高考物理二輪復(fù)習(xí) 訓(xùn)練8 專題四 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第8講 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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(本大題共8小題，每小題8分，共64分第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求)1.關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，下列說法正確的是()A兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交B電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直C同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等D將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做正功解析：本題考查電場(chǎng)線、等勢(shì)面的特點(diǎn)以及電場(chǎng)力做功正負(fù)的判斷方法，意在考查學(xué)生對(duì)電場(chǎng)基本概念、基本規(guī)律的理解能力電場(chǎng)中等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等，故電勢(shì)不同的等勢(shì)面不可能相交，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直，B項(xiàng)正確；電場(chǎng)強(qiáng)度與等勢(shì)面的疏密程度有關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電勢(shì)較高點(diǎn)與電勢(shì)較低點(diǎn)的電勢(shì)差大于0，由WqU知，負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力做負(fù)功，D項(xiàng)錯(cuò)答案：B2如圖所示，帶正電的點(diǎn)電荷固定于Q點(diǎn)，電子在庫侖力作用下做順時(shí)針方向以Q點(diǎn)為焦點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)，線段MN為橢圓的長軸，則電子在運(yùn)動(dòng)過程中()A在M點(diǎn)的速率最小B在電子從M點(diǎn)向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中電勢(shì)能減小C電子從N點(diǎn)向M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)庫侖力做負(fù)功D電子在橢圓上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)所受電場(chǎng)力最小解析：電子從M運(yùn)動(dòng)到N的過程中，庫侖力對(duì)電子做負(fù)功，電子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大，所以電子在M點(diǎn)的動(dòng)能最大，速率最大，在N點(diǎn)的電勢(shì)能最大，故A、B均錯(cuò)誤；電子從N運(yùn)動(dòng)到M的過程中，庫侖力對(duì)電子做正功，電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小，故C錯(cuò)誤；在整個(gè)橢圓軌跡中，N點(diǎn)到Q點(diǎn)的距離最遠(yuǎn)，根據(jù)庫侖定律：Fk，則電子在N點(diǎn)時(shí)所受電場(chǎng)力最小，故D正確答案：D3如圖所示，M、N是兩塊水平放置的平行金屬板，R0為定值電阻，R1、R2為可變電阻，開關(guān)S閉合質(zhì)量為m的帶正電荷的微粒從P點(diǎn)以水平速度v0射入金屬板間，沿曲線打在N板上的O點(diǎn)若經(jīng)下列調(diào)整后，微粒仍從P點(diǎn)以水平速度v0射入，則關(guān)于微粒打在N板上的位置說法正確的是()A保持開關(guān)S閉合，增大R1，微粒打在O點(diǎn)左側(cè)B保持開關(guān)S閉合，增大R2，微粒打在O點(diǎn)左側(cè)C斷開開關(guān)S，M極板稍微上移，微粒打在O點(diǎn)右側(cè)D斷開開關(guān)S，M極板稍微下移，微粒打在O點(diǎn)右側(cè)答案：A4.如圖所示，場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長為s，豎直邊ad長為h.質(zhì)量均為m、帶電荷量分別為q和q的兩粒子，由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)域(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場(chǎng)中)不計(jì)重力，若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于()A. B.C. D.解析：根據(jù)對(duì)稱性，兩粒子軌跡的切點(diǎn)位于矩形區(qū)域abcd的中心，則在水平方向有sv0t，在豎直方向有ht2，解得v0，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤答案：B5如圖所示，O、A、B、C為一粗糙絕緣水平面上的三點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，一電荷量為Q的點(diǎn)電荷固定在O點(diǎn)，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為q的小金屬塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)由靜止沿它們的連線向右運(yùn)動(dòng)，到B點(diǎn)時(shí)速度最大，其大小為vm.小金屬塊最后停止在C點(diǎn)已知小金屬塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為、AB間距離為L，靜電力常量為k，則()A在點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中，A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為B在小金屬塊由A向C運(yùn)動(dòng)的過程中，電勢(shì)能先增大后減小COB間的距離為D從B到C的過程中，小金屬塊的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能解析：小金屬塊從A到B過程，由動(dòng)能定理得：qUABmgLmv0，得A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB，故A錯(cuò)誤；小金屬塊由A點(diǎn)向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，電場(chǎng)力一直做正功，電勢(shì)能一直減小，故B錯(cuò)誤；由題意知，從A到B的過程中，金屬塊做加速運(yùn)動(dòng)，從B到C的過程中做減速運(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)金屬塊所受的滑動(dòng)摩擦力與庫侖力平衡，則有mgk，得r，故C正確；從B到C的過程中，小金屬塊的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能和內(nèi)能，故D錯(cuò)誤答案：C6.兩個(gè)相同的負(fù)電荷和一個(gè)正電荷附近的電場(chǎng)線分布如圖所示c是兩負(fù)電荷連線的中點(diǎn)，d點(diǎn)在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則()Aa點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的大Ba點(diǎn)的電勢(shì)比b點(diǎn)的高Cc點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比d點(diǎn)的大Dc點(diǎn)的電勢(shì)比d點(diǎn)的低解析：根據(jù)電場(chǎng)線的分布圖，a、b兩點(diǎn)中，a點(diǎn)的電場(chǎng)線較密，則a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度較大，選項(xiàng)A正確沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低，a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤由于c、d關(guān)于正電荷對(duì)稱，正電荷在c、d兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反；兩負(fù)電荷在c點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下，根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理，c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比d點(diǎn)的大，選項(xiàng)C正確c、d兩點(diǎn)中c點(diǎn)離負(fù)電荷的距離更小，c點(diǎn)電勢(shì)比d點(diǎn)低，選項(xiàng)D正確答案：ACD7.地球表面附近存在微弱電場(chǎng)，該電場(chǎng)在較小區(qū)域內(nèi)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為150 N/C、方向豎直向下，如圖所示是為研究這種電場(chǎng)而抽成的真空區(qū)域，位于A處的電子槍(未畫出)打出的電子可以運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，已知電子電荷量為1.61019C、質(zhì)量為m9.11031kg.則()AA點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)B電子從A點(diǎn)到B點(diǎn)做勻變速運(yùn)動(dòng)C電子在A點(diǎn)動(dòng)能小于B點(diǎn)動(dòng)能D電子在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒解析：沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，故A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；電子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受到的電場(chǎng)力不變，故做勻變速運(yùn)動(dòng)，故B正確；電子在從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加，故C正確；電場(chǎng)力做正功，故機(jī)械能不守恒，故D錯(cuò)誤答案：BC8.如圖所示，粗糙程度均勻的絕緣斜面下方O點(diǎn)處有一正點(diǎn)電荷，帶負(fù)電的小物體以初速度v1從M點(diǎn)沿斜面上滑，到達(dá)N點(diǎn)時(shí)速度為零，然后下滑回到M點(diǎn)，此時(shí)速度為v2(v2<v1)若小物體電荷量保持不變，OMON，則()A小物體上升的最大高度為B從N到M的過程中，小物體的電勢(shì)能逐漸減小C從M到N的過程中，電場(chǎng)力對(duì)小物體先做負(fù)功后做正功D從N到M的過程中，小物體受到的摩擦力和電場(chǎng)力均是先增大后減小解析：設(shè)斜面傾角為，上升過程沿斜面運(yùn)動(dòng)的最大距離為L.因?yàn)镺MON，則M、N兩點(diǎn)電勢(shì)相等，小物體從M到N、從N到M電場(chǎng)力做功均為0.上滑和下滑經(jīng)過同一個(gè)位置時(shí)，垂直斜面方向上電場(chǎng)力的分力相等，則經(jīng)過相同的一小段位移在上滑和下滑過程中電場(chǎng)力分力對(duì)應(yīng)的摩擦力所做的功均為相等的負(fù)功，所以上滑和下滑過程克服因電場(chǎng)力而產(chǎn)生的摩擦力所做的功相等，并設(shè)為W1.在上滑和下滑過程，對(duì)小物體，摩擦力做功相等，則應(yīng)用動(dòng)能定理分別有：mgLsinWfW1m和mgLsinWfW1m，以上兩式相減可得hLsin，A正確；由OMON，可知電場(chǎng)力對(duì)小物體先做正功后做負(fù)功，電勢(shì)能先減小后增大，B、C錯(cuò)；從N到M的過程中，小物體受到的電場(chǎng)力垂直斜面的分力先增大后減小，而重力分力不變，則摩擦力先增大后減小，在此過程中小物體到O的距離先減小后增大，根據(jù)庫侖定律可知小物體受到的電場(chǎng)力先增大后減小，D正確答案：AD二、計(jì)算題(本大題共2小題，共36分需寫出規(guī)范的解題步驟)9.在xOy平面內(nèi)，有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E(圖中未畫出)，由A點(diǎn)斜射出質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子，B和C是粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)，如圖所示，其中l(wèi)0為常數(shù)粒子所受重力忽略不計(jì)求：(1)粒子從A到C過程中電場(chǎng)力對(duì)它做的功；(2)粒子從A到C過程所經(jīng)歷的時(shí)間；(3)粒子經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速率解析：(1)WACqE(yAyC)3qEl0(2)根據(jù)拋體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，粒子在x方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由對(duì)稱性可知軌跡最高點(diǎn)D在y軸上，可令rADtDBT，則tBCT由qEma得a又y0aT2y03l0a(2T)2解得T則AC過程所經(jīng)歷的時(shí)間t3(3)粒子在DC段做類平拋運(yùn)動(dòng)，于是有2l0vCx (2T)vCya(2T)vC答案：(1)3qEl0(2)3(3) 10如圖所示為研究電子槍中電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的簡化模型示意圖已知電子的質(zhì)量是m，電荷量為e，在xOy平面的ABCD區(qū)域內(nèi)，存在兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)大小均為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和，兩電場(chǎng)的邊界均是邊長為L的正方形(不計(jì)電子所受重力)(1)在該區(qū)域AB邊的中點(diǎn)處由靜止釋放電子，求電子在ABCD區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間和電子離開ABCD區(qū)域的位置；(2)在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)適當(dāng)位置由靜止釋放電子，電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開，求所有釋放點(diǎn)的位置解析：(1)電子在區(qū)域中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得：eELmv2得v電子在區(qū)域運(yùn)動(dòng)有Lvt1得t1電子在中間區(qū)域勻速運(yùn)動(dòng)，有Lvt3，得t3進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)電子做類平拋運(yùn)動(dòng)，假設(shè)電子能穿出CD邊，則電子在區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2t3在沿y軸上根據(jù)牛頓第二定律可得：eEmay軸方向上運(yùn)動(dòng)的位移為yat<，顯然假設(shè)成立所以電子在ABCD區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間tt1t2t32電子離開時(shí)的位置坐標(biāo)為(2L，)(2)設(shè)釋放點(diǎn)在電場(chǎng)區(qū)域中，其坐標(biāo)為(x，y)，在電場(chǎng)中電子被加速到v1，然后進(jìn)入電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng)，并從D點(diǎn)離開，有eExmv，yat2()2解得xy，即在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)滿足此方程的點(diǎn)即為所求釋放點(diǎn)的位置答案：(1)2(2L，)(2)所有釋放點(diǎn)的位置在xy曲線上