高考物理一轮复习 专题 带电粒子在电场中运动的综合问题检测题-人教版高三全册物理试题.doc

带电粒子在电场中运动的综合问题基础训练1(2017·山西晋城期末)空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图所示，下列说法正确的是()AO点的电势最低Bx1和x3两点的电势相等Cx2和x2两点的电势相等Dx2的电势最高2(2017·安徽江南十校联考)两个点电荷Q1、Q2固定于x轴上，将一带正电的试探电荷从足够远处沿x轴负方向移近Q2(位于坐标原点)的过程中，试探电荷的电势能Ep随位置变化的关系如图所示，则下列判断正确的是()AM点电势为零，N点场强为零BM点场强为零，N点电势为零CQ1带负电，Q2带正电，且Q2电荷量较大DQ1带正电，Q2带负电，且Q2电荷量较大3(2017·河南中原名校第二次联考)如图(a)所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间的电压分别如图(b)中甲、乙、丙、丁所示，电子在板间运动(假设不与板相碰)，下列说法正确的是()图(a)甲乙丙丁图(b)A电压是甲图时，在0T时间内，电子的电势能一直减少B电压是乙图时，在0时间内，电子的电势能先增加后减少C电压是丙图时，电子在板间做往复运动D电压是丁图时，电子在板间做往复运动4(2017·江西师大附中、临川一中联考)(多选)如图所示，Q1、Q2为两个被固定在坐标轴x上的点电荷，其中Q1带负电，在O点，Q1、Q2相距为L，a、b两点在它们连线的延长线上，其中b点与O相距3L.现有一带电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其v­x图象如图所示，以下说法中正确的是()AQ2一定带正电BQ1电荷量与Q2电荷量之比为Cb点的电场强度一定为零，电势最高D整个运动过程中，粒子的电势能先增大后减小5(多选)如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F将小球向下压至某位置静止现撤去F，使小球沿竖直方向运动，在小球由静止释放到刚离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时的速度为v，不计空气阻力，则上述过程中()A小球的重力势能增加W1B小球的电势能减少W2C小球的机械能增加W1mv2D小球与弹簧组成的系统机械能守恒6一个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示，AB与电场线夹角30°.已知带电微粒的质量m1.0×107 kg，电荷量q1.0×1010 C，A、B相距L20 cm.(取g10 m/s2，结果保留两位有效数字)(1)试说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由；(2)求电场强度的大小和方向；(3)要使微粒从A点运动到B点，求微粒射入电场时最小速度的大小能力提升7(2017·福建漳州八校第二次联考)(多选)如图(a)所示，AB是某电场中的一条电场线，若有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下，沿AB由点A运动到点B，所经位置的电势随距A点的距离变化的规律如图(b)所示以下说法正确的是()A该电场是匀强电场B电子在A、B两点的电势能EpA<EpBC电子在A、B两点的加速度关系是aA>aBD电子在A、B两点的速度vA<vB8(2017·湖北潜江、天门、仙桃期末联考)(多选)如图甲所示，Q1、Q2为两个固定着的点电荷，a、b是它们连线的延长线上的两点现有一电子，只在电场力作用下，以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动，v­t图象如图乙所示，电子经过a、b两点的速度分别为va、vb，则()AQ1一定带负电BQ1的电荷量一定大于Q2的电荷量Cb点的电势高于a点的电势D电子离开b点后所受静电力一直减小9(2017·河南洛阳名校联考)在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M为轨迹的最高点小球抛出时的动能为8.0 J，在M点的动能为6.0 J，不计空气的阻力求：(1)小球水平位移x1与x2的比值；(2)小球落到B点时的动能EkB；(3)小球从A点运动到B点的过程中最小动能Ekmin.10(2017·河南郑州第一次联考)如图甲所示，在y0和y2 m之间有沿着x轴方向的匀强电场，MN为电场区域的上边界，在x轴方向范围足够大电场强度的变化如图乙所示，取x轴正方向为电场正方向现有一个带负电的粒子，粒子的比荷1.0×102 C/kg，在t0时刻以速度v05×102 m/s从O点沿y轴正方向进入电场区域，不计粒子重力作用求：甲乙(1)粒子通过电场区域的时间；(2)粒子离开电场的位置坐标；(3)粒子通过电场区域后沿x轴方向的速度大小参考答案1.答案：C解析：沿电场线方向电势逐渐降低，从O点向右电势逐渐降低，从O点向左电势逐渐降低，所以O点电势最高，A、D错误；在O点右侧，电场强度的方向向右，沿此方向电势逐渐降低，所以x1点的电势高于x3点的电势，B错误；从O点向两侧电势逐渐降低，而x2和x2关于原点O对称，所以两点的电势相等，C正确2.答案：A解析：由图知，M点电势能与无穷远处的电势能相等，Ep0，由分析得知，M点电势0.Ep­x图象的斜率FqE，则知N点场强为零，故A正确，B错误根据正电荷在电势高处电势能大可知，带正电的试探电荷从远处移近Q2的过程中，电势能先减小后增大，电势先降低后升高，说明Q1带负电，Q2带正电，N点场强为零，由Ek知，Q2电荷量较小，故C、D错误3.答案：D解析：若电压是甲图，电场力先向左后向右，则电子向左先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故A错误；电压是乙图时，在0时间内，电子向右先加速后减速，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故B错误；电压是丙图时，电子向左先做加速度先增大后减小的加速运动，过了做加速度先增加后减小的减速运动，到T时速度减为0，之后继续朝同一方向加速减速，故粒子一直朝同一方向运动，C错误；电压是丁图时，电子先向左加速，到后减速，后反向加速，T后减速，T时速度减为零，之后重复前面的运动，故粒子做往复运动，D正确4.答案：AD解析：粒子在到达b点之前做减速运动，在b点之后做加速运动，可见在b点的加速度为零，则在b点受到两点电荷的电场力平衡，可知Q2带正电，有kk，所以，故A正确，B错误该粒子从a点先做减速运动，知该粒子带负电荷，在整个过程中，电场力先做负功后做正功，所以电势能先增大后减小，移动的是负电荷，所以电势先减小后增大，所以b点电势不是最高，故C错误，D正确5.答案：AB解析：根据重力做功与重力势能变化的关系，可知W1EpG，所以重力势能增加量EpGW1，A项正确；根据电场力做功与电势能的变化关系可知，电势能减少量EpEW2，B项正确；由题可知，小球动能增加量为mv2，重力势能增加量为W1，故机械能增加量为W1mv2，C项错；整个过程中，电场力对小球做功，故系统机械能不守恒，D项错6.答案：见解析解析：(1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB直线运动，故合力一定与速度在同一条直线上，可知电场力的方向水平向左，如图所示微粒所受合力的方向由B指向A，与初速度vA方向相反，微粒做匀减速直线运动(2)根据共点力平衡条件，有qE故电场强度大小E1.7×104 N/C电场强度方向水平向左(3)微粒由A运动到B的速度vB0，微粒进入电场中的速度最小，由动能定理有mgLsin qELcos 0mv解得vA2.8 m/s即要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是2.8 m/s.7.答案：BC解析：­x图象的斜率大小表示电场强度的大小，由图可知：由AB，电场强度逐渐减小，该电场不是匀强电场，A错误；加速度a，C正确；由于A>B，所以电子在A点的电势能小于B点的电势能，B正确；从A到B，电势降低，所以电场线的方向从A指向B，电场力做负功，动能减小，则vA>vB，D错误8.答案：BC解析：由图象可知，电子从a到b做加速度减小的加速运动，所以ab之间电场方向向左，在b点时电子运动的加速度为零，则电场力为零，所以该点场强为零，过b点后电子做减速运动，加速度先增大后减小，所以电场的方向向右，电子离开b点后所受静电力先增大后减小，则Q1一定带正电，Q2一定带负电，且Q1的电荷量一定大于Q2的电荷量，b点的电势高于a点的电势9.答案：(1)13(2)32 J(3) J解析：(1)如图所示，带电小球在水平方向上受电场力的作用做初速度为零的匀加速运动，竖直方向上只受重力作用做竖直上抛运动，故从A到M和M到B的时间相等，则x1x213.(2)小球从A到M，水平方向上电场力做动W电6 J，则由能量守恒可知，小球运动到B点时的动能为EkBEk04W电32 J.(3)由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为F，重力为G，则有：由图可知，tan sin 则小球从A运动到B的过程中速度最小时速度一定与等效重力G垂直，故Ekminm(v0sin )2 J.10.答案：(1)4×103 s(2)(2×105 m,2 m)(3)4×103 m/s解析：(1)因为粒子初速度方向垂直于匀强电场，在电场中做类平抛运动，所以粒子通过电场区域的时间t4×103 s.(2)粒子在x轴方向先加速后减速，加速时的加速度a14 m/s2，减速时的加速度a22 m/s2，x轴方向上的位移xa12a12a222×105 m，因此粒子离开电场的位置坐标为(2×105 m，2 m)(3)粒子在x轴方向的速度vxa1a24×103 m/s.