高考物理二轮复习 专题突破练8 电场 带电粒子在电场中的运动-人教版高三全册物理试题.doc

专题突破练8电场带电粒子在电场中的运动(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(共12小题,每小题7分,共84分。在每小题给出的四个选项中,第19小题只有一个选项符合题目要求,第1012小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得7分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.下列关于电场的说法正确的是()A.由E=知,若q减半,则该处电场强度为原来的2倍B.由E=k知,E与Q成正比,而与r2成反比C.由E=k知,在以Q为球心,以r为半径的球面上,各处电场强度均相同D.电场中某点电场强度方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向答案 B解析 电场中某点的电场强度大小与试探电荷的电量无关,故选项A错误;由E=k知,E与Q成正比,而与r2成反比,选项B正确;由E=k知,在以Q为球心,r为半径的球面上,各处电场强度大小均相同,但是方向不同,选项C错误;电场中某点电场强度方向就是该点所放正电荷受到的电场力的方向,选项D错误。2.(2017山东枣庄模拟)一个正点电荷Q静止在正方形的一个顶点上,另一个带电粒子q射入该区域时,仅受电场力的作用,恰好能依次经过正方形的另外三个顶点a、b、c,如图所示,则有()A.质点由a到c电势能先减小后增大B.质点在a、b、c三处的加速度大小之比是121C.a、b、c三点电势高低及电场强度大小的关系是a=c>b,Ea=Ec=2EbD.若改变带电质点q在a处的速度大小和方向,则质点q可能做类平抛运动答案 C解析 电荷受到的合力指向轨道的内侧,根据轨迹弯曲方向判断出粒子与固定在O点的电荷是异种电荷,它们之间存在引力,所以质点由a到b电场力做负功,电势能增加,由b到c电场力做正功,电势能减小,即质点由a到c电势能先增大后减小,故A错误;由图可知,ra=rc=rb,由库仑定律:F=k可得FaFbFc=212,由a=可知,加速度之比应为212,故B错误;根据点电荷的电场线的特点,Q与a、c距离相等,都小于b,故b点的电势低于a、c两点的电势,由E=k可知,Ea=Ec=2Eb;故C正确;由点电荷电场分布可知,带电粒子a、b、c三个点受到的电场力大小不相等,所以不可能其经过a、b、c三点做类平抛运动,故D错误。3.(2017湖南株洲模拟)如图所示,R是一个定值电阻,A、B为水平正对放置的两块平行金属板,两板间带电微粒P处于静止状态,则下列说法正确的是()A.若增大A、B两金属板的间距,则有向右的电流通过电阻RB.若增大A、B两金属板的间距,P将向上运动C.若紧贴A板内侧插入一块一定厚度的金属片,P将向上运动D.若紧贴B板内侧插入一块一定厚度的陶瓷片,P将向上运动答案 C解析 由于两极板和电源相连,则两极板间的电压恒定,若增大A、B两金属板的间距,根据公式C=可知,电容减小,根据公式C=以及电容减小,电压不变可得电容器两极板上所带电荷量减小,故电容器放电,R中有向左的电流,A错误;由于两极板间的电压不变,若增大A、B两金属板的间距,根据公式E=可得两极板间的电场强度减小,电场力小于重力,微粒P将向下运动,B错误;若紧贴A板内侧插入一块一定厚度的金属片,相当于两极板间的距离减小,电场强度增大,则微粒P受到的电场力大于重力,P向上运动,C正确;若紧贴B板内侧插入一块一定厚度的陶瓷片,相当于r增大,两极板间的电场强度恒定不变,所以微粒P受到的电场力不变,P仍静止,D错误。故选C。4.(2017湖南常德模拟)在空间某区域存在一电场,x轴上各点电势随位置变化情况如图所示。-x1x1之间为曲线,且关于纵轴对称,其余均为直线,也关于纵轴对称。下列关于该电场的论述正确的是()A.图中A点对应的电场强度大于B点对应的电场强度B.图中A点对应的电势大于B点对应的电势C.一个带正电的粒子在x1点的电势能等于在-x1点的电势能D.一个带正电的粒子在-x1点的电势能大于在-x2点的电势能答案 C解析 -x图象的斜率大小等于电场强度,所以B点对应的电场强度大于A点对应电场强度,故A错误;由图易知A点对应的电势小于B点对应电势,故B错误;由图可知,场强方向均指向O点,根据对称性可知,一个带正电的粒子在x1点的电势能等于在-x1点的电势能,故C正确;由于电场线指向O点,则正电荷由-x1到-x2的过程中电场力做负功,故电势能增加,故带正电的粒子在-x1点的电势能小于在-x2的电势能,故D错误。5.(2017广东广州模拟)如图所示,带电粒子由静止开始,经电压为U1的加速电场加速后,垂直电场方向进入电压为U2的平行板电容器,经偏转落在下板的中间位置。为使同样的带电粒子,从同样的初始位置由静止加速、偏转后能穿出平行板电容器,下列措施可行的是()A.保持U2和平行板间距不变,减小U1B.保持U1和平行板间距不变,增大U2C.保持U1、U2和下板位置不变,向下平移上板D.保持U1、U2和下板位置不变,向上平移上板答案 D解析 粒子在电场中加速U1q=,在偏转电场中x=v0t,y=t2,解得x2=。保持U2和平行板间距不变,减小U1则x会减小,选项A错误;保持U1和平行板间距不变,增大U2,则x减小,选项B错误;保持U1、U2和下板位置不变,向下平移上板,则d减小,x减小,选项C错误;保持U1、U2和下板位置不变,向上平移上板,则x变大,故选项D正确。6.(2017河南中原名校联考)如图所示,真空中某一点电荷Q在周围产生的电场,a、b分别是该电场中的两点,其中a点的电场强度大小为Ea,方向与a、b连线成120°角;b点的电场强度大小为Eb,方向与a、b连线成150°角,一带负电的检验电荷q在场中由a运动到b,则()A.点电荷Q是负电荷B.a、b两点的电场强度大小EaEb=31C.在a、b两点受到的电场力大小之比EaEb=13D.在a、b两点具有的电势能的大小关系为Epa>Epb答案 B解析 将两条电场线反向延长后相交于一点,即为点电荷Q的位置,根据a、b的电场强度方向可知,点电荷带正电,A错误;设a、b两点到Q的距离分别为ra和rb,由几何知识得到,rb=ra,根据公式E=得到Ea=3Eb,故B正确、C错误;因为b点距离正电荷Q远,所以a>b,根据电势能Ep=q,带负电的检验电荷q在电场中a、b点的电势能Epa<Epb,D错误。7.(2017黑龙江哈尔滨模拟)如图所示,1、2、3为匀强电场中的三个竖直等势面且U12=U23。一带电粒子从a点进入,其轨迹与等势面交点依次为a、b、c,若不计重力影响,则()A.粒子运动过程中,电场力做正功,电势能减小B.若带电粒子带负电,则受到的电场力方向竖直向下C.若带电粒子带正电,则电场强度方向一定水平向左D.1、2、3三个等势面的电势的关系是2=1+3答案 A解析 由运动轨迹可知,电场力水平向右,则电场力做正功,电势能减小,选项A正确;无论带电粒子带正电还是负电,受到的电场力方向都是水平向右,选项B、C错误;匀强电场中1、2、3三个等势面均匀分布,故电势的关系是2=(1+3),选项D错误。8.(2017湖南衡阳模拟)如图所示,一均匀带电+Q细棒,在过中点c垂直于细棒的直线上有a、b、d三点,且ab=bc=cd=L,在a点处有一电荷量为+的固定点电荷。已知b点处的电场强度为零,则d点处电场强度的大小为(k为静电力常量)()A.kB.kC.kD.k答案 A解析 电荷量为q的点电荷在b处产生电场强度为E=,方向向右。在b点处的场强为零,根据电场的叠加原理可知细棍与q在b处产生电场强度大小相等,方向相反,则知细棍在b处产生的电场强度大小为E'=,方向向左。根据对称性可知细棍在d处产生的电场强度大小为,方向向右;而电荷量为q的点电荷在d处产生电场强度为E=,方向向右;所以d点处电场强度的大小为Ed=E+E'=,方向向右,故选A。9.如图所示,空间有一正三棱锥OABC,点A'、B'、C'分别是三条棱的中点。现在顶点O处固定一正点电荷,下列说法正确的是()A.A'、B'、C'三点的电场强度相同B.ABC所在平面为等势面C.将一正试探电荷从A'点沿直线A'B'移到B',静电力对该试探电荷先做正功后做负功D.若A'点的电势为A',A点的电势为A,则AA'连线中点D处的电势D一定小于导学号88904149答案 D解析 因为A'、B'、C'三点离顶点O处的正电荷的距离相等,故三点处的场强大小均相等,但其方向不同,故A错误;由于ABC所在平面上各点到O点的距离不一定都相等,由等势面的概念可知,ABC所在平面不是等势面,故B错误;由电势的概念可知,沿直线A'B'的电势变化为先增大后减小,所以当在此直线上从A'到B'移动正电荷时,电场力对该正电荷先做负功后做正功,故C错误;因为UA'D=EA'D·A'D,UDA=EDA·,由点电荷的场强关系可知EA'D>EDA,又因为,所以有UA'D>UDA,即A'-D>D-A,整理可得D<,故D正确。10.(2017广东茂名模拟)如图所示,ABP为等边三角形,在A、B两点分别放上一个点电荷,P处的合电场强度方向如图中箭头所示,与PB连线的夹角为30°,下列说法正确的是()A.A处点电荷为正电荷,B处点电荷为负电荷B.两电荷的电荷量|qA|>|qB|C.两电荷在P点产生的电场强度大小EA>EBD.从P点沿着AB中垂线向外移动正电荷,电场力做负功答案 AD解析 由P点的合电场强度的方向可知,A处点电荷为正电荷,B处点电荷为负电荷,选项A正确;如图所示,根据几何关系可知EA<EB,根据E=k可知r相同,则|qA|<|qB|,选项B、C错误;从P点沿着AB中垂线向外移动正电荷,电场力的方向与位移方向的夹角大小90°,故电场力做负功,选项D正确。11.(2017江西南昌模拟)电子束焊接机中的电子枪如图所示,K为阴极,A为阳极,阴极和阳极之间的电场线如图中虚线所示,A上有一小孔,阴极发射的电子在阴极和阳极间电场作用下聚集成一细束,以极高的速率穿过阳极上的小孔,射到被焊接的金属上,使两块金属熔化而焊接到一起,不考虑电子重力,下列说法正确的是()A.A点的电势高于K点的电势B.电子克服电场力做功C.电子的电势能不断增加D.电子动能不断增加导学号88904150答案 AD解析 在电场中,沿着电场线电势越来越低,因此A点电势比K点电势高,A正确;电子受力的方向与电场线的方向相反,因此在运动过程中,电场力对电子做正功,电势能减小,B、C错误;根据动能定理,在运动过程中,只有电场力做正功,电子的动能增加,D正确。12.(2017陕西西安长安模拟)如图甲所示平行金属板A、B之间距离为6 cm,两板间电场强度随时间按图乙规律变化,设电场强度垂直金属板由A指向B为正,周期T=8×10-5 s。某带正电的粒子,电荷量为8.0×10-19 C,质量为1.6×10-26 kg,于某时刻在两板间中点处由静止释放(不计粒子重力,粒子与金属板碰撞后即不再运动),则()A.若粒子于t=0时释放,则一定能运动到B板B.若粒子于t=时释放,则一定能运动到B板C.若粒子于t=时释放,则一定能运动到A板D.若粒子于t=时释放,则一定能运动到A板导学号88904151答案 AD解析 粒子在板间运动的加速度a= m/s2=108 m/s2,在T时间内粒子的位移x1=a()2=×108×(4×10-5)2 m=8×10-2 m=8 cm,因x1>=3 cm,故若粒子于t=0时释放,则一定能运动到B板。若粒子于t=时释放,则粒子一定能运动到A板,选项B错误,A正确;若粒子于t=时释放,在的时间内粒子向B板加速,位移为x2=a()2=×108×(2×10-5)2 m=2×10-2 m=2 cm,在的时间内粒子向B板减速,位移为x3=x2=2 cm,故在T的时间内已经到达了B板,选项C错误;若粒子于t=时释放,则在的时间内粒子向B板加速,位移为x2'=a()2=×108×(10-5)2 m=0.5×10-2 m=0.5 cm,在的时间内粒子向B板减速,位移为x3'=x2'=0.5 cm,在T的时间内粒子向A板加速,位移为x2=a()2=×108×(3×10-5)2 m=4.5×10-2 m=4.5 cm,因4.5 cm-2×0.5 cm=3.5 cm>3 cm,故粒子能到达A板,选项D正确。二、计算题(本题共1个小题,共16分)13.(2017黑龙江哈尔滨模拟)如图甲所示,热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计,电子发射装置的加速电压为U0,电容器板长l=10 cm,板间距离d=10 cm,下极板接地,电容器右端到荧光屏的距离也是l=10 cm,在电容器两极板间接一交变电压,上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示。(每个电子穿过平行板的时间都极短,可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的)求:(1)在t=0.06 s时刻射入电容器的电子,电子打在荧光屏上的何处;(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长?答案 (1)Y=13.5 cm(2)30 cm解析 (1)设电子经电压U0加速后的速度为v,根据动能定理得eU0=mv2设偏转电场的场强为E,则有E=设电子经时间t通过偏转电场,偏离轴线的侧向位移为y,则有在中心轴线方向上t=在轴线侧向有a=,y=at2=设电子通过偏转电场过程中产生的侧向速度为vy,偏转角为,则电子通过偏转电场时有vy=attan =电子在荧光屏上偏离O点的距离为Y=y+Ltan =+L)=+L)由题图知t=0.06 s时刻U=1.8U0,代入数据解得Y=13.5 cm。(2)由题知电子偏移量y的最大值为d,所以当偏转电压超过2U0时,电子无法打不到荧光屏上。当y=d时,Y=l所以荧光屏上电子能打到的区间长为2Y=3l=30 cm。