高考物理二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)練案：第8講 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) Word版含解析

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1、 專(zhuān)題三　第8講 限時(shí)：40分鐘 一、選擇題(本題共8小題，其中1～5題為單選，6～8題為多選) 1．(2018·山東、湖北部分重點(diǎn)中學(xué)沖刺模擬)將電荷量為q＝2×10－5C的正點(diǎn)電荷從A移動(dòng)到B，電場(chǎng)力做功為4×10－4J；將其從B移動(dòng)到C，克服電場(chǎng)力做功2×10－4J，規(guī)定φC＝0，則下列說(shuō)法正確的是(　A　) A．A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA＝10V，φB＝－10V B．若A、B、C三點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線上，則C一定是AB的中點(diǎn) C．若將電荷量為－2×10－5C的點(diǎn)電荷從A移動(dòng)到B，電勢(shì)能減小4×10－4J D．若是勻強(qiáng)電場(chǎng)，且AB＝10cm，則電場(chǎng)強(qiáng)度可能為100N/C

2、 [解析]　根據(jù)電勢(shì)差定義式UAB＝，可得UAB＝＝V＝20V，同理UBC＝－10V，則φA＝10V，φB＝－10V，故A正確；因?yàn)殡妶?chǎng)不一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以C不一定是AB的中點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；負(fù)電荷從A到B過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故C錯(cuò)誤；由U＝Ed可知，勻強(qiáng)電場(chǎng)的最小場(chǎng)強(qiáng)為E＝＝V/m＝200V/m，故D錯(cuò)誤。所以A正確，BCD錯(cuò)誤。 2．(2018·山東省濰坊市高三下學(xué)期一模)如圖所示，水平放置的平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，上極板帶正電，下極板接地，一帶電油滴靜止于P點(diǎn)?，F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，則油滴(　B　) A．仍保持靜止，電勢(shì)能不變 B．仍保

3、持靜止，電勢(shì)能減小 C．將向下運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能增大 D．將向下運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能減小 [解析]　上極板帶正電，下極板接地，所以電場(chǎng)方向向下，帶電油滴靜止于P點(diǎn)，所以電場(chǎng)力向上，所以該點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，水平放置的平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，兩極板所帶的電量Q不變，間距d增大，根據(jù)E＝＝＝＝知兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，受電場(chǎng)力不變，油滴仍保持靜止；根據(jù)U＝Ed知，P點(diǎn)與負(fù)極板間的電勢(shì)差增大，負(fù)極板的電勢(shì)為0，所以P點(diǎn)的電勢(shì)增大，該點(diǎn)電荷是負(fù)電荷，所以電勢(shì)能減小，故B正確，ACD錯(cuò)誤；故選B。 3．(2018·福建省莆田市高三下學(xué)期模擬)如圖所示，邊長(zhǎng)為a的正方體的頂點(diǎn)A處有一電荷量為－Q的點(diǎn)電荷，其他7個(gè)

4、頂點(diǎn)各有一電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷，體心O處有一個(gè)電荷量為－q的點(diǎn)電荷，靜電力常量為k，則點(diǎn)電荷－q受到的電場(chǎng)力大小為(　A　) A．　　　 B． C．　　　 D． [解析]　由對(duì)稱(chēng)性可知，點(diǎn)電荷－q所受的電場(chǎng)力等于與－Q在同一對(duì)角線上的＋Q對(duì)點(diǎn)電荷電場(chǎng)力的矢量和，其它電荷對(duì)點(diǎn)電荷的作用力的和為零，則點(diǎn)電荷受電場(chǎng)力大小為F＝2k＝，故選A． 4．(2018·廣東省汕頭市高三下學(xué)期4月模擬)如圖所示，電子示波管由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY′、水平偏轉(zhuǎn)電極XX′和熒光屏組成，當(dāng)電極YY′和XX′所加電壓都為零時(shí)．電子槍射出的電子恰好打在熒光屏上的中心點(diǎn)即原點(diǎn)O上，下列說(shuō)法正確的是(　C　)

5、 A．當(dāng)上極板Y的電勢(shì)高于Y′，而后極板X(qián)的電勢(shì)低于X′時(shí)，電子將打在第一象限 B．電子從發(fā)射到打到熒光屏的時(shí)間與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小有關(guān) C．電子打到熒光屏?xí)r的動(dòng)能與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小有關(guān) D．電子通過(guò)XX′時(shí)的水平偏轉(zhuǎn)量與YY′所加電壓大小有關(guān) [解析]　由于電子帶負(fù)電，所以電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)偏向電勢(shì)高的一邊，故當(dāng)上極板Y的電勢(shì)高于Y′，而后極板X(qián)的電勢(shì)低于X′時(shí)，電子將打在第二象限，故A錯(cuò)誤；電子在水平方向上不受力，所以水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，故電子從發(fā)射到打到熒光屏的時(shí)間與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理，電子出電場(chǎng)后的動(dòng)能和電場(chǎng)力做功的大小有關(guān)，即qU＝m

6、v2－mv，故C正確；電子通過(guò)XX′時(shí)的水平偏轉(zhuǎn)量與XX′所加電壓大小有關(guān)，故D錯(cuò)誤；故選C。 5．(2018·貴州省貴陽(yáng)市高三5月模擬)如圖所示，為某靜電除塵裝置的原理圖，廢氣先經(jīng)過(guò)機(jī)械過(guò)濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū)。圖中虛線是某一帶負(fù)電的塵埃(不計(jì)重力)僅在電場(chǎng)力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡，A、B兩點(diǎn)是軌跡與電場(chǎng)線的交點(diǎn)。若不考慮塵埃在遷移過(guò)程中的相互作用和電荷量變化，則以下說(shuō)法正確的是(　B　) A．A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì) B．塵埃在A點(diǎn)加速度大于在B點(diǎn)的加速度 C．塵埃在遷移過(guò)程中做勻變速運(yùn)動(dòng) D．塵埃在遷移過(guò)程中電勢(shì)能始終在增大 [解析]　沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，由圖可知，

7、B點(diǎn)的電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；由圖可知，A點(diǎn)電場(chǎng)線比B點(diǎn)密集，因此A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，故A點(diǎn)的電場(chǎng)力大于B點(diǎn)的電場(chǎng)力，則A點(diǎn)的加速度大于B點(diǎn)的加速度，故B正確；放電極與集塵極間建立非勻強(qiáng)電場(chǎng)，塵埃所受的電場(chǎng)力是變化的。故粒子不可能做勻變速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；由圖可知，開(kāi)始速度方向與電場(chǎng)力方向夾角為鈍角，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大；后來(lái)變?yōu)殇J角，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減??；對(duì)于全過(guò)程而言，根據(jù)電勢(shì)的變化可知，電勢(shì)能減小，故D錯(cuò)誤。故選B。 6．(2018·安徽省蚌埠市高三第三次教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))如圖，充電后的平行板電容器水平放置(與電源斷開(kāi))，電容為C，板間距離為d，上極板正中央有一小孔。質(zhì)量為m

8、、電荷量為＋q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)小孔到達(dá)下極板處的P點(diǎn)時(shí)速度恰為零(空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，重力加速度為g)。下列說(shuō)法正確的是(　BC　) A．電容器所帶電荷量Q＝ B．電容器板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝ C．若下板下移的距離，小球到達(dá)P點(diǎn)(原下板處)時(shí)速度恰為零 D．若下板水平右移一小段距離，小球到達(dá)下板處時(shí)速度恰為零 [解析]　對(duì)從釋放到到達(dá)下極板處過(guò)程由動(dòng)能定理得：mg(h＋d)－qEd＝0，解得：E＝，電容器兩極板間的電壓為：U＝Ed＝，電容器的帶電量為：Q＝CU＝，故A錯(cuò)誤，B正確；由題意知，電容器的電量不變，根據(jù)C＝、C＝和E＝，得

9、E＝，當(dāng)下板向下移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，根據(jù)動(dòng)能定理可知，小球從相同高度處釋放，到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，故C正確；當(dāng)下板水平右移一小段距離，面積S減小，故電場(chǎng)強(qiáng)度增大，下落相同的距離，電場(chǎng)力做的負(fù)功更多，故小球在到達(dá)下板前速度已經(jīng)為零，故D錯(cuò)誤。故選BC。 7．(2018·寧夏銀川二中高三下學(xué)期模擬三試題)如圖所示，平行板電容器A、B兩極板水平放置，A在上方，B在下方，現(xiàn)將其和二極管串聯(lián)接在電源上，已知A和電源正極相連，二極管具有單向?qū)щ娦裕粠щ娦∏蜓谹、B中心水平射入，打在B極板上的N點(diǎn)，小球的重力不能忽略，現(xiàn)通過(guò)上下移動(dòng)A極板來(lái)改變兩極板A、B間距(兩極板仍平行)，則下列說(shuō)法正確的是(　B

10、C　) A．若小球帶正電，當(dāng)A、B間距增大時(shí)，小球打在N點(diǎn)的右側(cè) B．若小球帶正電，當(dāng)A、B間距減小時(shí)，小球打在N點(diǎn)的左側(cè) C．若小球帶負(fù)電，當(dāng)A、B間距減小時(shí)，小球可能打在N點(diǎn)的右側(cè) D．若小球帶負(fù)電，當(dāng)A、B間距增大時(shí)，小球可能打在N點(diǎn)的左側(cè) [解析]　若小球帶正電，當(dāng)d增大時(shí)，電容減小，但Q不可能減小，所以Q不變，根據(jù)E＝＝＝，E不變所以電場(chǎng)力不變，小球仍然打在N點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；若小球帶正電，當(dāng)d減小時(shí)，電容增大，Q增大，根據(jù)E＝＝＝，所以d減小時(shí)E增大，所以電場(chǎng)力變大向下，小球做平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向加速度增大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間變短，打在N點(diǎn)左側(cè)，故B正確；若小球帶負(fù)電，當(dāng)AB間距d減小

11、時(shí)，電容增大，則Q增大，根據(jù)E＝＝＝，所以d減小時(shí)E增大，所以電場(chǎng)力變大向上，若電場(chǎng)力小于重力，小球做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向上的加速度減小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng)，小球?qū)⒋蛟贜點(diǎn)的右側(cè)，故C正確；若小球帶負(fù)電，E＝＝＝，E不變所以電場(chǎng)力大小不變，小球做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向上的加速度不變，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，小球仍落在N點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。所以BC正確，AD錯(cuò)誤。 8．(2018·陜西省寶雞市模擬)如圖所示，有四個(gè)等量異種電荷，放在正方形的四個(gè)頂點(diǎn)處，a、b、c、d為正方形四個(gè)邊的中點(diǎn)，O為正方形的中心，e、f為正方形外接圓與bd中垂線的兩個(gè)交點(diǎn)。取無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為0，下列說(shuō)法中正確的是(　BC　) A．a(chǎn)、b

12、、c、d電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)都相同 B．O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)均為零 C．將一帶正電的試探電荷從e點(diǎn)沿直線移動(dòng)到f點(diǎn)過(guò)程中電勢(shì)能不變 D．過(guò)e點(diǎn)垂直于紙面的直線上，各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，電勢(shì)為零 [解析]　把其中相鄰的兩個(gè)正負(fù)電荷看成一組，另外兩個(gè)正負(fù)電荷看成一組，中垂線就是一條零勢(shì)線，a、b、c、d、O點(diǎn)的電勢(shì)為零，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，a、b、c、d電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向不同，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；ef是一條等勢(shì)線，沿ef移動(dòng)電荷，電荷的電勢(shì)能不變，選項(xiàng)C正確；過(guò)e點(diǎn)垂直于紙面的直線上，各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，電勢(shì)為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 二、計(jì)算題(本題共2小題，需寫(xiě)出完整的解題步驟

13、) 9．(2018·湖北省襄陽(yáng)五中一模)如圖所示，光滑絕緣的細(xì)圓管彎成半徑為R的半圓形，固定在豎直面內(nèi)，管口B、C的連線水平。質(zhì)量為m的帶正電小球從B點(diǎn)正上方的A點(diǎn)自由下落，A、B兩點(diǎn)間距離為4R。從小球(小球直徑小于細(xì)圓管直徑)進(jìn)入管口開(kāi)始，整個(gè)空間中突然加上一個(gè)斜向左上方的勻強(qiáng)電場(chǎng)，小球所受電場(chǎng)力在豎直方向上的分力方向向上，大小與重力相等(水平分量待定)，結(jié)果小球從管口C處離開(kāi)圓管后，又能經(jīng)過(guò)A點(diǎn)。設(shè)小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量沒(méi)有改變，重力加速度為g，求： (1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小； (2)小球受到的電場(chǎng)力大小。 [解析]　(1)小球從開(kāi)始自由下落到到達(dá)管口B的過(guò)程中機(jī)械能守恒

14、，故有： mg·4R＝mv　 ① 到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度大小為vB＝2　 ② (2)設(shè)電場(chǎng)力的豎直分力為Fy，水平分力為Fx，則Fy＝mg(方向豎直向上)。小球從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：Fx·2R＝mv－mv　 ③ 小球從管口C處脫離圓管后，做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，其軌跡經(jīng)過(guò)A點(diǎn)，有y＝4R＝vCt?、? x＝2R＝axt2＝t2　 ⑤ 聯(lián)立解得：Fx＝mg　 ⑥ 電場(chǎng)力的大小為：qE＝＝mg　 ⑦ 10．(2018·河北省張家口市高三下學(xué)期模擬)如圖所示，在水平線MN上方區(qū)域有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)內(nèi)有一光滑絕緣平臺(tái)，平臺(tái)左側(cè)靠墻，平臺(tái)上有帶絕緣層的輕彈簧，其左端固定在墻

15、上，彈簧不被壓縮時(shí)右側(cè)剛好到平臺(tái)邊緣，光滑絕緣平臺(tái)右側(cè)有一水平傳送帶，傳送帶A、B兩端點(diǎn)間距離L＝1m，傳送帶以速率v0＝4m/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)用一帶電小物塊向左壓縮彈簧，放手后小物塊被彈出，從傳送帶的B端飛出。小物塊經(jīng)過(guò)MN邊界上C點(diǎn)時(shí)，速度方向與水平方向成45°角，經(jīng)過(guò)MN下方M′N(xiāo)′水平線上的D點(diǎn)時(shí)，速度方向與水平方向成60°角。傳送帶B端距離MN的豎直高度h1＝0.4m，MN與M′N(xiāo)′平行，間距h2＝1.6m，小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，小物塊的質(zhì)量為m＝0.1kg，帶電量q＝1×10－2C，平臺(tái)與傳送帶在同一水平線上，二者連接處縫隙很小，不計(jì)小物塊經(jīng)過(guò)連接處的能量損失，重

16、力加速度為g＝10m/s2，＝1.732，＝2.236。求： (1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E； (2)彈簧彈性勢(shì)能的最大值； (3)當(dāng)小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)因摩擦產(chǎn)生的熱量最大時(shí)，小物塊在傳送帶上發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。 [解析]　(1)設(shè)小物塊從B點(diǎn)飛出的速度為vB，在C點(diǎn)、D點(diǎn)時(shí)的速度分別為v1、v2。 在C點(diǎn)小物塊的速度方向與水平方向成45°角，則由幾何關(guān)系可知v1x＝v1y＝vB 小物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，在豎直方向上有 2ah1＝v＝v 在D點(diǎn)由＝tan60°，解得v2y＝vB 小物塊從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的過(guò)程中，在豎直方向上有 2gh2＝v－v＝(vB)2－v＝2v，

17、解得vB＝4m/s 將其代入2ah1＝v＝v，解得a＝20m/s2 小物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，有qE＋mg＝ma，解得E＝100N/C。 (2)小物塊被彈簧彈開(kāi)，恰好減速到B端與傳送帶同速，則小物塊從A端運(yùn)動(dòng)到B端由v－v2＝－2a0L，ma0＝μ(Eq＋mg)，小物塊在A點(diǎn)具有的動(dòng)能即為彈簧具有的最大彈性勢(shì)能，則Ep＝Ek＝mv2＝1J。 (3)小物塊在傳送帶上摩擦產(chǎn)生熱量的最大值是物塊在傳送帶上相對(duì)位移最長(zhǎng)的情況，有兩種情況，一種是物塊一直加速運(yùn)動(dòng)到B端與傳送帶共速，一種是物塊在傳送帶上減速到B端與傳送帶共速。 第一種情況：傳送帶的位移：x0＝v0t1 物塊的位移為L(zhǎng)：v－v2＝2a0L 物塊的速度變化為v0＝v＋a0t1 聯(lián)立即得t1＝(2－)s 第二種情況：傳送帶的位移：x0′＝v0t2 物塊的位移為L(zhǎng)：v－v2＝－2a0L 物塊的速度變化為v0＝v－a0t2 聯(lián)立解得t2＝(－2)s 計(jì)算可得第1種情況相對(duì)位移大于第2種情況的相對(duì)位移，則t＝t1 小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)因摩擦產(chǎn)生的熱量最大時(shí)，小物塊在傳送帶上發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝0.268s。