2022年高三物理第一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專(zhuān)題練 5 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

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1、2022年高三物理第一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專(zhuān)題練 5 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分) 1. 如圖所示，平行板電容器與電源相連，下極板接地。一帶電油滴位于兩極板的中心P點(diǎn)且恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將平行板電容器上極板迅速向下移動(dòng)一些，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A. 帶電油滴仍將保持靜止?fàn)顟B(tài) B. 帶電油滴將向上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) C. 帶電油滴將向下做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) D. 帶電油滴到達(dá)極板前電勢(shì)能增大 解析：設(shè)原來(lái)兩極板間距為d，兩極板的電勢(shì)差為U，帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，則q＝mg。由于電容器始終與電源相連，兩極板的電勢(shì)差U保持不變，將平行

2、板電容器上極板迅速向下移動(dòng)一些，板間距離d減小，此時(shí)的電場(chǎng)力大于重力，則帶電油滴將向上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；油滴向上做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中電場(chǎng)力做正功，油滴的電勢(shì)能不斷減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：B 2. 如圖所示，在某一真空中，只有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和豎直向下的重力場(chǎng)，在豎直平面內(nèi)有初速度為v0的帶電微粒，恰能沿圖示虛線(xiàn)由A向B做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。那么(　　) A. 微粒帶正、負(fù)電荷都有可能 B. 微粒做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) C. 微粒做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) D. 微粒做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 解析：微粒做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件是速度方向和合外力的方向在同一條直線(xiàn)上，只有微粒受

3、到水平向左的電場(chǎng)力才能使得合力方向與速度方向相反且在同一條直線(xiàn)上，由此可知微粒所受的電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反，則微粒必帶負(fù)電，且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中微粒做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故B正確。 答案：B 3. [xx·安徽合肥聯(lián)考]如圖所示，六面體真空盒置于水平面上，它的ABCD面與EFGH面為金屬板，其他面為絕緣材料。ABCD面帶正電，EFGH面帶負(fù)電。從小孔P沿水平方向以相同速度射入三個(gè)質(zhì)量相同的帶正電液滴A、B、C，最后分別落在1、2、3三點(diǎn)。則下列說(shuō)法正確的是(　　) A. 三個(gè)液滴在真空盒中都做平拋運(yùn)動(dòng) B. 三個(gè)液滴的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不一定相同 C. 三個(gè)液滴落到底板時(shí)的速率相同 D. 液滴C

4、所帶電荷量最多 解析：三個(gè)液滴具有相同的水平初速度，但除了受重力以外，還受水平方向的電場(chǎng)力作用，不是平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在豎直方向上三個(gè)液滴都做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落高度又相同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間必相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在相同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)，液滴C水平位移最大，說(shuō)明它在水平方向的加速度最大，它受到的電場(chǎng)力最大，故它所帶電荷量也最多，選項(xiàng)D正確；因?yàn)殡妶?chǎng)力對(duì)液滴C做功最多，它落到底板時(shí)的速率最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案：D 4. (多選)如圖，水平放置的三塊帶孔的平行金屬板與一個(gè)直流電源相連，一個(gè)帶正電的液滴從A板上方M點(diǎn)處由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力，設(shè)液滴電荷量不變。從釋放到到達(dá)B板小孔處為過(guò)程Ⅰ，在BC之

5、間運(yùn)動(dòng)為過(guò)程Ⅱ，則(　　) A. 液滴一定能從C板小孔中穿出 B. 過(guò)程Ⅰ中一定是重力勢(shì)能向電勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化 C. 過(guò)程Ⅰ和過(guò)程Ⅱ系統(tǒng)機(jī)械能變化量大小相等 D. 過(guò)程Ⅱ中一定是重力勢(shì)能向電勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化 解析：設(shè)MC之間的高度為H，A、B之間的電勢(shì)差為U，則可得B、C之間的電勢(shì)差為－U，M到C板小孔由動(dòng)能定理可得：mgH＋qU－qU＝mv2，可得v＝，A正確；從A板小孔運(yùn)動(dòng)到B板小孔的過(guò)程中電勢(shì)能減少，所以過(guò)程Ⅰ中重力勢(shì)能和電勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化，B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可得機(jī)械能的變化量取決于除重力以外的力所做的功，即電場(chǎng)力所做的功，在過(guò)程Ⅰ和過(guò)程Ⅱ中電場(chǎng)力做功分別為qU和－qU，電勢(shì)能分別減

6、少和增加qU，C正確；對(duì)于過(guò)程Ⅱ，重力勢(shì)能減少，電勢(shì)能增加，動(dòng)能變化未知，D錯(cuò)誤。 答案：AC 5. [xx·宿州測(cè)試]如圖所示豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，與兩板上邊緣等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球，P小球從緊靠左極板處由靜止釋放，Q小球從兩板正中央由靜止釋放，兩小球最終都能運(yùn)動(dòng)到右極板上的同一位置，則從釋放到運(yùn)動(dòng)到右極板的過(guò)程中它們的(　　) A. 運(yùn)動(dòng)時(shí)間tP>tQ B. 電勢(shì)能減少量之比ΔEP∶ΔEQ＝2∶1 C. 電荷量之比qP∶qQ＝2∶1 D. 動(dòng)能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝4∶1 解析：兩球均受重力、恒定的電場(chǎng)力作用，做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，按運(yùn)動(dòng)的分

7、解，豎直方向是重力作用下的自由落體運(yùn)動(dòng)，二者下降位移相同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，A錯(cuò)誤；水平方向是電場(chǎng)力作用下的初速度為0的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，位移之比xP∶xQ＝2∶1，由公式x＝t2得它們的電荷量之比qP∶qQ＝2∶1，C正確；又ΔEP＝qPU，ΔEQ＝qQ·，故ΔEP∶ΔEQ＝4∶1，B錯(cuò)誤；動(dòng)能增加量ΔEkP＝ΔEP＋mgh，ΔEkQ＝ΔEQ＋mgh，故ΔEkP∶ΔEkQ≠4∶1，D錯(cuò)誤。 答案：C 6. (多選)一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球以初速度v0水平拋出，在小球經(jīng)過(guò)的豎直平面內(nèi)，存在著若干個(gè)如圖所示的無(wú)電場(chǎng)區(qū)和有理想上下邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)，兩區(qū)域相互間隔、豎直高度相等，電場(chǎng)區(qū)水平

8、方向無(wú)限長(zhǎng)，已知每一電場(chǎng)區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向均豎直向上，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是(　　) A. 小球在水平方向一直做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B. 若場(chǎng)強(qiáng)大小等于，則小球經(jīng)過(guò)每一電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同 C. 若場(chǎng)強(qiáng)大小等于，則小球經(jīng)過(guò)每一無(wú)電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同 D. 無(wú)論場(chǎng)強(qiáng)大小如何，小球通過(guò)所有無(wú)電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同 解析：由于水平方向不受外力，A對(duì)；若mg＝qE，則小球在電場(chǎng)內(nèi)豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng)，由于經(jīng)過(guò)無(wú)電場(chǎng)區(qū)一次就加速一次，則經(jīng)電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間越來(lái)越短，BD錯(cuò)；C選項(xiàng)中小球在豎直方向先加速后以同樣大小加速度減速，周期性地向下運(yùn)動(dòng)，C對(duì)。 答案：AC 7. 如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)

9、的電容器，a和b為其兩極板，a板接地。P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線(xiàn)懸掛一帶電小球。P板與b板用導(dǎo)線(xiàn)相連，Q板接地。開(kāi)始時(shí)懸線(xiàn)靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線(xiàn)偏轉(zhuǎn)了角度α。現(xiàn)在通過(guò)調(diào)節(jié)a、b間的距離，使懸線(xiàn)的偏角α變大，則在調(diào)節(jié)的過(guò)程中下列說(shuō)法中正確的是(　　) A. a、b間的距離在增大 B. 電容器C的帶電荷量在增大 C. a、b兩極板間的電勢(shì)差減小 D. a、b兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度在增大 解析：在調(diào)節(jié)a、b間的距離時(shí)懸線(xiàn)的偏角α變大，說(shuō)明P板上的帶電荷量在增大，因而電容器C的帶電荷量在減小，同時(shí)也表明電容器C的電容減小了，故a、b間的距離在增大，所以A正確

10、、B錯(cuò)誤；因?yàn)閍板接地，在a、b間的距離增大的過(guò)程中，a板電勢(shì)不變，所以a、b兩板間的電勢(shì)差增大，故C錯(cuò)誤；因?yàn)閍、b兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝，U＝，C＝，故a、b兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度隨電容器C的帶電荷量的減小而減小，所以D錯(cuò)誤。 答案：A 8. [xx·杭州模擬](多選)如圖所示為一勻強(qiáng)電場(chǎng)，某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服重力做的功為2.0 J，電場(chǎng)力做的功為1.5 J。則下列說(shuō)法正確的是(　　) A. 粒子帶負(fù)電 B. 粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少1.5 J C. 粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多0.5 J D. 粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5 J 解析：從粒子的

11、運(yùn)動(dòng)軌跡可以看出，粒子所受的電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同，粒子帶正電，A錯(cuò)誤；粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功1.5 J，說(shuō)明電勢(shì)能減少1.5 J，B錯(cuò)誤；對(duì)粒子應(yīng)用動(dòng)能定理得：W電＋W重＝EkB－EkA，代入數(shù)據(jù)解得EkB－EkA＝1.5 J－2.0 J＝－0.5 J，C正確；粒子機(jī)械能的變化量等于除重力外其他力做的功，電場(chǎng)力做功1.5 J，則粒子的機(jī)械能增加1.5 J，D正確。 答案：CD 9. (多選)如圖所示，質(zhì)量為m帶電荷量為q的帶電微粒，以初速度v0從A點(diǎn)豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，微粒通過(guò)電場(chǎng)中B點(diǎn)時(shí)速率vB＝2v0，方向與電場(chǎng)的方向一致，則下列選項(xiàng)正確的是(

12、　　) A. 微粒所受的電場(chǎng)力大小是其所受重力的2倍 B. 帶電微粒的機(jī)械能增加了2mv C. A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為2mv/q D. A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為3mv/2q 解析：由題意知：從A到B的運(yùn)動(dòng)可以看成水平方向上初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其加速度為，豎直方向上以初速度為v0的豎直上拋運(yùn)動(dòng)，且兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：2v0＝t，v0＝gt，則qE＝2mg，選項(xiàng)A正確；根據(jù)功能關(guān)系，機(jī)械能的增加量等于除重力外其他力做的功，即ΔE＝m(2v0)2＝2mv，選項(xiàng)B正確；根據(jù)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)，qU＝2mv，U＝，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：ABC 10.

13、(多選)如圖所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以豎直和水平方向建立直角坐標(biāo)系，一帶負(fù)電的油滴從坐標(biāo)原點(diǎn)以初速度v0向第一象限某方向拋出，當(dāng)油滴運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A(圖中未畫(huà)出)時(shí)速度為vt，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A. 若vt>v0，則重力和電場(chǎng)力都對(duì)油滴做正功引起油滴動(dòng)能增大 B. 若vt>v0，則油滴電勢(shì)能的改變量大于油滴重力勢(shì)能的改變量 C. 若vt＝v0，則A點(diǎn)可能位于第一象限 D. 若vt＝v0，則A點(diǎn)一定位于第二象限 解析：油滴在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A的過(guò)程中，重力做負(fù)功，A錯(cuò)誤；若vt>v0，則由動(dòng)能定理可知，合力對(duì)油滴所做的功為正，故油滴電勢(shì)能的改變量大于油滴重力勢(shì)能的改變量，

14、所以B正確；若vt＝v0，則由動(dòng)能定理可知，合力對(duì)油滴所做的功為零，故油滴在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A的過(guò)程中，重力做負(fù)功，電場(chǎng)力必做正功，所以A點(diǎn)一定位于第二象限，故C錯(cuò)誤，D正確。 答案：BD 二、非選擇題(本題共2小題，共40分) 11. (18分)如右圖所示，板長(zhǎng)L＝4 cm的平行板電容器，板間距離d＝3 cm，板與水平線(xiàn)夾角α＝37°，兩板所加電壓為U＝100 V。有一帶負(fù)電液滴，帶電荷量為q＝3×10－10 C，以v0＝1 m/s的水平速度自A板邊緣水平進(jìn)入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中仍沿水平方向并恰好從B板邊緣水平飛出(取g＝10 m/s2，sinα＝0.6，cosα＝0.8)。求： (1)

15、液滴的質(zhì)量； (2)液滴飛出時(shí)的速度。 解析：(1)根據(jù)題意畫(huà)出帶電液滴的受力圖 如圖所示，由圖可得： qEcosα＝mg　　　　E＝ 解得：m＝ 代入數(shù)據(jù)得m＝8×10－8 kg (2)對(duì)液滴由動(dòng)能定理得： qU＝mv2－mv　v＝ 所以v＝ m/s≈1.32 m/s。 答案：(1)8×10－8 kg　(2)1.32 m/s 12. (22分)[xx·江南十校摸底]如圖所示，傾角為θ的斜面處于豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在斜面上某點(diǎn)以初速度為v0水平拋出一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電小球，小球受到的電場(chǎng)力與重力相等，地球表面重力加速度為g，設(shè)斜面足夠長(zhǎng)，求： (1)小球經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落到斜面上； (2)從水平拋出至落到斜面的過(guò)程中，小球的電勢(shì)能是如何變化的，其變化量為多大。 解析：(1)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，qE＋mg＝ma，qE＝mg， 解得a＝2g。 y＝at2，x＝v0t， 又y/x＝tanθ， 聯(lián)立解得：t＝tanθ。 (2)y＝at2＝×2g×(tanθ)2＝tan2θ。 電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，則有 ΔE＝－W＝－qEy＝－mgy＝－mvtan2θ。 答案：(1)tanθ　(2)減小　－mvtan2θ