2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題三 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 專題跟蹤訓(xùn)練8 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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1、2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題三 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 專題跟蹤訓(xùn)練8 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 一、選擇題 1．(2018·廣州市高三畢業(yè)測(cè)試)如圖，有兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷置于正方體的兩個(gè)頂點(diǎn)上，正點(diǎn)電荷置于a點(diǎn)，負(fù)點(diǎn)電荷置于c點(diǎn)，則(　　) A．b、d、h、f點(diǎn)電勢(shì)相等 B．e、f、g、h點(diǎn)電勢(shì)相等 C．bd連線中點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零 D．bd連線中點(diǎn)與fh連線中點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相同 [解析]　由等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布可知，ac連線的垂直等分面為等勢(shì)面，b、d、h、f點(diǎn)處于這個(gè)等勢(shì)面上，這四點(diǎn)電勢(shì)相等，選項(xiàng)A正確；e點(diǎn)電勢(shì)高于h點(diǎn)電勢(shì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；bd連線中點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；bd

2、連線中點(diǎn)與fh連線中點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同，但大小不相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [答案]　A 2．(2018·福州市高三質(zhì)檢)(多選)真空中，兩個(gè)固定點(diǎn)電荷A、B所帶電荷量分別為Q1和Q2.在它們共同形成的電場(chǎng)中，有一條電場(chǎng)線如圖中實(shí)線所示，實(shí)線上的箭頭表示電場(chǎng)線的方向，電場(chǎng)線上標(biāo)出了C、D兩點(diǎn)，其中D點(diǎn)的切線與AB連線平行，O點(diǎn)為AB連線的中點(diǎn)，則(　　) A．A帶正電，B帶負(fù)電，且|Q1|>|Q2| B．O點(diǎn)電勢(shì)比D點(diǎn)電勢(shì)高 C．負(fù)檢驗(yàn)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能大于在D點(diǎn)的電勢(shì)能 D．在C點(diǎn)由靜止釋放一帶正電的檢驗(yàn)電荷，只在電場(chǎng)力作用下將沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn) [解析]　根據(jù)電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)終止

3、于負(fù)電荷可知，A帶正電，B帶負(fù)電，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，結(jié)合D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向水平，可知|Q1|>|Q2|，選項(xiàng)A正確；根據(jù)等勢(shì)面垂直于電場(chǎng)線、沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低可知，O點(diǎn)電勢(shì)比D點(diǎn)電勢(shì)高，選項(xiàng)B正確；C點(diǎn)電勢(shì)高于D點(diǎn)電勢(shì)，根據(jù)電勢(shì)能公式Ep＝qφ可知，負(fù)檢驗(yàn)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能小于在D點(diǎn)的電勢(shì)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；場(chǎng)強(qiáng)的方向?yàn)殡妶?chǎng)線上某一點(diǎn)的切線方向，正電荷受電場(chǎng)力的方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同，因此在C點(diǎn)由靜止釋放的帶正電的檢驗(yàn)電荷，不會(huì)沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [答案]　AB 3．(2018·全國(guó)卷Ⅰ)(多選)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面，已知平面b上的電勢(shì)

4、為2 V．一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10 eV，從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6 eV.下列說(shuō)法正確的是(　　) A．平面c上的電勢(shì)為零 B．該電子可能到達(dá)不了平面f C．該電子經(jīng)過(guò)平面d時(shí)，其電勢(shì)能為4 eV D．該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的速率是經(jīng)過(guò)d時(shí)的2倍 [解析]　電子在等勢(shì)面b時(shí)的電勢(shì)能為E＝qφ＝－2 eV，電子由a到d的過(guò)程電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加6 eV，由于相鄰兩等勢(shì)面之間的距離相等，故相鄰兩等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，則電子由a到b、由b到c、由c到d、由d到f電勢(shì)能均增加2 eV，則電子在等勢(shì)面c的電勢(shì)能為零，等勢(shì)面c的電勢(shì)為零，A正確．由以上分析可知，電子在等勢(shì)面

5、d的電勢(shì)能應(yīng)為2 eV，C錯(cuò)誤．電子在等勢(shì)面b的動(dòng)能為8 eV，電子在等勢(shì)面d的動(dòng)能為4 eV，由公式Ek＝mv2可知，該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的速率為經(jīng)過(guò)平面d時(shí)速率的倍，D錯(cuò)誤．如果電子的速度與等勢(shì)面不垂直，則電子在該勻強(qiáng)電場(chǎng)中做曲線運(yùn)動(dòng)，所以電子可能到達(dá)不了平面f就返回平面a，B正確． [答案]　AB 4．(2018·蘭州高三診斷)真空中正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)上分別放有電荷量相等、電性不同的點(diǎn)電荷，A、C兩點(diǎn)處為正點(diǎn)電荷，B點(diǎn)處為負(fù)點(diǎn)電荷，如圖所示．A處點(diǎn)電荷所受靜電力大小為F，則B、C兩處點(diǎn)電荷所受靜電力大小分別為(　　) A.F　F B.F　F C．2F　2F D．2

6、F　2F [解析]　由庫(kù)侖定律F＝可知，三個(gè)點(diǎn)電荷相互之間的庫(kù)侖力大小相等，則對(duì)A處點(diǎn)電荷受力分析如圖甲所示，由于FB＝FC，因此圖甲中的三角形應(yīng)為正三角形，則FB＝FC＝F.對(duì)C處點(diǎn)電荷受力分析，同理可知C處點(diǎn)電荷所受的靜電力大小也為F.對(duì)B處點(diǎn)電荷受力分析如圖乙所示，由幾何關(guān)系可知F′與FA的夾角應(yīng)為30°，則F′＝2FAcos30°＝F.故B正確． [答案]　B 5．(2018·全國(guó)卷Ⅱ)(多選)如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)方向與此平面平行，M為a、c連線的中點(diǎn)，N為b、d連線的中點(diǎn)．一電荷量為q(q>0)的粒子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W1；若

7、該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，其電勢(shì)能減小W2.下列說(shuō)法正確的是(　　) A．此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定與a、b兩點(diǎn)連線平行 B．若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，則電場(chǎng)力做功一定為 C．若c、d之間的距離為L(zhǎng)，則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小一定為 D．若W1＝W2，則a、M兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差 [解析]　由題意得，(φa－φb)q＝W1，(φc－φd)q＝W2，只能得出a、b兩點(diǎn)間和c、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)關(guān)系，無(wú)法確定場(chǎng)強(qiáng)的方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若c、d之間的距離為L(zhǎng)，因無(wú)法確定場(chǎng)強(qiáng)的方向，故無(wú)法確定場(chǎng)強(qiáng)的大小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于φM＝、φN＝、WMN＝q(φM－φN)，上述式子聯(lián)立求解得

8、粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)電場(chǎng)力做的功為WMN＝，所以B正確；若W1＝W2，有φa－φb＝φc－φd，變形可得φa－φc＝φb－φd，又φa－φM＝φa－＝，φb－φN＝φb－＝，所以φa－φM＝φb－φN，D正確． [答案]　BD 6．(2018·襄陽(yáng)市高三統(tǒng)考)如圖所示，AC、BD為圓的兩條相互垂直的直徑，圓心為O，半徑為R，電荷量均為Q的正、負(fù)點(diǎn)電荷放在圓周上，它們的位置關(guān)于AC對(duì)稱，正點(diǎn)電荷所處位置與O點(diǎn)的連線和OC間夾角為60°.下列說(shuō)法正確的是(　　) A．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，方向由O指向D B．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為，方向由O指向D C．A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系是φA<φC

9、 D．電荷量為q的正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在C點(diǎn)的電勢(shì)能 [解析]　根據(jù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)E＝k和電場(chǎng)疊加原理知，O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小E＝kcos30°＝，方向由O指向D，A錯(cuò)誤，B正確；由等量異種點(diǎn)電荷的等勢(shì)線分布特點(diǎn)可知，兩點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上的電勢(shì)均為零，即A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，C錯(cuò)誤；A點(diǎn)與C點(diǎn)的電勢(shì)相等，故電荷量為q的正電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能等于在C點(diǎn)的電勢(shì)能，D錯(cuò)誤． [答案]　B 7．一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，負(fù)極板接地．兩板間有一個(gè)正檢驗(yàn)電荷固定在P點(diǎn)，如下圖甲所示，以C表示電容器的電容、E表示兩板間的場(chǎng)強(qiáng)、φ表示P點(diǎn)的電勢(shì)，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，若正極板保持不動(dòng)，將負(fù)極

10、板緩慢向右平移一小段距離l0的過(guò)程中，各物理量與負(fù)極板移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象中正確的是(　　) [解析]　電容器的電容C＝，兩板間距隨負(fù)極板向右平移而逐漸增大，但電容C與(d－x)成反比，A錯(cuò)誤；電容器與電源斷開(kāi)后，電荷量不變，根據(jù)E＝，U＝，C＝，可知E＝保持不變，B錯(cuò)誤；負(fù)極板接地，電勢(shì)為零，P點(diǎn)的電勢(shì)φ等于P點(diǎn)到負(fù)極板的電勢(shì)差，即φ＝El，E不變，l減小，φ線性減小，C正確；由W＝qφ，可知W隨φ的變化而變化，即W隨l的變化而變化，D錯(cuò)誤． [答案]　C 8. (多選)空間某一靜電場(chǎng)的電勢(shì)φ在x軸上分布如圖所示，x軸上B、C點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度在x方向上的分量分別是EBx、ECx，下列說(shuō)法

11、中正確的有(　　) A．EBx的大小大于ECx的大小 B．EBx的方向沿x軸正方向 C．電荷在O點(diǎn)受到的電場(chǎng)力在x方向上的分量最大 D．負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過(guò)程中，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功 [解析]　在B點(diǎn)和C點(diǎn)附近分別取很小的一段(d)，由圖象知B點(diǎn)段對(duì)應(yīng)的電勢(shì)差大于C點(diǎn)段對(duì)應(yīng)的電勢(shì)差，將此小段看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，再由E＝＝，可見(jiàn)EBx>ECx，A項(xiàng)正確；同理可知O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，電荷在該點(diǎn)受到的電場(chǎng)力為零，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸降低，則由圖可知在O點(diǎn)左側(cè)，電場(chǎng)方向在x方向上的分量沿x軸負(fù)方向，在O點(diǎn)右側(cè)，電場(chǎng)方向在x方向上的分量沿x軸正方向，則負(fù)電荷沿x軸從B移到C的過(guò)

12、程中，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確． [答案]　AD 9．(多選)制造納米薄膜裝置的工作電極可簡(jiǎn)化為真空中間距為d的兩平行金屬板，如圖甲所示，加在A、B間的電壓UAB做周期性變化，其正向電壓為U0，反向電壓為－kU0(k≥1)，電壓變化的周期為2T，如圖乙所示．在t＝0時(shí)，有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以初速度v0垂直電場(chǎng)方向從兩極板正中間射入電場(chǎng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未與極板相撞，且不考慮重力的作用，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．若k＝且電子恰好在2T時(shí)刻射出電場(chǎng)，則應(yīng)滿足的條件是d≥ B．若k＝1且電子恰好在4T時(shí)刻從A板邊緣射出電場(chǎng)，則其動(dòng)能增加 C．若

13、k＝且電子恰好在2T時(shí)刻射出電場(chǎng)，則射出時(shí)的速度為 D．若k＝1，則電子在射出電場(chǎng)的過(guò)程中，沿電場(chǎng)方向的分速度方向始終不變 [解析]　豎直方向，電子在0～T時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小a1＝，位移x1＝a1T2，在T～2T時(shí)間內(nèi)先做勻減速運(yùn)動(dòng)，后反向做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小a2＝，初速度的大小v1＝a1T，勻減速運(yùn)動(dòng)階段的位移x2＝，由題知d≥x1＋x2，解得d≥ ，A正確；若k＝1且電子恰好在4T時(shí)刻從A板邊緣射出電場(chǎng)，電場(chǎng)力做功為零，動(dòng)能不變，B錯(cuò)誤；若k＝且電子恰好在2T時(shí)刻射出電場(chǎng)，垂直電場(chǎng)方向速度為v0，射出時(shí)的速度為 ，C錯(cuò)誤；若k＝1，電子在射出電場(chǎng)的過(guò)程中，沿電場(chǎng)方

14、向的分速度方向始終不變，D正確． [答案]　AD 二、非選擇題 10．(2018·石家莊高三質(zhì)檢二)如圖所示，AB⊥CD且A、B、C、D位于一半徑為r的豎直圓上，在C點(diǎn)有一固定點(diǎn)電荷，電荷量為＋Q.現(xiàn)從A點(diǎn)將一質(zhì)量為m、電荷量為－q的小球由靜止釋放，小球沿光滑絕緣軌道ADB運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)速度為，g為重力加速度，不考慮運(yùn)動(dòng)電荷對(duì)靜電場(chǎng)的影響，求： (1)小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力； (2)小球從A點(diǎn)到D點(diǎn)過(guò)程中電勢(shì)能的改變量． [解析]　(1)小球在D點(diǎn)時(shí)有FN＋k－mg＝ 解得FN＝2mg－k 由牛頓第三定律得，小球在D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為FN′＝2mg－k 方向豎直向

15、下 (2)小球從A運(yùn)動(dòng)到D，根據(jù)動(dòng)能定理，有：mgr＋W電＝m()2－0 解得電場(chǎng)力做的功：W電＝－mgr 因?yàn)殡妶?chǎng)力做負(fù)功，則電勢(shì)能增加，ΔEp＝mgr [答案]　(1)2mg－k，方向豎直向下　(2)mgr 11．(2018·江蘇蘇北四市聯(lián)考)如圖甲所示，極板A、B間電壓為U0，極板C、D間距為d，熒光屏到C、D板右端的距離等于C、D板的板長(zhǎng)．A板O處的放射源連續(xù)無(wú)初速地釋放質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子，經(jīng)電場(chǎng)加速后，沿極板C、D的中心線射向熒光屏(熒光屏足夠大且與中心線垂直)，當(dāng)C、D板間未加電壓時(shí)，粒子通過(guò)兩板間的時(shí)間為t0；當(dāng)C、D板間加上圖乙所示電壓(圖中電壓U1已知)時(shí)

16、，粒子均能從C、D兩板間飛出，不計(jì)粒子的重力及相互間的作用．求： (1)C、D板的長(zhǎng)度L； (2)粒子從C、D板間飛出時(shí)垂直于極板方向偏移的最大距離； (3)粒子打在熒光屏上區(qū)域的長(zhǎng)度． [解析]　(1)粒子在A、B板間有qU0＝mv 在C、D板間有L＝v0t0 解得：L＝t0 (2)粒子從nt0(n＝0、2、4…)時(shí)刻進(jìn)入C、D板間，從C、D板間飛出時(shí)垂直于極板方向偏移距離最大 粒子做類平拋運(yùn)動(dòng) 偏移距離y＝at 加速度a＝ 得：y＝ (3)粒子從C、D板間飛出時(shí)垂直極板方向偏移距離最大時(shí)打在熒光屏上距中心線最遠(yuǎn) 出C、D板時(shí)的偏轉(zhuǎn)角tanθ＝，vy＝at 打在熒光屏上距中心線最遠(yuǎn)的距離s＝y(tǒng)＋Ltanθ 粒子打在熒光屏上區(qū)域的長(zhǎng)度Δs＝s＝ [答案]　(1)t0　(2)　(3)