【先學(xué)后教新思路】2020高考物理一輪復(fù)習-教案42-電場能的性質(zhì)-帶電粒子在電場中的運動

電場能的性質(zhì)帶電粒子在電場中的運動(限時：45分鐘)一、單項選擇題1．如圖1所示，在O點處放置一點電荷＋Q，a、b、c、d、e、f是以O(shè)點為球心的球面上的點，aecf平面與bedf平面垂直，則下列說法中正確的是 ()圖1A．b、d兩點的電場強度相同B．a(chǎn)、f兩點的電勢相等C．點電荷＋q在球面上任意兩點之間移動時，電場力要做功D．圖中Oa兩點之間的電勢差與Ob兩點之間的電勢差不同答案B解析b、d兩點場強大小相等，方向不同，A錯誤；整個球面為一等勢面，電場力做功為0，C、D錯誤，B正確．2．一正電荷僅在電場力作用下，從A點運動到B點，速度大小隨時間變化的圖象如圖2所示．下列關(guān)于A、B兩點電場強度E的大小和電勢φ的凹凸的推斷，正確的是()圖2A．EA>EB，φA>φBB．EA＝EB，φA＝φBC．EA<EB，φA>φBD．EA<EB，φA<φB答案B解析物體受電場力的作用，合力不為零．由運動圖象可知速度的大小沒有變化，故物體只能做勻速圓周運動，故選B.3．如圖3所示，將帶正電的甲球放在不帶電的乙球左側(cè)，兩球在空間形成了穩(wěn)定的靜電場，實線為電場線，虛線為等勢線．A、B兩點與兩球球心連線位于同始終線上，C、D兩點關(guān)于直線AB對稱，則 ()圖3A．A點和B點的電勢相同B．C點和D點的電場強度相同C．正電荷從A點移至B點，電場力做正功D．負電荷從C點移至D點，電勢能增大答案C解析A點比乙球面電勢高，乙球面比B點電勢高，故A點和B點的電勢不相同，A錯；C、D兩點場強大小相等，方向不同，B錯；φA>φB，WAB>0，C對；C、D兩點位于同一等勢面上，故此過程電勢能不變，D錯．4.某導(dǎo)體置于電場后其四周的電場分布狀況如圖4所示，圖中虛線表示電場線，實線表示等勢面，A、B、C為電場中的三個點．下列說法錯誤的是 ()圖4A．A點的電場強度小于B點的電場強度B．A點的電勢高于B點的電勢C．將負電荷從A點移到B點，電場力做正功D．將正電荷從A點移到C點，電場力做功為零答案C解析依據(jù)圖中電場線的疏密，推斷場強E的大小為EA<EB，依據(jù)等勢面的分布知φA>φB.且A、C在同一等勢面上，將正電荷從A點移到C點，電場力不做功；將負電荷從A點移到B點，電場力做負功，因此只有選項C錯誤．5．(2022·福建理綜·15)如圖5所示，在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，將兩個帶正電的摸索電荷q1、q2分別置于A、B兩點，虛線為等勢線．取無窮遠處為零電勢點，若將q1、q2移動到無窮遠的過程中外力克服電場力做的功相等，則下列說法正確的是 ()圖5A．A點電勢大于B點電勢B．A、B兩點的電場強度相等C．q1的電荷量小于q2的電荷量D．q1在A點的電勢能小于q2在B點的電勢能答案C解析由于電場力做負功，所以Q應(yīng)帶負電荷，由負點電荷產(chǎn)生電場的電場線的分布規(guī)律可推斷出φB>φA，故A項錯誤；由E＝keq\f(Q,r2)，r不相等，所以EA≠EB，B項錯誤；由φA＝eq\f(WA→∞,q1)、φB＝eq\f(WB→∞,q2)，由于WA→∞＝WB→∞，φA<φB<0，所以eq\f(1,q1)>eq\f(1,q2)，即q1<q2，故C項正確；由于外力克服電場力做功相等，且無窮遠處電勢能為零，所以q1在A點的電勢能等于q2在B點的電勢能，故D項錯誤．6．如圖6所示，一個帶電粒子從粒子源飄入(初速度很小，可忽視不計)電壓為U1的加速電場，經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中線射入，A、B板長為L，相距為d，電壓為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出應(yīng)當滿足的條件是 ()圖6A.eq\f(U2,U1)<eq\f(2d,L)B.eq\f(U2,U1)<eq\f(d,L)C.eq\f(U2,U1)<eq\f(2d2,L2)D.eq\f(U2,U1)<eq\f(d2,L2)答案C解析依據(jù)qU1＝eq\f(1,2)mv2，再依據(jù)t＝eq\f(L,v)和y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)eq\f(qU2,md)·(eq\f(L,v))2，由題意知，y<eq\f(1,2)d，解得eq\f(U2,U1)<eq\f(2d2,L2)，故C正確．7．如圖7(a)所示，兩個平行金屬板P、Q豎直放置，兩板間加上如圖(b)所示的電壓．t＝0時，Q板比P板電勢高5V，此時在兩板的正中心M點有一個電子，速度為零，電子在電場力作用下運動，使得電子的位置和速度隨時間變化．假設(shè)電子始終未與兩板相碰．在0<t<8×10－10s的時間內(nèi)，這個電子處于M點的右側(cè)，速度方向向左且大小漸漸減小的時間是 ()圖7A．0<t<2×10－10sB．2×10－10s<t<4×10－10sC．4×10－10s<t<6×10－10sD．6×10－10s<t<8×10－10s答案D解析選向右為正方向，依據(jù)題圖(b)作出粒子運動的v－t圖象如圖所示．由圖象可知正確選項為D.8．如圖8所示，半徑為R的均勻帶電圓盤水平放置，圓盤中心有一小孔，P、Q是過圓盤中心且垂直圓盤的直線．一質(zhì)量為m的帶電小球從P、Q連線上的H點由靜止開頭釋放，當小球下落到圓盤上方h處的M點時，小球的加速度為零．已知重力加速度為g，則下列推斷中錯誤的是 ()圖8A．小球運動到圓盤下方h處的N點時加速度大小為2B．小球運動到圓盤下方h處的N點時的電勢能與在M點時相等C．小球從M點運動到N點的過程中，小球的機械能守恒D．小球從M點運動到N點的過程中，小球的機械能與電勢能之和保持不變答案C解析均勻帶電圓盤在其中心軸線上產(chǎn)生的電場可以等效成很多對等量同種電荷在其中心軸線上形成的電場．由其電場特點可知：帶電圓盤在M、N點產(chǎn)生的電場關(guān)于圓盤中心點對稱，由于小球在M點加速度為零，則可知圓盤對小球在該點的電場力與重力等大反向，而在N點，帶電小球受到的電場力方向是豎直向下的，故小球在圓盤下方h處的N點時加速度大小為2g二、多項選擇題9．如圖9所示，在等量異種點電荷＋Q和－Q的電場中，有一個正方形OABC，其中O點為兩電荷連線的中點．下列說法正確的是 ()圖9A．A點電場強度比C點的電場強度大B．A點電勢比B點的電勢高C．將相同的電荷放在O點與C點電勢能確定相等D．移動同一正電荷，電場力做的功WCB＝WOA答案AC解析由等量異種點電荷的電場線分布知A點電場強度大于C點電場強度，選項A正確；由等量異種點電荷的等勢面分布知A點電勢低于B點電勢，選項B錯誤；O、C兩點在同一等勢面上，故相同的電荷在O、C兩點處的電勢能相等，選項C正確；A點電勢低于B點電勢，O點電勢等于C點電勢，且O、C為高電勢點，故移動同一正電荷，電場力做功WCB<WOA，選項D錯誤．10．如圖10所示，一個平行板電容器，板間距離為d，當對其加上電壓后，A、B兩板的電勢分別為＋φ和－φ，下述結(jié)論正確的是 ()圖10A．電容器兩極板間可形成勻強電場，電場強度大小為E＝eq\f(φ,d)B．電容器兩極板間各點的電勢，有的相同，有的不同；有正的，有負的，有的為零C．若只減小兩極板間的距離d，該電容器的電容C要增大，極板上帶的電荷量Q也會增加D．若有一個電子水平射入兩極板之間的電場，則電子的電勢能確定會減小答案BCD解析由題意可知，兩板間電壓為2φ，電場強度為E＝eq\f(2φ,d)，A錯誤；板間與板平行的中線上電勢為零，中線上方電勢為正，下方電勢為負，故B正確；由C＝eq\f(εrS,4πkd)知，d減小，C增大，由Q＝CU知，極板帶電荷量Q增加，C正確；電子水平射入兩極板之間的電場時，電場力確定對電子做正功，電子的電勢能確定減小，D正確．11．如圖11所示，兩平行金屬板間有一勻強電場，板長為l，板間距離為d，在板右端l處有一豎直放置的光屏M，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的質(zhì)點從兩極板中心射入板間，最終垂直打在M屏上，則下列結(jié)論正確的是 ()圖11A．板間電場強度大小為mg/qB．板間電場強度大小為2mg/qC．質(zhì)點在板間運動的時間跟它從板的右端運動到光屏的時間相等D．質(zhì)點在板間運動的時間大于它從板的右端運動到光屏的時間答案BC解析質(zhì)點受到重力和沿豎直方向的電場力，水平方向做勻速直線運動，由t＝eq\f(l,v0)可知，質(zhì)點在板間的運動時間與它從板的右端運動到光屏的時間相等，C正確，D錯誤；設(shè)板間場強大小為E，因質(zhì)點垂直打在光屏上，故有eq\f(qE－mg,m)t＝gt，故E＝eq\f(2mg,q)，A錯誤，B正確．三、非選擇題12．如圖12所示，在豎直向下的勻強電場中有一絕緣的光滑軌道，一個帶負電的小球從斜軌道上的A點由靜止釋放，沿軌道下滑，已知小球的質(zhì)量為m、電荷量為－q，勻強電場的場強大小為E，斜軌道的傾角為α(小球的重力大于所受的電場力)圖12(1)求小球沿斜軌道下滑的加速度的大小．(2)若使小球通過圓軌道頂端的B點，求A點距水平地面的高度h至少應(yīng)為多大？(3)若小球從斜軌道h＝5R處由靜止釋放，假設(shè)其能夠通過B點，求在此過程中小球機械能的轉(zhuǎn)變量．答案(1)eq\f(mg－qEsinα,m)(2)eq\f(5,2)R(3)－3REq解析(1)依據(jù)牛頓其次定