2024高考物理二輪復(fù)習(xí)專題分層突破練9電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)含解析

PAGE8-專題分層突破練9電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)A組1.在如圖所示的四種電場(chǎng)中,分別標(biāo)記有a、b兩點(diǎn),其中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的是()A.圖甲中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn)B.圖乙中兩等量異種點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)C.圖丙中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上與連線等距的a、b兩點(diǎn)D.圖丁中非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的a、b兩點(diǎn)2.(2024山東濟(jì)南高三下學(xué)期模擬)如圖所示為等邊三角形ABC,在A、B兩點(diǎn)放等量異種點(diǎn)電荷,已知A、B連線中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分別為E、φ,則C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分別為()A.18E、φ B.14EC.18E、14φ D.14E3.(多選)(2024山東濰坊高三期末)如圖所示,在地面上方水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球a、b經(jīng)過(guò)場(chǎng)中P點(diǎn)以后的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖中虛線所示。下列說(shuō)法正確的是()A.a球帶正電B.b球帶正電C.a球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能漸漸增大D.b球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電勢(shì)能漸漸減小4.(2024山東青島模擬)如圖,直線AB為某電場(chǎng)的一條電場(chǎng)線,a、b、c是電場(chǎng)線上等間距的三個(gè)點(diǎn)。一個(gè)帶電粒子僅在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中,粒子動(dòng)能增加,且a、b段動(dòng)能增量大于b、c段動(dòng)能增量,a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa、φb、φc,電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec,粒子在a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)能分別為Epa、Epb、Epc。下列說(shuō)法正確的是()A.電場(chǎng)方向由A指向B B.φa>φb>φcC.Epa>Epb>Epc D.Ea>Eb>Ec5.(2024東北三省三校聯(lián)考)真空中一半徑為r0的帶電金屬球,通過(guò)其球心的始終線上各點(diǎn)的電勢(shì)φ分布如圖所示,r表示該直線上某點(diǎn)到球心的距離,r1、r2分別是該直線上A、B兩點(diǎn)離球心的距離,依據(jù)電勢(shì)圖像(φ-r圖像),推斷下列說(shuō)法中正確的是()A.該金屬球可能帶負(fù)電B.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向由A指向球心C.A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度D.電荷量大小為q的正電荷沿直線從A移到B的過(guò)程中,電場(chǎng)力做功W=q(φ1-φ2)6.(2024四川成都高三診斷性考試)如圖,水平放置的平行板電容器上極板帶正電,所帶電荷量為Q,板間距離為d,上極板與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板正中間P點(diǎn)有一個(gè)靜止的帶電油滴,所帶電荷量肯定值為q。靜電力常量為k,下列說(shuō)法正確的是()A.油滴帶正電B.油滴受到的電場(chǎng)力大小為QqC.若僅將上極板平移到圖中虛線位置,則靜電計(jì)指針張角減小D.若僅將上極板平移到圖中虛線位置,則油滴將加速向上運(yùn)動(dòng)B組7.如圖甲所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的O點(diǎn)先后無(wú)初速度釋放兩個(gè)正點(diǎn)電荷Ⅰ和Ⅱ,電荷僅受勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用沿直線向A運(yùn)動(dòng),兩電荷的動(dòng)能Ek隨位移x改變的關(guān)系如圖乙所示。若Ⅰ的電荷量為q,則可知()A.勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=EB.電荷Ⅱ受到的電場(chǎng)力大小為FⅡ=EC.電荷Ⅱ的電荷量為qD.選O點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),A點(diǎn)的電勢(shì)為φA=E8.(多選)如圖所示,一絕緣且粗糙程度相同的豎直細(xì)桿與兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q、-Q連線的中垂線重合,細(xì)桿和+Q、-Q均固定,A、O、B為細(xì)桿上的三點(diǎn),O為+Q、-Q連線的中點(diǎn),AO=BO?，F(xiàn)有電荷量為q、質(zhì)量為m的小球套在桿上,從A點(diǎn)以初速度v0向B滑動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度恰好為0。則可知()A.從A到B,小球的電勢(shì)能始終不變,受到的電場(chǎng)力先增大后減小B.從A到B,小球的加速度先減小后增大C.小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的速度大小為22vD.小球從A到O與從O到B,重力的沖量相等9.(多選)(2024天津?qū)幒訁^(qū)高三下學(xué)期二模)如圖所示,一充電后與電源斷開(kāi)的平行板電容器的兩極板水平放置,板長(zhǎng)為L(zhǎng),板間距離為d,距板右端L處有一豎直屏M。一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的小球以初速度v0沿中線射入兩板間,最終垂直打在M上,已知重力加速度為g,下列結(jié)論正確的是()A.兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為mgB.兩極板間電壓為2C.整個(gè)過(guò)程中小球的重力勢(shì)能增加3D.若僅增大兩極板間距,該小球仍能垂直打在M上10.(2024北京朝陽(yáng)區(qū)高三期末)如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一根不行伸長(zhǎng)的細(xì)線一端固定于O點(diǎn),另一端懸掛一質(zhì)量為m的帶正電的小球。現(xiàn)將小球向右拉至與懸點(diǎn)O等高的A點(diǎn),由靜止釋放。小球向左最遠(yuǎn)能擺到與豎直方向夾角為θ的B點(diǎn)。已知小球所帶的電荷量為q0,細(xì)線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。(1)求小球從A點(diǎn)擺到B點(diǎn)的過(guò)程中重力所做的功W;(2)求A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差UAB及電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E;(3)電勢(shì)差的定義方式有兩種:第一種是指電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值,即UCD=φC-φD,式中φC和φD分別為電場(chǎng)中C、D兩點(diǎn)的電勢(shì);其次種是利用比值法定義,即UCD=WCDq,式中q為檢驗(yàn)電荷的電荷量,WCD為檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中從C點(diǎn)移動(dòng)到11.(2024湖北七市教科研協(xié)作體高三下學(xué)期5月聯(lián)考)如圖所示,絕緣水平桌面上固定一半徑為R、關(guān)于OB所在直線對(duì)稱的圓弧形光滑絕緣軌道ABC,在桌面內(nèi)加一沿OB方向、電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E的水平勻強(qiáng)電場(chǎng),現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的絕緣小球(不計(jì)重力)從軌道左側(cè)某位置以垂直O(jiān)B所在直線的初速度v0推出,小球在電場(chǎng)的作用下恰好從A點(diǎn)沿圓弧軌道切線方向進(jìn)入圓弧軌道(已知OA與垂直O(jiān)B的直徑之間的夾角為θ),并最終從C點(diǎn)離開(kāi)圓弧軌道,試求:(1)小球推出點(diǎn)距O點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離;(2)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小。參考答案專題分層突破練9電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.C解析題圖甲中與點(diǎn)電荷等距的a、b兩點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同,方向不相反,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;題圖乙中,依據(jù)電場(chǎng)線的疏密及對(duì)稱性可推斷,a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相同,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;題圖丙中兩等量同種點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上與連線等距的a、b兩點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同,方向相反,C選項(xiàng)正確;題圖丁中依據(jù)電場(chǎng)線的疏密可推斷,b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。2.A解析設(shè)等邊三角形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),A、B兩點(diǎn)的電荷量大小為Q,A、B連線中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=2kQ(L2)

2=8kQL2,C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為EC=3.AD解析電場(chǎng)強(qiáng)度方向向左,a球做曲線運(yùn)動(dòng),合力指向彎道內(nèi)側(cè),所以a球所受電場(chǎng)力向左,帶正電,選項(xiàng)A正確;b球做直線運(yùn)動(dòng),合力與軌跡在一條直線上,所以所受電場(chǎng)力向右,帶負(fù)電,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;a球先向右運(yùn)動(dòng)后向左運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功,電勢(shì)能先增大后減小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;b球始終向右運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力始終做正功,電勢(shì)能始終減小,選項(xiàng)D正確。4.C解析粒子的電性不確定,故不能確定電場(chǎng)的方向,也不能推斷各點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;粒子在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用,故動(dòng)能增加量等于電勢(shì)能減小量;由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中,粒子動(dòng)能增加,則電勢(shì)能減小,則Epa>Epb>Epc;因ab段動(dòng)能增量大于bc段動(dòng)能增量,可知ab段的電勢(shì)差大于bc段的電勢(shì)差,可知ab段的電場(chǎng)線比bc段的密集,但是不能比較三點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系,選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。5.D解析由圖可知0到r0電勢(shì)不變,之后電勢(shì)變小,帶電金屬球?yàn)橐坏葎?shì)體,再依據(jù)沿著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)降低,得金屬球帶正電,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,所以A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向由A指向B,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;φ-r圖像斜率的物理意義為電場(chǎng)強(qiáng)度,所以A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;正電荷沿直線從A移到B的過(guò)程中,電場(chǎng)力做功W=qUAB=q(φ1-φ2),選項(xiàng)D正確。6.C解析依據(jù)受力分析知,油滴受重力和電場(chǎng)力,因?yàn)橛偷问芰ζ胶?故可推斷油滴帶負(fù)電,所受電場(chǎng)力豎直向上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因?yàn)橛偷翁幱趧驈?qiáng)電場(chǎng)中,故依據(jù)平行板電容器公式可得C=QU,U=Ed,可得F=Eq=QqCd,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;平行板電容器電荷量不變,依據(jù)公式C=εS4πkd,U=QC=7.A解析因?yàn)殡姾蓛H受勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用,所以靜電力所做的功等于動(dòng)能改變量,即Eqx0=Ek0,解得E=Ek0qx0,選項(xiàng)A正確;依據(jù)靜電力所做的功等于動(dòng)能改變量可得FⅡx0=2Ek0,解得FⅡ=2Ek0x0,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;依據(jù)動(dòng)能關(guān)系可設(shè)電荷Ⅱ的電荷量為Q,則2Eqx0=EQx0,解得Q=2q,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若選O點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),則A點(diǎn)的電勢(shì)即為OA間的電勢(shì)差,電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),依據(jù)公式qUOA=Ek0,解得φA大小為Ek0q8.AC解析依據(jù)幾何關(guān)系可知,AB為兩個(gè)電荷的中垂線,因此AB是等勢(shì)面,所以從A到B,小球的電勢(shì)能始終不變,依據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度可知,在O點(diǎn)電場(chǎng)線最密,因此電場(chǎng)力先增大后減小,選項(xiàng)A正確;對(duì)物體受力分析可知,小球受重力、摩擦力、庫(kù)侖力和支持力,在水平方向小球沒(méi)有移動(dòng),因此水平方向的合力為零,但電場(chǎng)力在O點(diǎn)最大,因此支持力也最大,故其滑動(dòng)摩擦力在O點(diǎn)最大,在豎直方向的合力為重力和摩擦力的合力,又因?yàn)樵贐點(diǎn)速度恰好減為0,故加速度先增大后減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;依據(jù)對(duì)稱性,小球在O點(diǎn)動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的一半,因此可得12mv2=12·12mv02,解得v=22v0,選項(xiàng)C正確;小球從A到O9.BD解析據(jù)題分析可知,小球在平行金屬板間向上偏轉(zhuǎn),做類平拋運(yùn)動(dòng),飛出電場(chǎng)后,小球向下偏轉(zhuǎn),才能最終垂直打在M屏上,前后過(guò)程質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡有對(duì)稱性,如圖所示?？梢?jiàn)兩次偏轉(zhuǎn)的加速度大小相等,依據(jù)牛頓其次定律得qE-mg=mg,得到E=2mgq,由U=Ed可知板間電壓為U=2mgdq,選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確;小球在電場(chǎng)中向上偏轉(zhuǎn)的距離為y=12at2,而a=qE-mgm=g,t=Lv0,解得y=gL22v02,故小球打在屏上的位置與P點(diǎn)的距離為s=2y=gL2v0210.答案(1)W=mgLcosθ(2)UAB=-mgLcosθq0解析(1)小球從A到B的過(guò)程中下降的高度為h=Lcosθ重力對(duì)小球做的功W=mgh解得W=mgLcosθ(2)小球從A到B的過(guò)程中,由動(dòng)能定理有mgLcosθ+q0UAB=0-0依據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)公式有E=-解得UAB=-mgLcosE=mg(3)設(shè)摸索電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpC,在D點(diǎn)的電勢(shì)能為EpD,則摸索電荷從C運(yùn)動(dòng)到D的過(guò)程中,依據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的關(guān)系有WCD=EpC-EpD依據(jù)電勢(shì)的定義式有φC=EpCq、φ聯(lián)立解得WCD=qφC-qφD,即WCDq=φC所以WCDq=φC-φD=U11.