【高考復(fù)習(xí)指導(dǎo)】2022屆高三物理二輪復(fù)習(xí)限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練-專題七-電場(chǎng)及帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

專題七電場(chǎng)及帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練[單獨(dú)成冊(cè)](時(shí)間：45分鐘)1.(2022·高考北京卷)如圖所示，實(shí)線表示某靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線，虛線表示該電場(chǎng)的等勢(shì)面．下列推斷正確的是()A．1、2兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等B．1、3兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等C．1、2兩點(diǎn)的電勢(shì)相等D．2、3兩點(diǎn)的電勢(shì)相等解析：選D.本題考查電場(chǎng)線與等勢(shì)面的特點(diǎn)．依據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度推斷場(chǎng)強(qiáng)，電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，則E1>E2，E1>E3，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)；同一等勢(shì)面上的電勢(shì)是相等的，選項(xiàng)D正確．2.(2021·高考新課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點(diǎn)，四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為φM、φN、φP、φQ.一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中，電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等．則()A．直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM＞φQB．直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM＞φNC．若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D．若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功

解析：選B.由電子從M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等可知，N、P兩點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，且電場(chǎng)線方向?yàn)镸→N，故選項(xiàng)B正確、選項(xiàng)A錯(cuò)誤．M點(diǎn)與Q點(diǎn)在同一等勢(shì)面上，電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．3.(2021·湖南郴州三模)如圖所示是一對(duì)等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布圖，圖中兩點(diǎn)電荷P、Q連線長度為r，M點(diǎn)、N點(diǎn)到兩點(diǎn)電荷P、Q的距離都為r，S點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離也為r，由此可知()A．M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為2keq\f(q,r2)B．M、N、S三點(diǎn)的電勢(shì)可能相等C．把同一摸索電荷放在M點(diǎn)，其所受電場(chǎng)力等于放在S點(diǎn)所受的電場(chǎng)力D．沿圖中虛線，將一摸索電荷從N點(diǎn)移到M點(diǎn)，電場(chǎng)力肯定不做功解析：選D.點(diǎn)電荷P、Q在M點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為E＝keq\f(q,r2)，這兩個(gè)點(diǎn)電荷在M點(diǎn)形成的合場(chǎng)強(qiáng)的大小為E′＝2keq\f(q,r2)·cos60°＝keq\f(q,r2)，方向水平向左，A錯(cuò)誤；S點(diǎn)的電勢(shì)大于零，而M點(diǎn)、N點(diǎn)的電勢(shì)為零，B錯(cuò)誤；由于兩點(diǎn)電荷在S點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向水平向右，因此同一摸索電荷在S點(diǎn)、M點(diǎn)時(shí)所受的電場(chǎng)力方向不同，C錯(cuò)誤；由于M、N所在直線為零勢(shì)能線，摸索電荷從N點(diǎn)移到M點(diǎn)，電場(chǎng)力不做功，D正確．4.如圖所示，虛線為某電場(chǎng)中的三個(gè)等差等勢(shì)面1、2、3，實(shí)線表示某帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)，則下列說法中正確的是()A．等勢(shì)面1的電勢(shì)最高B．粒子在a點(diǎn)的加速度大小大于在b點(diǎn)的加速度大小C．粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能D．粒子在a點(diǎn)的速度大小大于在b點(diǎn)的速度大小解析：選D.因不清楚粒子的運(yùn)動(dòng)方向和粒子的電性，雖然由做曲線運(yùn)動(dòng)的條件知粒子受到指向凹側(cè)的作用力，但電場(chǎng)線的方向仍不能確定，故等勢(shì)面電勢(shì)凹凸關(guān)系亦不能確定，A錯(cuò)；等差等勢(shì)面的疏密程度可表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，Ea＜Eb，由牛頓其次定律知粒子在a點(diǎn)的加速度大小小于在b點(diǎn)的加速度大小，B錯(cuò)；由圖知若粒子由a向b運(yùn)動(dòng)，其位移方向與其所受電場(chǎng)力方向成鈍角，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，動(dòng)能減小，若粒子由b向a運(yùn)動(dòng)，其位移方向與其所受電場(chǎng)力方向成銳角，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，即不論粒子的運(yùn)動(dòng)方向和電性如何，粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于在b點(diǎn)的電勢(shì)能，在a點(diǎn)的動(dòng)能大于在b點(diǎn)的動(dòng)能，所以粒子在a點(diǎn)的速度大小大于在b點(diǎn)的速度大小，C錯(cuò)、D對(duì)．5．(多選)靜電場(chǎng)在x軸上的場(chǎng)強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)電荷()A．在x2和x4處電勢(shì)能相等B．由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢(shì)能增大C．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先增大后減小D．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場(chǎng)力先減小后增大解析：選BC.由題圖可知，x1到x4場(chǎng)強(qiáng)先變大，再變小，則點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力先增大后減小，C正確、D錯(cuò)誤．由x1到x3及由x2到x4過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，A錯(cuò)誤、B正確．6.(2022·高考天津卷)如圖所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽視，平行板電容器C的極板水平放置，閉合電鍵S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)．假如僅轉(zhuǎn)變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是()A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值C．增大兩板間的距離 D．?dāng)嚅_電鍵S解析：選B.依據(jù)閉合電路歐姆定律分析電容器兩板間的電壓如何變化，進(jìn)而分析帶電油滴的運(yùn)動(dòng)狀況．A．增大R1的阻值，穩(wěn)定后電容器兩板間的電壓上升，帶電油滴所受電場(chǎng)力增大，將向上運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤．B．電路穩(wěn)定后，電容器相當(dāng)于斷路，無電流通過電阻R2，故R2兩端無電壓，所以，增大R2的阻值，電容器兩板間的電壓不變，帶電油滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，B正確．C．增大兩板間的距離，兩板間的電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，帶電油滴所受電場(chǎng)力減小，將向下運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤．D．?dāng)嚅_電鍵S后，兩極間的電勢(shì)差為零，帶電油滴只受重力作用，將向下運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．7.(2021·高考江蘇卷)(多選)一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向左．不計(jì)空氣阻力，則小球()A．做直線運(yùn)動(dòng)B．做曲線運(yùn)動(dòng)C．速領(lǐng)先減小后增大D．速領(lǐng)先增大后減小解析：選BC.小球運(yùn)動(dòng)時(shí)受重力和電場(chǎng)力的作用，合力F方向與初速度v0方向不在一條直線上，小球做曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)B正確．將初速度v0分解為垂直于F方向的v1和沿F方向的v2，依據(jù)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，v1的大小不變，v2先減小后反向增大，因此小球的速領(lǐng)先減小后增大，選項(xiàng)C正確、選項(xiàng)D錯(cuò)誤．8.(2021·高考四川卷)(多選)如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平，a、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷)，b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零，則小球a()A．從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小B．從N到P的過程中，速領(lǐng)先增大后減小C．從N到Q的過程中，電勢(shì)能始終增加D．從P到Q的過程中，動(dòng)能削減量小于電勢(shì)能增加量解析：選BC.小球a從N點(diǎn)釋放始終到達(dá)Q點(diǎn)的過程中，a、b兩球的距離始終減小，庫侖力變大，a受重力不變，重力和庫侖力的夾角從90°始終減小，故合力變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球a從N到P的過程中，速度方向與重力和庫侖力的合力方向的夾角由小于90°到大于90°，故庫侖力與重力的合力先做正功后做負(fù)功，a球速領(lǐng)先增大后減小，選項(xiàng)B正確；小球a由N到Q的過程中庫侖力始終做負(fù)功，電勢(shì)能始終增加，選項(xiàng)C正確；小球a從P到Q的過程中，削減的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和，故動(dòng)能的削減量大于電勢(shì)能的增加量，則選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．(2021·山西四校第三次聯(lián)考)(多選)質(zhì)量為m的帶電小球由空中某點(diǎn)A無初速度地自由下落，在t秒末加上豎直方向且范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，再經(jīng)過t秒小球又回到A點(diǎn)．整個(gè)過程中不計(jì)空氣阻力且小球未落地，則()A．勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上B．從加電場(chǎng)開頭到小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，小球動(dòng)能削減了mg2t2C．整個(gè)過程中小球電勢(shì)能削減了2mg2t2D．從A點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中，小球重力勢(shì)能削減了eq\f(2,3)mg2t2解析：選CD.由題意，小球所受電場(chǎng)力方向是豎直向上，由于小球的電性未知，因此無法推斷勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向，A錯(cuò)誤；從加電場(chǎng)開頭到小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，小球動(dòng)能削減量為ΔEk＝eq\f(1,2)mv2－0＝eq\f(1,2)m(gt)2＝eq\f(1,2)mg2t2，故B錯(cuò)誤；加上電場(chǎng)后，小球做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)所加場(chǎng)強(qiáng)為E，加速度為a，依據(jù)加電場(chǎng)前后的位移大小相等知，eq\f(1,2)gt2＝－(vt－eq\f(1,2)at2)，又v＝gt，聯(lián)立得a＝3g，由牛頓其次定律知，Eq－mg＝ma，解得Eq＝4mg，故整個(gè)過程中電場(chǎng)力做功W＝Eq·eq\f(1,2)gt2＝2mg2t2，小球電勢(shì)能削減了2mg2t2，C正確；設(shè)從A點(diǎn)到最低點(diǎn)的高度為h，由動(dòng)能定理知mgh－Eq(h－eq\f(1,2)gt2)＝0，解得h＝eq\f(2,3)gt2，則小球重力做功WG＝mgh＝eq\f(2,3)mg2t2，D正確．10．(2022·湖南師大附中質(zhì)檢)(多選)如圖甲所示，兩平行金屬板MN、PQ的板長和板間距離相等，板間存在如圖乙所示的隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與兩板垂直，不計(jì)重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場(chǎng)方向源源不斷地射入電場(chǎng)，粒子射入電場(chǎng)時(shí)的初動(dòng)能均為Ek0.已知t＝0時(shí)刻射入電場(chǎng)的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場(chǎng)方向射出電場(chǎng)．則()A．全部粒子都不會(huì)打到兩極板上B．全部粒子最終都垂直電場(chǎng)方向射出電場(chǎng)C．運(yùn)動(dòng)過程中全部粒子的最大動(dòng)能不行能超過2Ek0D．只有t＝neq\f(T,2)(n＝0,1,2…)時(shí)刻射入電場(chǎng)的粒子才能垂直電場(chǎng)方向射出電場(chǎng)解析：選ABC.由t＝0時(shí)刻射入的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場(chǎng)方向射出電場(chǎng)可知，粒子射出電場(chǎng)的時(shí)間間隔為周期T的整數(shù)倍，此時(shí)粒子的偏轉(zhuǎn)位移最大，則A對(duì)；粒子在電場(chǎng)中在豎直方向勻加速運(yùn)動(dòng)與勻減速運(yùn)動(dòng)是對(duì)稱性的，最終均垂直電場(chǎng)方向射出，則B對(duì)、D錯(cuò)；粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到動(dòng)能最大位置時(shí)，粒子水平位移為eq\f(L,2)，豎直位移為eq\f(L,4)，由v0t＝eq\f(L,2)，eq\f(0＋vy,2)t＝eq\f(L,4)可得vy＝v0，則有最大動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,y)＝2Ek0，C對(duì)．11.如圖所示，x軸上方有寬為L、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一質(zhì)量為m(重力不計(jì))、帶電荷量為＋q(q＞0)的粒子從y軸上的A點(diǎn)以初速度v0沿y軸負(fù)方向射入電場(chǎng)，粒子從x軸上的B點(diǎn)沿與x軸正方向成37°角的方向射出電場(chǎng)，并打在x軸下方的接收屏上C點(diǎn)(沒畫出)，已知粒子從B到C的運(yùn)行時(shí)間與粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)行時(shí)間相同，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。?2)求粒子接收屏上C點(diǎn)到y(tǒng)軸的水平距離；(3)若粒子是質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的液滴，重力加速度為g，若要求液滴也能通過B點(diǎn)，則液滴的初速度應(yīng)為多少？解析：(1)粒子從A到B做類平拋運(yùn)動(dòng)，由類平拋規(guī)律知L＝v0t，vx＝eq\f(qE,m)t，OB＝eq\f(vx,2)t，vB＝eq\r(v\o\al(2,0)＋v\o\al(2,x))在B點(diǎn)有tan37°＝eq\f(v0,vx)，即vx＝eq\f(4,3)v0聯(lián)立得E＝eq\f(4mv\o\al(2,0),3qL)，OB＝eq\f(2,3)L，vB＝eq\f(5,3)v0.(2)粒子從B到C做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由題意知BC＝vBt＝eq\f(5,3)L所以接收屏上C點(diǎn)到y(tǒng)軸的水平距離s＝OB＋BC·cos37°＝2L(3)若粒子變?yōu)橐旱危O(shè)液滴的初速度為v，則液滴沿y軸做初速度為v的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，沿x軸做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，因水平方向各量均沒變，所以液滴的運(yùn)行時(shí)間仍為t，則L＝vt＋eq\f(1,2)gt2，代入t值得v＝v0－eq\f(gL,2v0).答案：(1)eq\f(4mv\o\al(2,0),3qL)(2)2L(3)v0－eq\f(gL,2v0)12．(2021·陜西二模)如圖所示，兩平行金屬板A、B長為L＝8cm，兩板間距離d＝8cm，A板比B板電勢(shì)高300V．一帶正電的粒子電荷量為q＝1.0×10－10C，質(zhì)量為m＝1.0×10－20kg，以初速度v0＝2.0×106m/s沿電場(chǎng)中心線RO垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng)；粒子飛出電場(chǎng)后經(jīng)過界面MN、PS間的無電場(chǎng)區(qū)域；然后進(jìn)入固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)區(qū)域(設(shè)界面PS右側(cè)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響)，粒子穿過界面PS后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最終垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上．已知兩界面MN、PS相距L′＝12cm，D是中心線RO與界面PS的交點(diǎn)，O點(diǎn)在中心線上，距離界面PS為9cm.(靜電力常量k＝9.0×109N·m2(1)粒子穿過界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離多遠(yuǎn)？到達(dá)PS界面時(shí)離D點(diǎn)多遠(yuǎn)？(2)垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc的位置離D點(diǎn)多遠(yuǎn)？(3)確定點(diǎn)電荷Q的電性并求其電荷量的大小．解析：(1)由題意可知水平方向L＝v0t粒子穿過界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離(側(cè)向位移)y＝eq\f(1,2)at2因qeq\f(U,d)＝ma，則a＝eq\f(qU,md)則y＝eq\f(1,2)eq\f(qU,md)·(eq\f(L,v0))2＝0.03m＝3cm粒子在離開電場(chǎng)后將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其軌跡與PS交于E，設(shè)E到中心線的距離為Y，粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為θ，如圖，則水平速度vx＝v0＝2.0×106豎直速度vy＝at＝1.5×106故ta