江蘇省高考物理 熱點預測 4.7電場及帶電粒子在電場中的運動.doc

江蘇省2013年高考物理 熱點預測 4.7電場及帶電粒子在電場中的運動一、單項選擇題(本題共5小題，每小題6分，共計30分。每小題只有一個選項符合題意)1.(2012蘇州二模)半徑相同的兩個金屬小球a、b帶有等量的電荷，相隔較遠的距離，兩球之間的吸引力大小為f，今用第三個半徑相同的不帶電的金屬小球先后與a、b兩球接觸后移開，這時a、b兩球之間作用力的大小是( )a.f/4b.3f/4c.f/8d.3f/82.(2012鹽城二模)真空中有兩個等量異種點電荷，以連線中點o為坐標原點，以它們的中垂線為x軸，圖中能正確表示x軸上電場強度情況的是( )3(2012昆明二模)空間中有豎直方向的勻強電場，一個帶電小球的運動軌跡如圖所示，由此可知( )a電場的方向豎直向上b小球一定帶正電c小球受到的電場力大于重力d小球在p點的動能小于q點動能4.(2012海南高考)如圖，直線上有o、a、b、c四點，ab間的距離與bc間的距離相等。在o點處有固定點電荷。已知b點電勢高于c點電勢。若一帶負電荷的粒子僅在電場力作用下先從c點運動到b點，再從b點運動到a點，則( )a.兩過程中電場力做的功相等b.前一過程中電場力做的功大于后一過程中電場力做的功c.前一過程中，粒子電勢能不斷減小d.后一過程中，粒子動能不斷減小5.(2012瀏陽二模)如圖甲所示，兩平行正對的金屬板a、b間加有如圖乙所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間p處。若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向a板運動，時而向b板運動，并最終打在a板上。則t0可能屬于的時間段是( )a.0t0b.t0c.t0td.tt0二、多項選擇題(本題共4小題，每小題8分，共計32分。每小題有多個選項符合題意)6.(2012山東高考)圖中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場，實線為粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，a、b、c三點是實線與虛線的交點。則該粒子( )a.帶負電b.在c點受力最大c.在b點的電勢能大于在c點的電勢能d.由a點到b點的動能變化大于由b點到c點的動能變化7.(2012棗莊一模)a、b、c、d分別是一個菱形的四個頂點，abc=120?，F(xiàn)將三個等量的負點電荷-q固定在a、b、c三個頂點上，將一個電量為+q的檢驗電荷依次放在菱形中心o點和另一個頂點d處，則兩點相比( )a+q在d點所受的電場力比在o點的大b+q在d點所具有的電勢能比在o點的大cd點的電場強度小于o點的電場強度dd點的電勢高于o點的電勢8.如圖所示，長為l、傾角為的光滑絕緣斜面處于電場中，一帶電量為+q，質(zhì)量為m的小球，以初速度v0由斜面底端的a點開始沿斜面上滑，到達斜面頂端的速度為v0，則( )a小球在b點的電勢能一定小于小球在a點的電勢能ba、b兩點的電勢差一定為c若電場是勻強電場，則該電場的場強可能是d若電場是勻強電場，則該電場的場強最大值一定是9陰極射線示波管的聚焦電場是由電極a1、a2形成的，其中虛線為等勢線，相鄰等勢線間電勢差相等，z軸為該電場的中心軸線(管軸)。電子束從左側(cè)進入聚焦電場后，在電場力的作用下會聚到z軸上，沿管軸從右側(cè)射出，圖中pqr是一個從左側(cè)進入聚焦電場的電子運動軌跡上的三點，則可以確定( )a電極a1的電勢高于電極a2的電勢b電場中q點的電場強度小于r點的電場強度c電子在r點處的動能大于在p點處的動能d若將一束帶正電的粒子從左側(cè)射入聚焦電場也一定被會聚三、計算題(本題共3小題，共38分，需寫出規(guī)范的解題步驟)10(12分)如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定的圓形絕緣軌道的圓心在o點、半徑為r，內(nèi)壁光滑，a、b兩點分別是圓弧的最低點和最高點。該區(qū)間存在方向水平向右的勻強電場，一質(zhì)量為m、帶負電的小球在軌道內(nèi)側(cè)做完整的圓周運動(電荷量不變)，經(jīng)c點時速度最大，o、c連線與豎直方向的夾角=60，重力加速度為g。(1)求小球所受到的電場力大小；(2)小球在a點速度v0多大時，小球經(jīng)b點時對軌道的壓力最小？11.(2012衡水一模)(14分)粗糙絕緣的水平面附近存在一個平行于水平面的電場，其中某一區(qū)域的電場線與x軸平行，且沿x軸方向的電勢與坐標值x的關(guān)系如表所示：根據(jù)上述表格中的數(shù)據(jù)可作出如圖的 -x圖象?，F(xiàn)有一質(zhì)量為0.10 kg，電荷量為1.010-7 c帶正電荷的滑塊(可視作質(zhì)點)，其與水平面的動摩擦因數(shù)為0.20。問：(1)由數(shù)據(jù)表格和圖象給出的信息，寫出沿x軸的電勢與x的函數(shù)關(guān)系表達式。(2)若將滑塊無初速地放在x=0.10 m處，則滑塊最終停在何處？(3)在上述第(2)問的整個運動過程中，它的加速度如何變化？當它位于x=0.15 m時它的加速度多大？(電場中某點場強為 -t圖線上某點對應(yīng)的斜率)(4)若滑塊從x=0.60 m處以初速度v0沿-x方向運動，要使滑塊恰能回到出發(fā)點，其初速度v0應(yīng)為多大？12.(12分)如圖所示，在足夠長的光滑絕緣水平直線軌道上方h高度的p點，固定電荷量為+q的點電荷。一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的物塊(可視為質(zhì)點)，從軌道上的a點以初速度v0沿軌道向右運動，當運動到p點正下方b點時速度為v。已知點電荷產(chǎn)生的電場在a點的電勢為(取無窮遠處電勢為零)，pa連線與水平軌道的夾角為60，試求：(1)物塊在a點時受到軌道的支持力大??；(2)點電荷+q產(chǎn)生的電場在b點的電勢。答案解析1.【解析】選c。設(shè)金屬小球a、b帶有等量的電荷q，第三個半徑相同的不帶電的金屬小球先與a接觸，電量平分，各帶q/2；后與b球接觸，先中和后電量平分，各帶q/4；移開，由庫侖定律得f=f/8,選項c正確。2.【解析】選a。等量異種點電荷連線中垂線上的電場強度變化規(guī)律是從中點開始，向兩側(cè)遞減，方向處處相同，故a項正確。3【解析】選c。帶電小球的重力不能忽略，根據(jù)帶電小球的軌跡，可以判定小球受到的合外力豎直向上，但不能確定電場的方向和帶電小球的電性，選項a、b均錯；根據(jù)軌跡可知，小球受到的電場力大于重力，合外力豎直向上，選項c正確；不論小球從p到q，還是從q到p，根據(jù)動能定理可知，小球在p點的動能大于在q點的動能，選項d錯誤。4.【解題指導】電勢的高低電場方向電場力做功電勢能變化動能變化?！窘馕觥窟xc。根據(jù)b點電勢高于c點電勢，可知電場方向由b到c，且bc之間的平均電場強度小于ab間的平均電場強度，由w=qed可知，一負電荷粒子在這兩過程中電場力做功wcbubc，所以由a點到b點比由b點到c點電場力對粒子做的功多，根據(jù)動能定理可知d對。7.【解析】選b、c、d。根據(jù)點電荷電場的計算式e=和場強的疊加原理可得，o點的場強為eo=方向豎直向上，其中l(wèi)是指菱形的邊長，d點的場強為ed=方向也豎直向上，很顯然， d點的場強小于o點的場強，選項a錯誤，而選項c正確；根據(jù)電場的方向可知，d點的電勢高于o點的電勢，選項d正確；根據(jù)電場的特點可知，檢驗電荷+q從d點移動到o點，電場力做正功，電勢能減小，所以，選項b正確。8.【解析】選a、c。帶電小球沿光滑的斜面由a點上滑到b點的過程中，只有重力和電場力做了功，帶電小球的初末動能相等，根據(jù)動能定理可知重力做的功與電場力做的功的代數(shù)和等于零，該過程中，重力做功為wg=-mglsin，因此，電場力做了等量的正功，即wf=quab=mglsin，由電場力做功與電勢能改變量之間的關(guān)系可知，帶電小球由a點到b點，電勢能減小，選項a正確，而選項b錯誤；若是勻強電場，則帶電小球所受到的重力和電場力都是恒力，帶電小球在重力電場力光滑斜面的支持力作用下一定做勻速直線運動，根據(jù)平衡條件及共點力的合成可知，電場力方向與x軸所成的角的范圍為180， 為力f與x軸所成的角，因此，不是最大場強，只是可能場強情況中的一種，選項c正確，而選項d錯誤。9【解析】選b、c。根據(jù)電場線與等勢面互相垂直的特點，可粗略畫出該電場中的電場線，根據(jù)題意可知，電子束從左側(cè)進入聚焦電場后，在電場力的作用下會聚到z軸上，電子所受到的電場力斜向右下方，在圖中運動過程中，電場力做正功，電子電勢能減小，電子的動能增加，則電極a1的電勢低于電極a2的電勢，因此，選項a錯誤，而選項c正確；在電場中，等勢面密集的地方場強大，因此，q點的電場強度小于r點的電場強度，選項b正確；場強不變的情況下，正電荷所受電場力方向與負電荷所受電場力方向相反，因此，會聚電子束的電場必定會發(fā)散正電荷，選項d錯誤。10【解題指導】(1)抓住帶電小球運動至c點的速度最大這一突破口，豎直面內(nèi)圓周運動的最大速度出現(xiàn)在物理“最低點”，即合外力沿半徑指向圓心且背離圓心的位置；(2)豎直面內(nèi)圓周運動的最高點，軌道對小球的壓力豎直向下，最小等于零【解析】(1)已知帶電小球在光滑的豎直圓軌道內(nèi)做完整的圓周運動，經(jīng)c點時速度最大，因此，c點是豎直面內(nèi)圓周運動的物理“最低點”，也就是小球在c點受力情況滿足合外力完全充當向心力，tan=(3分)因此，電場力f=mgtan60即f=mg (2分)(2)小球在軌道最高點b時的受力情況如圖所示，在b點時軌道對小球的壓力最小等于零。半徑方向的合外力為重力mg，在b點，根據(jù)圓周運動的條件可得，mg=m (3分)小球從a到b過程中，只有電場力和重力做了功，又知a、b兩點在同一等勢面上，該過程電場力做功為零，根據(jù)動能定理可得，-mg2r=(2分)聯(lián)立以上兩式可得v0= (2分)答案：(1)mg (2)11.【解析】(1)由數(shù)據(jù)表格和圖象可得，電勢與x成反比關(guān)系，即= (1分)(2)由動能定理wf+=ek=0(1分)設(shè)滑塊停止的位置為x2，有q(1-2)-mg(x2-x)=0 (2分)即q()-mg(x2-x)=0代入數(shù)據(jù)有1.010-7() j-0.200.1010(x2-0.1) j=0可解得x2=0.225 m(舍去x2=0.1 m ) (1分) (3)先做加速度減小的變加速運動，后做加速度增大的減速運動。即加速度先減小后增大。(2分)當它位于x=0.15 m時，圖象上該點的切線斜率表示場強大小e=2.0106 (n/c)(1分)滑塊在該點的水平合力fx=eq-mg=2.01061.010-7 n-0.200.1010 n=0故滑塊的加速度a=0(1分)(4)設(shè)滑塊到達的最左側(cè)位置為x1，則滑塊由該位置返回到出發(fā)點的過程中由動能定理wf+=ek=0 有q(1-)-mg(x-x1)=0(2分)代入數(shù)據(jù)有1.010-7() j-0.200.1010(0.6-x1) j=0可解得x1=0.037 5 m(舍去x1=0.6 m)。(1分)再對滑塊從開始運動到返回出發(fā)點的整個過程，由動能定理-2mg(x-x1)=0-(1分)代入數(shù)據(jù)有20.20 0.10 10(0.60-0.037 5)=0.5可解得v0=m/s2.12 m/s (1分)答案：(1)= (2)0.225 m (3)加速度先減小后增大 0 (4)2.12 m/s【方法技巧】處理帶電粒子的運動問題的一般思路(1)選取研究對象；(2)分析研究對象受力情況(尤其要注意是否應(yīng)該考慮重力，電場力是否是恒力等)；(3)分析運動狀態(tài)和運動過程(初始狀態(tài)及條件，直線運動還是曲線運