高考物理總復(fù)習(xí)《帶電粒子在電場中的運(yùn)動》專項(xiàng)測試卷含答案

第第頁高考物理總復(fù)習(xí)《帶電粒子在電場中的運(yùn)動》專項(xiàng)測試卷含答案學(xué)校:___________班級：___________姓名：___________考號：___________1.(北京市豐臺區(qū)二模)如圖所示，地面附近空間有水平向右的勻強(qiáng)電場，一帶電微粒以初速度v0從M點(diǎn)進(jìn)入電場，沿直線運(yùn)動到N點(diǎn)，不考慮地磁場的影響。下列說法正確的是()A．該微粒帶正電B．該微粒做勻速直線運(yùn)動C．只增大初速度v0，微粒仍沿直線MN運(yùn)動D．從M至N過程中，該微粒電勢能減小，動能增加2.(多選)(浙江模擬預(yù)測)在豎直向上的勻強(qiáng)電場中，有兩個(gè)質(zhì)量均為m、帶等量異種電荷(電量絕對值為q)的小球A、B(均可視為質(zhì)點(diǎn))處在同一水平面上?，F(xiàn)將兩球以相同的水平速度v0向右拋出最后落到水平地面上，運(yùn)動軌跡如圖所示。A、B兩球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)之間的水平距離分別是L1和L2。兩球之間的靜電力和空氣阻力均不考慮(重力加速度為g)，則A．A球帶正電，B球帶負(fù)電B．B球比A球先落地C．在下落過程中，A球的電勢能減少，B球的電勢能增加D．兩球從拋出到各自落地的過程中，A、B球的機(jī)械能變化量大小相等3.(遼寧撫順市六校協(xié)作體二模)真空中存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，氦核與氚核先后從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入該電場，兩核在僅受靜電力的作用下的運(yùn)動軌跡如圖所示。則氦核與氚核在()A．電場中運(yùn)動時(shí)的加速度相同B．射入電場時(shí)的初速度相同C．射入電場時(shí)的初動量相同D．射入電場時(shí)的初動能相等4．(2022·吉林長春市統(tǒng)考二模)如圖所示，空間存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子以水平向右方向的初速度v0由O點(diǎn)射入，剛好通過豎直平面內(nèi)的P點(diǎn)，已知連線OP與初速度方向的夾角為45°，不計(jì)粒子的重力，則O、P兩點(diǎn)間的電勢差UOP為()A.eq\f(mv02,2q) B.eq\f(mv02,q)C.eq\f(2mv02,q) D.eq\f(5mv02,2q)5.(天津市十二區(qū)重點(diǎn)學(xué)校聯(lián)考)如圖所示，將絕緣細(xì)線的一端O點(diǎn)固定，另一端拴一帶電的小球，空間存在著方向水平向右的勻強(qiáng)電場E。剛開始小球靜止于P處，與豎直方向的夾角為45°，給小球一個(gè)沿圓弧切線左下方的瞬時(shí)沖量，讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為r的圓周運(yùn)動，重力加速度為g，下列分析正確的是()A．小球可能帶負(fù)電B．小球在右半圈從d運(yùn)動到c的過程中其速度先增大后減小C．當(dāng)小球運(yùn)動到最高點(diǎn)a時(shí)，小球的電勢能與動能之和最大D．當(dāng)小球運(yùn)動到最高點(diǎn)a的速度v≥eq\r(gr)時(shí)，小球才能做完整的圓周運(yùn)動6．(多選)(2022·全國乙卷·21)一種可用于衛(wèi)星上的帶電粒子探測裝置，由兩個(gè)同軸的半圓柱形帶電導(dǎo)體極板(半徑分別為R和R＋d)和探測器組成，其橫截面如圖(a)所示，點(diǎn)O為圓心。在截面內(nèi)，極板間各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小與其到O點(diǎn)的距離成反比，方向指向O點(diǎn)。4個(gè)帶正電的同種粒子從極板間通過，到達(dá)探測器。不計(jì)重力。粒子1、2做圓周運(yùn)動，圓的圓心為O、半徑分別為r1、r2(R<r1<r2<R＋d)；粒子3從距O點(diǎn)r2的位置入射并從距O點(diǎn)r1的位置出射；粒子4從距O點(diǎn)r1的位置入射并從距O點(diǎn)r2的位置出射，軌跡如圖(b)中虛線所示。則()A．粒子3入射時(shí)的動能比它出射時(shí)的大B．粒子4入射時(shí)的動能比它出射時(shí)的大C．粒子1入射時(shí)的動能小于粒子2入射時(shí)的動能D．粒子1入射時(shí)的動能大于粒子3入射時(shí)的動能7．(重慶市巴蜀中學(xué)檢測)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，電場方向與兩板垂直，不計(jì)重力和相互作用力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向源源不斷地射入電場，粒子射入電場時(shí)的初動能均為Ek0。已知t＝0時(shí)刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場。則()A．部分粒子會打到兩極板上B．每個(gè)粒子在板間運(yùn)動全過程，所受靜電力會致使帶電粒子離開電場時(shí)沿電場方向的速度不為零C．運(yùn)動過程中所有粒子的最大動能不可能超過2Ek0D．有t＝neq\f(T,2)(n＝0,1,2，…)時(shí)刻射入電場的粒子才能垂直電場方向射出電場參考答案1.(北京市豐臺區(qū)二模)如圖所示，地面附近空間有水平向右的勻強(qiáng)電場，一帶電微粒以初速度v0從M點(diǎn)進(jìn)入電場，沿直線運(yùn)動到N點(diǎn)，不考慮地磁場的影響。下列說法正確的是()A．該微粒帶正電B．該微粒做勻速直線運(yùn)動C．只增大初速度v0，微粒仍沿直線MN運(yùn)動D．從M至N過程中，該微粒電勢能減小，動能增加答案C解析由于帶電微粒從M到N做直線運(yùn)動，根據(jù)受力分析可知，帶電微粒受到的靜電力水平向左，與電場方向相反，該微粒帶負(fù)電；帶電微粒受到的合力方向與初速度方向相反，可知合力對微粒做負(fù)功，微粒動能減小，靜電力對微粒做負(fù)功，微粒電勢能增加，故A、B、D錯(cuò)誤；只增大初速度v0，帶電微粒受力不變，則帶電微粒受到的合力方向仍與初速度v0方向相反，微粒仍沿直線MN運(yùn)動，故C正確。2.(多選)(浙江模擬預(yù)測)在豎直向上的勻強(qiáng)電場中，有兩個(gè)質(zhì)量均為m、帶等量異種電荷(電量絕對值為q)的小球A、B(均可視為質(zhì)點(diǎn))處在同一水平面上?，F(xiàn)將兩球以相同的水平速度v0向右拋出最后落到水平地面上，運(yùn)動軌跡如圖所示。A、B兩球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)之間的水平距離分別是L1和L2。兩球之間的靜電力和空氣阻力均不考慮(重力加速度為g)，則A．A球帶正電，B球帶負(fù)電B．B球比A球先落地C．在下落過程中，A球的電勢能減少，B球的電勢能增加D．兩球從拋出到各自落地的過程中，A、B球的機(jī)械能變化量大小相等答案ABD解析兩球在水平方向都做勻速直線運(yùn)動，v0相同，由x＝v0t知，A運(yùn)動的時(shí)間比B的長，豎直方向上h相等，由h＝eq\f(1,2)at2可知，A的加速度比B的加速度小，A的合力比B的合力小，所以A受到的靜電力向上，帶正電，B受到的靜電力向下，帶負(fù)電，故A正確；A運(yùn)動的時(shí)間比B的運(yùn)動時(shí)間長，則B球比A球先落地，故B正確；A受到的靜電力向上，靜電力對A球做負(fù)功，A球的電勢能增加，A球的機(jī)械能減小，減小量為ΔEA＝qEh；B受到的靜電力向下，靜電力對B球做正功，B球的電勢能減小，B球的機(jī)械能增加，增加量為ΔEB＝qEh，故C錯(cuò)誤，D正確。3.(遼寧撫順市六校協(xié)作體二模)真空中存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，氦核與氚核先后從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入該電場，兩核在僅受靜電力的作用下的運(yùn)動軌跡如圖所示。則氦核與氚核在()A．電場中運(yùn)動時(shí)的加速度相同B．射入電場時(shí)的初速度相同C．射入電場時(shí)的初動量相同D．射入電場時(shí)的初動能相等答案C解析根據(jù)牛頓第二定律有qE＝ma，解得a＝eq\f(q,m)E，氦核的比荷eq\f(q,m)為eq\f(1,2)，氚核的比荷為eq\f(1,3)，可得在電場中運(yùn)動時(shí)的加速度之比為3∶2，A錯(cuò)誤；由類平拋運(yùn)動規(guī)律可得y＝eq\f(1,2)at2，x＝v0t，聯(lián)立解得v0＝eq\r(\f(qEx2,2my))，由題圖可知，x相同時(shí)，eq\f(y氦,y氚)＝eq\f(8,3)，可得射入電場時(shí)的初速度之比為3∶4，B錯(cuò)誤；結(jié)合B選項(xiàng)分析可得y＝eq\f(mqEx2,2mv02)，若射入電場時(shí)的初動量mv0相同，代入質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)之比可得eq\f(y氦,y氚)＝eq\f(8,3)，符合題意，故射入電場時(shí)的初動量相同，C正確；結(jié)合B選項(xiàng)分析可得y＝eq\f(qEx2,4×\f(1,2)mv02)，若射入電場時(shí)的初動能eq\f(1,2)mv02相同，則eq\f(y氦,y氚)＝2，故射入電場時(shí)的初動能不相等，D錯(cuò)誤。4．(2022·吉林長春市統(tǒng)考二模)如圖所示，空間存在著豎直向下的勻強(qiáng)電場，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子以水平向右方向的初速度v0由O點(diǎn)射入，剛好通過豎直平面內(nèi)的P點(diǎn)，已知連線OP與初速度方向的夾角為45°，不計(jì)粒子的重力，則O、P兩點(diǎn)間的電勢差UOP為()A.eq\f(mv02,2q) B.eq\f(mv02,q)C.eq\f(2mv02,q) D.eq\f(5mv02,2q)答案C解析帶電粒子在電場中做類平拋運(yùn)動，根據(jù)類平拋運(yùn)動的推論，有eq\f(vPy,vPx)＝eq\f(vPy,v0)＝2tan45°P點(diǎn)粒子的速度為vP＝eq\r(5)v0，由動能定理得qUOP＝eq\f(1,2)mvP2－eq\f(1,2)mv02，解得UOP＝eq\f(2mv02,q)，故選C。5.(天津市十二區(qū)重點(diǎn)學(xué)校聯(lián)考)如圖所示，將絕緣細(xì)線的一端O點(diǎn)固定，另一端拴一帶電的小球，空間存在著方向水平向右的勻強(qiáng)電場E。剛開始小球靜止于P處，與豎直方向的夾角為45°，給小球一個(gè)沿圓弧切線左下方的瞬時(shí)沖量，讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為r的圓周運(yùn)動，重力加速度為g，下列分析正確的是()A．小球可能帶負(fù)電B．小球在右半圈從d運(yùn)動到c的過程中其速度先增大后減小C．當(dāng)小球運(yùn)動到最高點(diǎn)a時(shí)，小球的電勢能與動能之和最大D．當(dāng)小球運(yùn)動到最高點(diǎn)a的速度v≥eq\r(gr)時(shí)，小球才能做完整的圓周運(yùn)動答案B解析小球受重力、細(xì)線的拉力和靜電力三個(gè)力的作用，剛開始小球靜止于P處，由受力平衡可知靜電力方向水平向右，與電場方向相同，所以小球帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球靜止于P處，與豎直方向的夾角為45°，可知靜電力和重力的合力方向斜向右下方45°角，大小為F＝eq\r(2)mg，小球從d運(yùn)動到c的過程中，細(xì)線拉力不做功，合力做功即F做功，可以判斷F先做正功再做負(fù)功，故小球的速度先增大后減小，選項(xiàng)B正確；小球運(yùn)動過程中，重力勢能、電勢能、動能的總和保持不變，最高點(diǎn)a時(shí)小球的重力勢能最大，則電勢能與動能之和最小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)小球運(yùn)動到弧ab中點(diǎn)，且細(xì)線彈力為零時(shí)，有F＝meq\f(v2,r)，小球能做完整的圓周運(yùn)動，在該點(diǎn)的速度為v＝eq\r(\r(2)gr)。小球從弧ab點(diǎn)運(yùn)動到a點(diǎn)，由動能定理得F·(r－eq\f(r,\r(2)))＝eq\f(1,2)mva2－eq\f(1,2)mv2，解得va＝eq\r(3\r(2)－2gr)，因此，當(dāng)小球運(yùn)動到最高點(diǎn)a的速度va≥eq\r(3\r(2)－2gr)時(shí)，小球才能做完整的圓周運(yùn)動，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6．(多選)(2022·全國乙卷·21)一種可用于衛(wèi)星上的帶電粒子探測裝置，由兩個(gè)同軸的半圓柱形帶電導(dǎo)體極板(半徑分別為R和R＋d)和探測器組成，其橫截面如圖(a)所示，點(diǎn)O為圓心。在截面內(nèi)，極板間各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小與其到O點(diǎn)的距離成反比，方向指向O點(diǎn)。4個(gè)帶正電的同種粒子從極板間通過，到達(dá)探測器。不計(jì)重力。粒子1、2做圓周運(yùn)動，圓的圓心為O、半徑分別為r1、r2(R<r1<r2<R＋d)；粒子3從距O點(diǎn)r2的位置入射并從距O點(diǎn)r1的位置出射；粒子4從距O點(diǎn)r1的位置入射并從距O點(diǎn)r2的位置出射，軌跡如圖(b)中虛線所示。則()A．粒子3入射時(shí)的動能比它出射時(shí)的大B．粒子4入射時(shí)的動能比它出射時(shí)的大C．粒子1入射時(shí)的動能小于粒子2入射時(shí)的動能D．粒子1入射時(shí)的動能大于粒子3入射時(shí)的動能答案BD解析在截面內(nèi)，極板間各點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小與其到O點(diǎn)的距離成反比，可設(shè)為Er＝k，帶正電的同種粒子1、2在均勻輻向電場中做勻速圓周運(yùn)動，則有qE1＝meq\f(v12,r1)，qE2＝meq\f(v22,r2)，可得eq\f(1,2)mv12＝eq\f(qE1r1,2)＝eq\f(qE2r2,2)，即粒子1入射時(shí)的動能等于粒子2入射時(shí)的動能，故C錯(cuò)誤；粒子3從距O點(diǎn)r2的位置入射并從距O點(diǎn)r1的位置出射，做近心運(yùn)動，靜電力做正功，則動能增大，粒子3入射時(shí)的動能比它出射時(shí)的小，故A錯(cuò)誤；粒子4從距O點(diǎn)r1的位置入射并從距O點(diǎn)r2的位置出射，做離心運(yùn)動，靜電力做負(fù)功，則動能減小，粒子4入射時(shí)的動能比它出射時(shí)的大，故B正確；粒子3做近心運(yùn)動，有qE2>meq\f(v32,r2)，可得eq\f(1,2)mv32<eq\f(qE2r2,2)＝eq\f(1,2)mv12，粒子1入射時(shí)的動能大于粒子3入射時(shí)的動能，故D正確。7．(重慶市巴蜀中學(xué)檢測)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，電場方向與兩板垂直，不計(jì)重力和相互作用力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向源源不斷地射入電場，粒子射入電場時(shí)的初動能均為Ek0。已知t＝0時(shí)刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場。則()A．部分粒子會打到兩極板上B．每個(gè)粒子在板間運(yùn)動全過程，所受靜電力會致使帶電粒子離開電場時(shí)沿電場方向的速度不為零C．運(yùn)動過程中所有粒子的最大動能不可能超過2Ek0D．有t＝neq\f(T,2)(n＝0,1,2，…)時(shí)刻射入電場的粒子才能垂直電場方向射出電場答案C解析帶電粒子在垂直于電場方向上做勻速直線運(yùn)動，在沿電場方向上做加速度大小不變、方向周期性變化的變速直線運(yùn)動，由t＝0時(shí)刻進(jìn)入電場的粒子運(yùn)動情況可知，粒子在平行板間運(yùn)動時(shí)間為交變電流周期的整數(shù)倍，在0～eq\f(T,2)時(shí)間內(nèi)帶電粒子運(yùn)動的加速度為a＝eq\f(E0q,m)，由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律得vy＝at＝eq\f(E0q,m)t，同理可分析eq\f(T,2)～T時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動情況，所以帶電粒子在沿電