢也相等,則M、N兩點電勢相等,選項B正確;負(fù)電荷從M到O,因A、B兩電荷的合力對負(fù)電荷的庫侖力從O指向M,則該力對負(fù)電荷做負(fù)功,C點的負(fù)電荷也對該負(fù)電荷做負(fù)功,可知三個電荷對該負(fù)電荷的合力做負(fù)功,則該負(fù)電荷的電勢能增加,即負(fù)電荷在M點的電勢能比在O點小,同理可知負(fù)電荷在N點的電勢能比在O點小,選項C正確,D錯誤。故選B、C。5.(多選)(2023全國乙卷)在O點處固定一個正點電荷,P點在O點右上方。從P點由靜止釋放一個帶負(fù)電的小球,小球僅在重力和該點電荷靜電力作用下在豎直面內(nèi)運動,其一段軌跡如圖所示。M、N是軌跡上的兩點,OP>OM,OM=ON,則小球()A.在運動過程中,電勢能先增加后減少B.在P點的電勢能大于在N點的電勢能C.在M點的機械能等于在N點的機械能D.從M點運動到N點的過程中,靜電力始終不做功答案BC解析由圖可知,帶電小球從P點開始,下落時靜電力對其先做正功,后做負(fù)功,所以電勢能先減少后增加,選項A錯誤。由于OM=ON,所以帶電小球在N點與M點的電勢能相等。因為由P到M靜電力對小球做正功,電勢能減少,所以小球在P點的電勢能大于在M點的電勢能,在P點的電勢能也大于在N點的電勢能,選項B正確。小球在運動過程中只有靜電力和重力做功,所以只有電勢能、動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化,其中動能和重力勢能之和為機械能。由于帶電小球在M點和N點的電勢能相等,所以在這兩點的機械能也相等,選項C正確。從M點運動到N點的過程中,因為有重力作用,所以雖然M點和N點離O點距離相等,但軌跡MN不是以O(shè)為圓心的圓弧,軌跡MN不在等勢面上,靜電力會做功,選項D錯誤。6.(多選)(2024甘肅卷)某帶電體產(chǎn)生電場的等勢面分布如圖中實線所示,虛線是一帶電粒子僅在此電場作用下的運動軌跡,M、N分別是運動軌跡與等勢面b、a的交點,下列說法正確的是()A.粒子帶負(fù)電荷B.M點的電場強度比N點的小C.粒子在運動軌跡上存在動能最小的點D.粒子在M點的電勢能大于在N點的電勢能答案BCD解析根據(jù)粒子所受電場力指向曲線軌跡的凹側(cè)可知,帶電粒子帶正電,故A錯誤;等差等勢面越密集的地方電場強度越大,故M點的電場強度比N點的小,故B正確;粒子帶正電,因為M點的電勢大于N點的電勢,故粒子在M點的電勢能大于在N點的電勢能,故D正確;由于帶電粒子僅在電場作用下運動,電勢能與動能總和不變,故可知當(dāng)電勢能最大時動能最小,故粒子在運動軌跡上到達最大電勢處時動能最小,故C正確。故選B、C、D。綜合提升7.(多選)(2024廣東湛江高三期末)如圖所示,真空中有一長方體區(qū)域abcda'b'c'd',棱ab、ad長均為L,棱aa'長為2L。現(xiàn)將電荷量為+q、q的點電荷分別固定在棱aa'、cc'的中點e、f處,下列說法正確的是()A.a、c'兩點的電場強度相同B.b、d'兩點的電場強度相同C.b、d、d'、b'四點的電勢相等D.a、b兩點的電勢差等于c'、b'兩點的電勢差答案ABC解析根據(jù)對稱性可知,a、c'兩點的電場強度相同,b、d'兩點的電場強度相同,故A、B正確;根據(jù)等量異種點電荷的等勢面分布可知,平面bdd'b'為等勢面,故C正確;由等量異種點電荷電場強度和等勢面的分布可知Uab=Uc'b',故D錯誤。8.(多選)(2024廣東肇慶階段練習(xí))早期的濾塵器由兩塊帶正電的平行板及之間的一組帶負(fù)電的導(dǎo)線構(gòu)成,如圖所示,帶電導(dǎo)線附近會形成很強的電場使空氣電離,廢氣中的塵埃吸附離子后在電場力的作用下向收集板遷移并沉積,以達到除塵目的。假設(shè)塵埃向收集板運動過程中所帶電荷量不變,下列判斷正確的是()A.兩平行板間存在勻強電場B.帶正電塵埃向收集板運動并沉積C.兩平行板間越靠近帶電導(dǎo)線電勢越低D.帶電塵埃向收集板運動過程中電勢能減小答案CD解析靠近帶電導(dǎo)線附近的位置電場強,兩平行板間的電場不是勻強電場,故A錯誤;因為收集板帶正電,所以帶負(fù)電塵埃向收集板運動并沉積,故B錯誤;兩平行板間越靠近帶電導(dǎo)線電勢越低,故C正確;帶電塵埃向收集板運動過程中電場力做正功,電勢能減小,故D正確。9.(2023廣東肇慶模擬)如圖所示,在勻強電場中的O點固定一點電荷+Q,a、b、c、d、e、f是以O(shè)點為球心的同一球面上的點,aecf平面與電場線平行,bedf平面與電場線垂直,下列判斷正確的是()A.a、c兩點電勢相等B.b、d兩點的電場強度相同C.將點電荷+q從球面上a點移到c點,電勢能增大D.將點電荷+q從球面上b點移到e點,電場力做功為零答案D解析根據(jù)點電荷形成的電場可知,a、c兩點與點電荷間的距離相等,則兩點在點電荷形成的電場中電勢相同,但a、c兩點又同時處在勻強電場中,沿著電場線的方向電勢降低,根據(jù)電勢疊加原理可知,a點的電勢高于c點的電勢,因此將點電荷+q從球面上a點移到c點,電場力做正功,電勢能減小,故A、C錯誤;根據(jù)電場強度的疊加可知,b、d兩點的電場強度大小相等,方向不同,故B錯誤;bedf平面與電場線垂直,若只有勻強電場,則可知平面bedf為等勢面,而b、e兩點又位于以點電荷為球心的同一球面上,若只有該點電荷,則b、e兩點所在的球面為等勢面,根據(jù)電勢的疊加可知,在該復(fù)合電場中,b、e兩點電勢相等,因此將點電荷+q從球面上b點移到e點,電場力做功為零,故D正確。10.(2024全國甲卷)在電荷量為Q的點電荷產(chǎn)生的電場中,將無限遠處的電勢規(guī)定為零時,距離該點電荷r處的電勢為kQr,其中k為靜電力常量,多個點電荷產(chǎn)生的電場中某點的電勢,等于每個點電荷單獨存在該點的電勢的代數(shù)和。電荷量分別為Q1和Q2的兩個點電荷產(chǎn)生的電場的等勢線如圖中曲線所示(圖中數(shù)字的單位是伏特),則(A.Q1<0,Q1Q2=2 B.Q1>0,C.Q1<0,Q1Q2=3 D.Q1>0,答案B解析根據(jù)題圖中等勢線的分布特點可知,Q1帶正電,設(shè)每個小格的邊長為a,又根據(jù)電場中某點距離點電荷r處的電勢為kQr,在圖中選電勢為零的位置,得kQ12a=kQ2a,解得Q1Q11.(多選)(2024廣東階段練習(xí))電纜周圍的電場分布對電纜的電氣化強度影響很大。如圖為電纜終端周圍的電場分布情況,圖中虛線為等勢線,實線為電場線,下列說法正確的是()A.b點的電場強度小于c點的電場強度B.將一電子放在c點,電子的電勢能為30eVC.將一質(zhì)子由a點經(jīng)b點移至c點,電場力先做正功后做負(fù)功D.在b點由靜止釋放一帶正電的粒子,粒子將沿電場線運動答案AB解析電場線的疏密表示電場強度的大小,b點的電場線比c點的稀疏,所以b點的電場強度小于c點的電場強度,故A正確;根據(jù)Ep=qφ可知,將一電子放在c點,電子的電勢能為Ep=e×30V=30eV,故B正確;由圖可知Uab<0,Ubc>0,所以將一質(zhì)子由a點經(jīng)b點移至c點,電場力先做負(fù)功后做正功,故C錯誤;由于b點電場線不是直線,所以在b點由靜止釋放一帶正電的粒子,粒子不會沿電場線運動,故D錯誤。12.(多選)(2024廣東開學(xué)考試)如圖為滾筒式靜電分選器,由料斗、導(dǎo)板、導(dǎo)體滾筒、刮板、兩個料槽和電極等部件組成。滾筒和電極分別接直流高壓電源的正、負(fù)極,并令滾筒接地,電源電壓很高,足以使電極附近的空氣發(fā)生電離產(chǎn)生大量離子,電子會吸附在粉粒表面?，F(xiàn)有導(dǎo)電性能不同的兩種物質(zhì)粉粒a、b的混合物從料斗下落,沿導(dǎo)板到達轉(zhuǎn)動著的滾筒,粉粒a具有良好的絕緣性,粉粒b具有良好的導(dǎo)電性能,則下列說法正確的是()A.滾筒應(yīng)該順時針旋轉(zhuǎn)B.刮板的作用是將吸附在滾筒上的粉粒a刮下來C.粉粒b從滾筒上落入料槽的過程中電場力對其做正功D.電極電離空氣產(chǎn)生大量離子,使得粉粒a、b都帶負(fù)電,粉粒a、b都吸附在導(dǎo)體滾筒上,最后被刮板刮入料槽中答案ABC解析滾筒要順時針旋轉(zhuǎn),使粉粒靠近電極而帶上負(fù)電,A項正確;電極電離空氣產(chǎn)生大量離子,使得粉粒a、b都帶負(fù)電,粉粒a絕緣性能良好,所帶負(fù)電與滾筒上的正電相互吸引,被吸附在滾筒上,最后被刮板刮入料槽1中,B項正確;粉粒b導(dǎo)電性能良好,會與滾筒上的正電荷先中和,然后帶上正電,根據(jù)同種電荷相互排斥,電場力對粉粒b做正功,使粉粒b落在料槽2中,C項正確,D項錯誤。13.(13分)(2024河北卷)如圖所示,豎直向上的勻強電場中,用長為L的絕緣細線系住一帶電小球,在豎直平面內(nèi)繞O點做圓周運動。圖中A、B為圓周上的兩點,A點為最低點,B點與O點等高。當(dāng)小球運動到A點時,細線對小球的拉力恰好為0,已知小球的電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m,A、B兩點間的電勢差為U,重力加速度大小為g,求:(1)電場強度E的大小。(2)小球在A、B兩點的速度大小。答案(1)UL(2)解析(1)在勻強電場中,根據(jù)公式可得電場強度E=UL(2)在A點細線對小球的拉力為0,根據(jù)牛頓第二定律得Eqmg=mvA2L,從A到B過程,根據(jù)動能定理得qUmgL=12mvB2-12m14.(15分)(2022廣東卷)密立根通過觀測油滴的運動規(guī)律證明了電荷的量子性,因此獲得了1923年的諾貝爾獎。如圖是密立根油滴實驗的原理示意圖,兩個水平放置、相距為d的足夠大金屬極板,上極板中央有一小孔。通過小孔噴入一些小油滴,由于碰撞或摩擦,部分油滴帶上了電荷。有兩個質(zhì)量均為m0、位于同一豎直線上的球形小油滴A和B,在時間t內(nèi)都勻速下落了距離h1。此時給兩極板加上電壓U(上極板接正極),A繼續(xù)以原速度下落,B經(jīng)過一段時間后向上勻速運動。B在勻速運動時間t內(nèi)上升了距離h2(h2≠h1),隨后與A合并,形成一個球形新油滴,繼續(xù)在兩極板間運動直至勻速。已知球形油滴受到的空氣阻力大小為f=km13v,其中k為比例系數(shù),m為油滴質(zhì)量,v為油滴運動速率。不計空氣浮力,重力加速度為g(1)比例系數(shù)k;(2)油滴A、B的電荷量和電性,B上升距離h2電勢能的變化量;(3)新油滴勻速運動速度的大小和方向。答案(1)m(2)油滴A不帶電,油滴B帶負(fù)電,電荷量為m(3)h2-h12解析本題考查帶電粒子在電場中的直線運動,意在考查綜合分析能力。(1)小油滴A和B在時間t內(nèi)都勻速下落了距離h1,可得油滴的速度v0=h此時有m0g=ff=km01聯(lián)立解得k=m0(2)兩極板加上電壓U后,A繼續(xù)