高考物理課標(biāo)版一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)規(guī)范練25帶電粒子在電場(chǎng)中的綜合問(wèn)題

考點(diǎn)規(guī)范練25帶電粒子在電場(chǎng)中的綜合問(wèn)題一、單項(xiàng)選擇題1.將如圖所示的交流電壓加在平行板電容器A、B兩板上,開(kāi)始B板電勢(shì)比A板電勢(shì)高,這時(shí)有一個(gè)原來(lái)靜止的電子正處在兩板的中間,它在電場(chǎng)力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng),設(shè)A、B兩極板間的距離足夠大,下列說(shuō)法正確的是()A.電子一直向著A板運(yùn)動(dòng)B.電子一直向著B(niǎo)板運(yùn)動(dòng)C.電子先向A板運(yùn)動(dòng),然后返回向B板運(yùn)動(dòng),之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)D.電子先向B板運(yùn)動(dòng),然后返回向A板運(yùn)動(dòng),之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)2.如圖所示,絕緣桿兩端固定帶電小球A和B,輕桿處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,不考慮兩球之間的相互作用,初始時(shí)桿與電場(chǎng)線垂直?，F(xiàn)將桿右移,同時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°,發(fā)現(xiàn)A、B兩球電勢(shì)能之和不變。根據(jù)如圖給出的位置關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是()A.A一定帶正電,B一定帶負(fù)電B.A、B兩球所帶電荷量的絕對(duì)值之比qA∶qB=1∶2C.A球電勢(shì)能一定增加D.電場(chǎng)力對(duì)A球和B球做功相等3.如圖所示,A、B兩金屬板平行放置,在t=0時(shí)刻將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計(jì))。分別在A、B兩板間加上下列哪種電壓時(shí),有可能使電子到不了B板()4.(2017·廣東肇慶二模)如圖甲所示,光滑絕緣水平面上有M、N兩個(gè)點(diǎn)電荷。t=0時(shí),M靜止,N以初速度6m/s向甲運(yùn)動(dòng)。此后,它們僅在靜電力的作用下沿同一直線運(yùn)動(dòng)(整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有接觸),它們運(yùn)動(dòng)的vt圖象分別如圖乙中M、N兩曲線所示。則由圖線可知()A.兩電荷的電性一定相反B.t2時(shí)刻兩電荷的電勢(shì)能最大C.0~t2時(shí)間內(nèi),兩電荷的靜電力先增大后減小D.0~t3時(shí)間內(nèi),M的動(dòng)能一直增大,N的動(dòng)能一直減小二、多項(xiàng)選擇題5.一個(gè)正點(diǎn)電荷Q靜止在正方形的一個(gè)角上,另一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)射入該區(qū)域時(shí),恰好能經(jīng)過(guò)正方形的另外三個(gè)角A、B、C,如圖所示,則有()A.A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)高低及電場(chǎng)強(qiáng)度大小的關(guān)系是φA=φC>φB,EA=EC=2EBB.質(zhì)點(diǎn)由A到B電勢(shì)能增加,由B到C電場(chǎng)力做正功,在B點(diǎn)動(dòng)能最小C.質(zhì)點(diǎn)在A、B、C三處的加速度大小之比是1∶2∶1D.若改變帶電質(zhì)點(diǎn)在A處的速度大小和方向,有可能使其經(jīng)過(guò)A、B、C三點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)6.如圖甲所示,兩水平金屬板間距為d,板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間,0~時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng),T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出。微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為g。關(guān)于微粒在0~T時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的描述,正確的是()A.末速度大小為v0 B.末速度沿水平方向C.重力勢(shì)能減少了mgd D.克服電場(chǎng)力做功為mgd7.(2017·山東重點(diǎn)中學(xué)二模)如圖所示,一水平放置的平行板電容器其間距為d,兩極板分別與電池的兩極相連,上極板中央有一小孔(小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可以忽略不計(jì))。開(kāi)關(guān)閉合時(shí),小孔正上方處有一帶正電的粒子,粒子由靜止開(kāi)始下落恰好能到達(dá)下極板但沒(méi)有與下極板接觸,下列說(shuō)法正確的是()A.保持開(kāi)關(guān)閉合,若將下極板上移,粒子將在距上極板處返回B.保持開(kāi)關(guān)閉合,若將下極板上移,粒子將在距上極板處返回C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān),若將下極板上移,粒子將能返回原處D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān),若將上極板上移,粒子將能返回原處三、非選擇題8.如圖甲所示,在真空中足夠大的絕緣水平地面上,一個(gè)質(zhì)量為m=0.2kg,電荷量為q=2.0×1C的小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài),小物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1。從t=0時(shí)刻開(kāi)始,空間加上一個(gè)如圖乙所示的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向呈周期性變化的電場(chǎng)(取水平向右為正方向,g取10m/s(1)23s內(nèi)小物塊的位移大小;(2)23s內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功。9.(2017·陜西寶雞一模)如圖所示,ABC為光滑的固定在豎直面內(nèi)的半圓形軌道,軌道半徑為R=0.4m,A、B為半圓軌道水平直徑的兩個(gè)端點(diǎn),O為圓心。在水平線MN以下和豎直線OQ以左的空間內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0×106N/C?，F(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量m=2.0×10-2kg,電荷量q=2.0×10-7C的帶正電小球(可看作質(zhì)點(diǎn)),從A點(diǎn)正上方由靜止釋放,經(jīng)時(shí)間t=0.3s到達(dá)A點(diǎn)并沿切線進(jìn)入半圓軌道,(1)小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小;(2)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后能上升的最大高度。10.制備納米薄膜裝置的工作電極可簡(jiǎn)化為真空中間距為d的兩平行極板,如圖甲所示。加在極板A、B間的電壓UAB做周期性變化,其正向電壓為U0,反向電壓為kU0(k>1),電壓變化的周期為2τ,如圖乙所示。在t=0時(shí),極板B附近的一個(gè)電子,質(zhì)量為m、電荷量為e,受電場(chǎng)力作用由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。若整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電子未碰到極板A,且不考慮重力作用。若k=,電子在0~2τ時(shí)間內(nèi)不能到達(dá)極板A,求d應(yīng)滿足的條件。11.(2017·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ)真空中存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng),一帶電油滴在該電場(chǎng)中豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為v0。在油滴處于位置A時(shí),將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小突然增大到某值,但保持其方向不變。持續(xù)一段時(shí)間t1后,又突然將電場(chǎng)反向,但保持其大小不變;再持續(xù)同樣一段時(shí)間后,油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。重力加速度大小為g。(1)求油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度;(2)求增大后的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小;為保證后來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度比原來(lái)的大,試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件。已知不存在電場(chǎng)時(shí),油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的最大高度恰好等于B、A兩點(diǎn)間距離的兩倍。##考點(diǎn)規(guī)范練25帶電粒子在電場(chǎng)中的綜合問(wèn)題1.D解析根據(jù)交流電壓的變化規(guī)律,作出電子的加速度a、速度v隨時(shí)間變化的圖線,如圖甲、乙。從圖中可知,電子在第一個(gè)內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),第二個(gè)內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),在這半周期內(nèi),因初始B板電勢(shì)比A板電勢(shì)高,所以電子向B板運(yùn)動(dòng),加速度大小為。在第三個(gè)內(nèi)電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),第四個(gè)內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),但在這半周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向與前半周期相反,向A板運(yùn)動(dòng),加速度大小為。所以電子在交變電場(chǎng)中將以t=時(shí)刻所在位置為平衡位置做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng),綜上分析選項(xiàng)D正確。2.B解析電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān),兩個(gè)小球在桿右移后電勢(shì)都變化,而兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)的電勢(shì)能之和不變,那么電場(chǎng)力對(duì)其中一個(gè)做正功,對(duì)另一個(gè)一定做負(fù)功,做功的絕對(duì)值相同,兩個(gè)小球一定帶異種電荷,但不能準(zhǔn)確判斷每一個(gè)小球所帶電荷的電性,A、C、D錯(cuò)誤;由電勢(shì)能變化之和為零得EqBL=EqA·2L,即|qA|∶|qB|=1∶2,B3.B解析加A圖電壓,電子從A板開(kāi)始向B板做勻加速直線運(yùn)動(dòng);加B圖電壓,電子開(kāi)始向B板做勻加速運(yùn)動(dòng),再做加速度大小相同的勻減速運(yùn)動(dòng),速度減為零后做反向勻加速運(yùn)動(dòng)及勻減速運(yùn)動(dòng),由對(duì)稱性可知,電子將做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng),所以電子有可能到不了B板;加C圖電壓,電子先勻加速,再勻減速到靜止,完成一個(gè)周期,所以電子一直向B板運(yùn)動(dòng),即電子一定能到達(dá)B板;加D圖電壓,電子的運(yùn)動(dòng)與C圖情形相同,只是加速度是變化的,所以電子也一直向B板運(yùn)動(dòng),即電子一定能到達(dá)B板,綜上所述可知選項(xiàng)B正確。4.C解析由題圖乙可知,兩個(gè)小球間產(chǎn)生的是排斥力,因?yàn)閯傞_(kāi)始N做減速運(yùn)動(dòng),M做初速度為0的加速運(yùn)動(dòng),則兩個(gè)電荷的電性一定相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在t1時(shí)刻,兩個(gè)小球共速,兩小球間的距離最小,故在間距減小的過(guò)程中,靜電力對(duì)整體做負(fù)功,以后小球的距離逐漸增大,靜電力就做正功了,故兩球間距最小時(shí)的電勢(shì)能最大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在0~t2時(shí)間內(nèi),兩電荷的間距先減小后增大,故它們間的靜電力先增大后減小,選項(xiàng)C正確;0~t3時(shí)間內(nèi),M的速度一直增大,故它的動(dòng)能一直增大,而N的速度先減小后增大,故它的動(dòng)能也是先減小后增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.AB解析根據(jù)正點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)線分布,以及沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低的規(guī)律可知,A、C兩點(diǎn)電勢(shì)相同,B點(diǎn)電勢(shì)最低,設(shè)A點(diǎn)距離場(chǎng)源電荷為r,EA=,EB=,EA=2EB,A正確;質(zhì)點(diǎn)由A到B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力為引力,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,由B到C過(guò)程中電場(chǎng)力指向場(chǎng)源電荷,為引力,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增大,由此可知質(zhì)點(diǎn)在B點(diǎn)動(dòng)能最小,B正確;質(zhì)點(diǎn)在A、B、C三處的庫(kù)侖力之比為2∶1∶2,加速度之比為2∶1∶2,C錯(cuò)誤;帶電質(zhì)點(diǎn)如果做勻速圓周運(yùn)動(dòng),必須以場(chǎng)源電荷為圓心,而A、B、C三點(diǎn)不在同一個(gè)圓周上,由此可知D錯(cuò)誤。6.BC解析0~時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng),有mg=qE0。把微粒的運(yùn)動(dòng)分解,水平方向:做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng);豎直方向:時(shí)間內(nèi),只受重力,做自由落體運(yùn)動(dòng),時(shí)刻,=g~T時(shí)間內(nèi),a==g,做勻減速直線運(yùn)動(dòng),T時(shí)刻,a·=0,所以末速度v=v0,方向沿水平方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。重力勢(shì)能的減少量ΔEp=mg·mgd,所以選項(xiàng)C正確。根據(jù)動(dòng)能定理:mgdW克電=0,得W克電=mgd,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7.BD解析由動(dòng)能定理可得mg(d+)=Uq=Eqd。保持開(kāi)關(guān)閉合,將下極板向上平移,設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)到距離上極板x處返回,根據(jù)動(dòng)能定理得mg(+x)qx=0,聯(lián)立兩式得x=d,即粒子將在距上極板d處返回,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;若斷開(kāi)開(kāi)關(guān),則兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E不變,將下極板上移,設(shè)粒子到達(dá)距離上極板x處,由動(dòng)能定理得mg(+x)Eqx=0,解得x=d,即粒子將碰到下極板而不能返回,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;將上極板上移,設(shè)粒子到達(dá)離下極板x處,由動(dòng)能定理得mg(x)Eq(+dx)=0,解得x=,故粒子將不能碰到下極板而返回到原處,選項(xiàng)D正確;故選BD。8.解析(1)0~2s內(nèi)小物塊的加速度為a1由牛頓第二定律得E1qμmg=ma1,即a1==2m/s位移x1=a1=42s末的速度為v2=a1t1=42~4s內(nèi)小物塊的加速度為a2,由牛頓第二定律得E2qμmg=ma2即a2==2m位移的大小x2=x1=4m,4s末小物塊的速度為v4因此小物塊做周期為4s的勻加速和勻減速運(yùn)動(dòng)第22s末的速度為v22=4m/s,第23s末的速度v23=v22+a2t=2m/s(t=23s22s所求位移為x=x1+t=47(2)23s內(nèi),設(shè)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功為W,由動(dòng)能定理得Wμmgx=解得W=9.8J。答案(1)47m(2)9.8J9.解析(1)由題意可知,小球進(jìn)入電場(chǎng)前做自由落體運(yùn)動(dòng),設(shè)下落的高度為h,到達(dá)C的速度為vC,由題意可得h=gt2=0.小球進(jìn)入軌道后做圓周運(yùn)動(dòng),從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程由動(dòng)能定理可得mg(h+R)+EqR=②可得vC=5m設(shè)到達(dá)C時(shí)軌道對(duì)小球的支持力為FN,由牛頓第二定律可得FNmgEq=④由牛頓第三定律可知小球?qū)壍赖膲毫Υ笮镕N'=FN=1.65N⑤(2)設(shè)小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后上升的最大高度為h',由機(jī)械能守恒定律可得=mg(R+h')⑥代入數(shù)據(jù)可得h'=0.答案(1)1.65N(2)010.解析電子在0~τ時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)加速度的大小a1=位移x1=a1τ2在τ~2τ時(shí)間內(nèi)先做勻減速運(yùn)動(dòng),后反向做勻加速運(yùn)動(dòng)加速度的大小a2=初速度的大小v1=a1τ勻減速運(yùn)動(dòng)階段的位移x2=由題知d>x1+x2,解得d>。答案d>11.解析(1)設(shè)油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q,油滴速度方向向上為正。油滴在電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng),故勻強(qiáng)電場(chǎng)方向向上。在t=0時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度突然從E1增加至E2時(shí),油滴做豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,大小a1滿足qE2mg=ma1①油滴在時(shí)刻t1的速度為v1=v0+a1t1②電場(chǎng)強(qiáng)度在時(shí)刻t1突然反向,油滴做勻變速運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,大小a2滿足qE2+mg=ma2③油滴在時(shí)刻t2=2t1的速度為v2=v1a2t1④由①②③④式得v2=v02gt1⑤(2)由題意,在t=0時(shí)刻前有qE1=mg⑥油滴從t=0到時(shí)刻t1的位移為s1=v0t1+a1⑦油滴在從時(shí)刻t1到時(shí)刻t2=2t1的時(shí)間間隔內(nèi)的位移為s2=v1t1a2⑧由題給條件有