2019-2020年高考物理一輪復(fù)習 高頻考點強化卷6 帶電粒子在電場中的運動.doc

2019-2020年高考物理一輪復(fù)習 高頻考點強化卷6 帶電粒子在電場中的運動一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分每小題給出的四個選項中，第15題只有一項符合題目要求，第68題有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1(xx山東實驗中學二模)如圖1所示，圖中兩組曲線中實線代表電場線(方向未畫出)、虛線a、b、c代表等勢面，已知a與b、b與c之間的電勢差相等，b等勢面的電勢為零，虛線AB是一個電荷量為q4.81010C的粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，若帶電粒子過a、c等勢面時的動能分別為4.8109 J和9.6109 J，則下列說法正確的是()圖1A相鄰等勢面間的電勢差為10 VBa等勢面的電勢為5 V，c等勢面的電勢為10 VC帶電粒子一定是從A點運動到B點D帶電粒子運動到b等勢面時電場力的方向一定是沿電場線的切線方向斜向下【解析】從a到c等勢面只有電場力做功WacqUac，Uac10 V，由于ab、bc間的電勢差相等，所以相鄰等勢面間的電勢差為5 V，A錯誤；b點的電勢為0，Uabab5 V，Ubcbc5 V，所以a等勢面的電勢為5 V，c等勢面的電勢為5 V，B錯誤粒子運動的速度方向不知，可以從A點運動到B點也可從B點運動到A點，C錯誤；粒子帶正電，受力方向為電場強度的方向，電場強度的方向為電場線上各點的切線方向，所以當運動到b等勢面時電場力的方向一定是沿電場線的切線方向斜向下，D正確【答案】D2(xx北京豐臺一模)如圖2所示，光滑水平面上有一邊長為L的正方形區(qū)域ABCD，處在場強為E的勻強電場中，電場方向與正方形一邊平行一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球由某一邊的中點，以垂直于該邊的水平初速v0進入該正方形區(qū)域當小球再次運動到該正方形區(qū)域的邊緣時，具有的動能不可能為()圖2A.mvB.mvqELC.mvqELD.mvqEL【解析】如圖所示，若電場的方向平行于AB向左，小球在勻強電場中做勻減速直線運動，到達BD邊時，速度可能為0，所以動能可能為0，若速度減到0還未到達另一邊緣，將反向做勻加速運動，根據(jù)動能定理，電場力做功為0，動能不變，選項A正確；若電場的方向平行于AB向右，小球在勻強電場中做勻加速直線運動，到達BD邊時，電場力做功qEL，末動能為mvqEL，選項D正確；若電場的方向平行于AC向上或向下，小球在勻強電場中做類平拋運動，偏轉(zhuǎn)位移最大為，根據(jù)動能定理，電場力做功最多為qE，最大動能為qEmv，選項C正確，本題應(yīng)選B.【答案】B3(xx湖北武昌調(diào)研)將等量的正、負電荷分別放在正方形的四個頂點上(如圖3所示)O點為該正方形對角線的交點，直線段AB通過O點且垂直于該正方形，OA>OB，以上對A、B兩點的電勢和場強的判斷，正確的是()圖3AA點場強小于B點場強BA點場強大于B點場強CA點電勢等于B點電勢DA點電勢高于B點電勢【解析】由電荷的對稱分布關(guān)系可知A、B直線上的電場強度為0，所以選項A、B錯誤；同理將一電荷從A移動到B電場力做功為0，AB電勢差為0，因此A點電勢等于B點電勢，選項C正確、D錯誤【答案】C4如圖4所示，光滑絕緣斜面的底端固定著一個帶正電的小物塊P，將另一個帶電小物塊Q在斜面的某位置由靜止釋放，它將沿斜面向上運動設(shè)斜面足夠長，則在Q向上運動過程中()圖4A物塊Q的動能一直增大B物塊Q的電勢能一直增大C物塊P、Q的重力勢能和電勢能之和一直增大D物塊Q的機械能一直增大【解析】由F庫mgsin ma可知，物塊沿斜面的加速度先向上逐漸減小，再沿斜面向下，逐漸增大，其速度先增大后減小，故物塊Q的動能先增大再減小，A錯誤；因電場力始終做正功，故電勢能一直減小，物塊Q的機械能一直增大，B錯誤，D正確；因只有電場力、重力做功，物塊的電勢能、重力勢能、動能之和守恒，又知動能先增大后減小，故重力勢能和電勢能之和先減小后增大，C錯誤【答案】D5(xx江蘇蘇北四校調(diào)研)如圖5所示，無限大均勻帶正電薄板豎直放置，其周圍空間的電場可認為是勻強電場光滑絕緣細管垂直于板穿過中間小孔，一個視為質(zhì)點的帶負電小球在細管內(nèi)運動以小孔為原點建立x軸，規(guī)定x軸正方向為加速度a、速度v的正方向，如圖分別表示x軸上各點的電勢，小球的加速度a、速度v和動能Ek隨x的變化圖象，其中正確的是()圖5【解析】在x<0范圍內(nèi)，當x增大時，由UEdEx，可知，電勢差均勻增大， x應(yīng)為向上傾斜的直線；在x>0范圍內(nèi)，當x增大時，由UEdEx，可知，電勢差均勻減小， x也應(yīng)為向下傾斜的直線，故A錯誤；在x<0范圍內(nèi)，帶負電的小球受電場力向右，加速度向右，為正值，在x>0范圍內(nèi)，電場力向左，加速度向左，為負值，故B錯誤；在x<0范圍內(nèi)，根據(jù)動能定理得：qExmv2mv，v x圖象應(yīng)是曲線，同理在x>0范圍內(nèi)，圖線也為曲線，故C錯誤；在x<0范圍內(nèi)，根據(jù)動能定理得：qExEk，Ekx圖象應(yīng)是傾斜的直線，同理，在x>0范圍內(nèi)，圖線也為傾斜的直線，故D正確【答案】D6如圖6所示，長為L、傾角為的光滑絕緣斜面處于水平向右的勻強電場中一電荷量為q，質(zhì)量為m的小球，以初速度v0由斜面底端的M點沿斜面上滑，到達斜面頂端N的速度仍為v0，則()圖6A電場強度等于B電場強度等于CM、N兩點的電勢差為D小球在N點的電勢能大于在M點的電勢能【解析】小球受到重力、電場力、支持力三個恒力作用，沿斜面勻速運動，必有mgsin Eqcos ，解得：E，A正確，B錯誤；UMNELcos ，C正確；因電場力對小球做正功，小球的電勢能減少，故小球在N點的電勢能小于在M點的電勢能，D錯誤【答案】AC7(xx河北石家莊質(zhì)檢)如圖7所示，在O點固定一點電荷Q，一帶電粒子P從很遠處以初速度v0射入電場，MN為粒子僅在電場力作用下的運動軌跡虛線是以O(shè)為中心，R1、R2、R3為半徑畫出的三個圓，且R2R1R3R2，a、b、c為軌跡MN與三個圓的3個交點，則下列判斷正確的是()圖7AP、Q兩電荷可能為同種電荷，也可能異種電荷Ba點電勢一定高于b點電勢CP在a點的電勢能小于在c點的電勢能DP由a點到b點的動能變化的絕對值大于由a點到c點的動能變化的絕對值【解析】A項：電場力的方向指向運動軌跡彎曲的方向，因此P、Q為異種電荷，A錯；B項：P和Q的電性均未知，無法判斷a、b兩點電勢的高低關(guān)系，B錯；C項：粒子由PN，電場力先做正功，再做負功，距離Q越近，速度越大，電勢能越小，故粒子在a點的電勢能小于在c點的電勢能，C對；D項：由于R2R1R3R2，所以|Uab|>|Uac|，根據(jù)WqU得|Wab|>|Wac|，所以粒子由a點到b點的動能變化的絕對值大于由a點到c點的動能變化的絕對值，D對【答案】CD8(xx山西四校第二次聯(lián)考)如圖8所示，平行板電容器AB兩極板水平放置，已知A板和電源正極相連，且E1>E2，當單刀雙擲開關(guān)接1時，一帶正電粒子沿AB中心水平線射入，打在B極板上的N點，不計粒子重力，為使粒子能打在N點右側(cè)，則下列措施可行的是()圖8A斷開開關(guān)并將A板上移一段距離B斷開開關(guān)并將A板下移一段距離C斷開開關(guān)并將B板下移一段距離D將單刀雙擲開關(guān)接2【解析】斷開開關(guān)，電容器與電源形成斷路，其極板上的電荷量保持不變，若將A或B板上下移動，會使兩板間的距離d變化，選項A中將A板上移一段距離，d變大，C，電容減小，電容器所帶電荷量不變，根據(jù)推論：板間場強E，場強E不變，帶電粒子所受的電場力大小不變，粒子仍然打在N點，選項A錯誤；選項B將A板下移一段距離，d變小，C，電容變大，電容器所帶電荷量不變，根據(jù)推論：板間場強E，場強E不變，帶電粒子所受的電場力大小不變，粒子仍然打在N點，選項B錯誤；選項C中將B板下移一段距離時，同理可知，板間場強E不變，帶電粒子所受的電場力大小不變，粒子做類平拋運動的加速度不變，豎直位移變大，運動時間變長，粒子將打在N點的右側(cè)，故C正確；選項D中設(shè)電源的電動勢為E，電容器板間距離為d，帶電粒子的質(zhì)量和電荷量分別為m和q，則有豎直位移為yat2t2，水平位移為xv0t，聯(lián)立得y，粒子能打在N點右側(cè)時，y不變，x增大，其他量不變，則電源的電動勢E必須減小，而E1>E2，所以將單刀雙擲開關(guān)接2時，粒子能打在N點右側(cè)，故選項D正確【答案】CD二、非選擇題(共4小題，共52分按題目要求作答解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)9(12分)(xx湖南四校聯(lián)考)如圖9所示，豎直面內(nèi)有一粗糙絕緣斜面AB，BCD部分是一個光滑的絕緣圓弧面，C為圓弧的最低點，AB正好是圓弧在B點的切線，圓心O與A、D點在同一高度，37，圓弧面的半徑R3.6 m，一帶正電荷小滑塊質(zhì)量m5 kg，q5105 C，與AB斜面間的動摩擦因數(shù)0.45，將小滑塊由A點靜止釋放，在以后的運動過程中：(sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2)圖9(1)求小滑塊在AB段上運動的總路程；(2)若在小滑塊運動的空間加上一方向豎直向下電場強度大小E1106 N/C的勻強電場(圖中未畫出)求在小滑塊運動過程中，C點受到的壓力的最小值【解析】(1)設(shè)滑塊在AB段上運動的總路程為x，由題意知從A出發(fā)到最終以B為最高點在BCD部分上做往復(fù)運動，根據(jù)動能定理有mgRcos mgxcos 0解得x8 m(2)當滑塊以B為最高點做往復(fù)運動的過程中過C點時速度最小，設(shè)為v，此時滑塊受軌道支持力也最小，設(shè)為Fmin；從B到C，根據(jù)動能定理有(qEmg)R(1cos )mv2；在C點：Fmin(qEmg)m代入數(shù)據(jù)可得Fmin140 N；根據(jù)牛頓第三定律可知C點受到的壓力最小值為140 N【答案】(1)8 m(2)140 N10(12分)(河北省衡水中學xx屆高三四調(diào)考試)如圖10所示，在A點固定一正電荷，電荷量為Q，在離A高度為H的C處由靜止釋放某帶同種電荷的液珠，開始運動瞬間的加速度大小恰好為重力加速度g.已知靜電常量為k，兩電荷均可看成點電荷，不計空氣阻力求：圖10(1)液珠的比荷；(2)液珠速度最大時離A點的距離h；(3)若已知在點電荷Q的電場中，某點的電勢可表示成，其中r為該點到Q的距離(選無限遠的電勢為零)求液珠能到達的最高點B離A點的高度rB.【解析】(1)設(shè)液珠的電量為q，質(zhì)量為m，有mgmg解得比荷得(2)當液珠速度最大時有mg解得hH.(3)設(shè)CB間的電勢差為UCB，有UCBCB根據(jù)動能定理有qUCBmg(rBH)0解得rB2H【答案】(1)(2)H(3)2H11(14分)(xx北京海淀一模)如圖11所示，質(zhì)量m2.0104 kg、電荷量q1.0106 C的帶正電微粒靜止在空間范圍足夠大的電場強度為E1的勻強電場中取g10 m/s2.圖11(1)求勻強電場的電場強度E1的大小和方向；(2)在t0時刻，勻強電場強度大小突然變?yōu)镋24.0103 N/C，且方向不變求在t0.20 s時間內(nèi)電場力做的功；(3)在t0.20 s時刻突然撤掉電場，求帶電微?；氐匠霭l(fā)點時的動能【解析】(1)設(shè)電場強度為E，則EqmgE N/C2.0103 N/C，方向向上(2)在t0時刻，電場強度突然變化為E24.0103 N/C，設(shè)微粒的加速度為a，在t0.20 s時間內(nèi)上升高度為h，電場力做功為W，則qE2mgma1解得：a110 m/s2ha1t2解得：h0.20 mWqE2h解得：W8.0104 J(3)設(shè)在t0.20 s時刻突然撤掉電場時粒子的速度大小為v，回到出發(fā)點時的動能為Ek，則vatEkmghmv2解得：Ek8.0104 J【答案】見解析12(14分)如圖12，長度為d的絕緣輕桿一端套在光滑水平轉(zhuǎn)軸O上，另一端固定一質(zhì)量為m電荷量為q的帶負電小球小球可以在豎直平面內(nèi)做圓周運動，AC和BD分別為圓的豎直和水平直徑等量異種點電荷Q、Q分別固定在以C為中點、間距為2d的水平線上的E、F兩點讓小球從最高點A由靜止開始運動，經(jīng)過B點時小球的速度大小為v，不考慮q對Q、Q所產(chǎn)生電場的影響求小球圖12(1)經(jīng)過C點時球?qū)U的拉力大小；(2)經(jīng)過D點時的速度大小【解析】(1)設(shè)UBAU，根據(jù)對稱性可知，UBAUADU、UAC0小球從A到C過程，根據(jù)動能定理mg2dmv沿豎直方向Tmgm整理得T5mg根據(jù)牛頓第三定律知，球?qū)U的拉力大小為TT5 mg(2)從A到B和從A到D過程中，根據(jù)動能定理mgdqUmv2mgdqUmv整理得vD【答案】(1)5mg(2)