高考物理一轮复习 分层规范快练25 带电粒子在电场中运动的综合问题 新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

分层规范快练(二十五)带电粒子在电场中运动的综合问题 双基过关练1如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b.不计空气阻力，则下列说法正确的是()A小球带负电B电场力跟重力平衡C小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减小D小球在运动过程中机械能守恒解析：由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动，所以重力与电场力的合力为0，电场力方向竖直向上，小球带正电，A错，B对；从ab，电场力做负功，电势能增大，C错；由于有电场力做功，机械能不守恒，D错答案：B22019·山东日照模拟图甲为两水平金属板，在两板间加上周期为T的交变电压u，电压u随时间t变化的图象如图乙所示质量为m、重力不计的带电粒子以初速度v0沿中线射入两板间，经时间T从两板间飞出下列关于粒子运动的描述错误的是()At0时入射的粒子，离开电场时偏离中线的距离最大BtT时入射的粒子，离开电场时偏离中线的距离最大C无论哪个时刻入射的粒子，离开电场时的速度方向都水平D无论哪个时刻入射的粒子，离开电场时的速度大小都相等解析：设U0为正时，粒子的加速度方向为正方向，t0时入射的粒子，在竖直方向先正方向匀加速，然后正方向匀减速到0，离开电场时偏离中线的距离最大，选项A正确；而tT时入射的粒子，在竖直方向先正方向匀加速，然后匀减速到0，再反向匀加速，反向匀减速到0，离开电场时偏离中线的距离为0，选项B错误；因粒子在电场中运动的时间等于电压变化的周期T，粒子在竖直方向上加速时间和减速时间必定相等，故所有粒子飞出电场时的竖直速度均为零，选项C、D正确；本题要求选择错误选项，故B符合题意答案：B3(多选)如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示，电子原来静止在左极板小孔处(不计电子的重力)，下列说法正确的是()A从t0时刻释放电子，电子始终向右运动，直到打到右极板上B从t0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C从t时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D从t时刻释放电子，电子必将打到左极板上解析：根据Ut图线可得到粒子运动的at图线，易知，从t0时刻释放电子，0向右加速，T向右减速，电子一直向右运动，选项A正确，B项错误；从t时刻释放电子，如果板间距离比较大，向右加速，T向右减速，TT向左加速，TT向左减速，如果板间距离较小，向右加速，T向右减速，可能已经撞到极板上，选项C正确，D错误答案：AC42019·长春质检(多选)如图所示，光滑绝缘斜面体ABC处于水平向右的匀强电场中，斜面AB的长度为0.5 m，倾角37°，带电荷量为q、质量为m的小球(可视为质点)以大小为2 m/s的速度v0沿斜面匀速上滑g取10 m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8.下列说法中正确的是()A小球在B点的电势能大于在A点的电势能B水平匀强电场的电场强度为C若电场强度变为原来的2倍，则小球运动的加速度大小为3 m/s2D若电场强度变为原来的一半，则小球运动到B点时的速度为初速度v0的一半解析：小球由A到B的过程中，电场力做正功，小球的电势能减小，选项A错误；因小球做匀速运动，由平衡条件知qEcosmgsin，所以电场强度E，选项B正确；电场强度变为原来的2倍后，则有q·2Ecosmgsinma，所以agsin6 m/s2，选项C错误；电场强度变为原来的一半后，则有mgsinq·cosma1，所以a13 m/s2，由vv22a1L，解得v1 m/s，选项 D正确答案：BD5如图所示，在E103 V/m的竖直匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道QPN与一水平绝缘轨道MN在N点平滑相接，半圆形轨道平面与电场线平行，其半径R40 cm，N为半圆形轨道最低点，P为QN圆弧的中点，一带负电q104 C的小滑块质量m10 g，与水平轨道间的动摩擦因数0.15，位于N点右侧1.5 m的M处，g取10 m/s2，求：(1)要使小滑块恰能运动到半圆形轨道的最高点Q，则小滑块应以多大的初速度v0向左运动？(2)这样运动的小滑块通过P点时对轨道的压力是多大？解析：(1)设小滑块恰能到达Q点时速度为v，由牛顿第二定律得mgqEm小滑块从开始运动至到达Q点过程中，由动能定理得mg·2RqE·2R(mgqE)xmv2mv联立解得：v07 m/s.(2)设小滑块到达P点时速度为v，则从开始运动至到达P点过程中，由动能定理得(mgqE)R(qEmg)xmv2mv又在P点时，由牛顿第二定律得FNm代入数据，解得：FN0.6 N由牛顿第三定律得，小滑块通过P点时对轨道的压力FNFN0.6 N.答案：(1)7 m/s(2)0.6 N技能提升练62019·河南八市模拟如图所示，倾角为30°的绝缘斜面AB长度为3l，BC长度为l，斜面上方BC间有沿斜面向上的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的小物块自A端左上方某处以初速度v0水平抛出，恰好在A点与斜面相切滑上斜面，沿斜面向下运动，经过C点但未能到达B点，在电场力作用下返回，最终恰好静止在A点，已知物块与斜面间的动摩擦因数为，不考虑运动过程中物块电荷量的变化，重力加速度为g，求：(1)物块平抛过程中的位移大小；(2)物块在电场中的电势能的最大增量解析：(1)物块落到斜面上A点时，速度方向与水平方向夹角为，设此时速度为v，则cos，竖直速度vyvsin，平抛过程中，水平位移xv0，竖直位移y，平抛的位移s，解得sl.(2)设物块沿斜面向下运动的最大位移为x，自物块从A点开始向下运动到再次返回A点，根据动能定理有2mgcos·x0mv2，解得x2l.物块位于最低点时，其电势能的变化量最大，即电势能的增量最大，物块自A点到最低点过程中，设电场力做功为W，根据动能定理有mgsin·xmgcos·xW0mv2，解得W2mgl，即物块电势能最大增量为2mgl.答案：(1)l(2)2mgl7.如图所示，绝缘的光滑水平桌面高为h1.25 m、长为s2 m，桌面上方有一个水平向左的匀强电场一个质量m2×103 kg、带电荷量q5.0×108 C的小物体自桌面的左端A点以初速度vA6 m/s向右滑行，离开桌子边缘B后，落在水平地面上C点已知C点与B点的水平距离x1 m，不计空气阻力，g取10 m/s2.(1)小物体离开桌子边缘B后经过多长时间落地？(2)匀强电场的电场强度E为多大？(3)为使小物体离开桌面边缘B后水平位移加倍，即x2x，某同学认为应使小物体带电荷量减半，你同意他的想法吗？试通过计算验证你的结论解析：(1)设小物体离开桌子边缘B点后经过时间t落地，则hgt2解得t0.5 s(2)设小物体离开桌子边缘B点时的速度为vB，则vB2 m/s根据动能定理得qEsmvmv解得E3.2×105 N/C(3)不同意要使水平射程加倍，必须使B点水平速度加倍，即vB2vB4 m/s根据动能定理得qEsmvmv解得vA4 m/svA所以说该同学认为应使小物体的带电荷量减半的想法是错误的答案：(1)0.5 s(2)3.2×105 N/S(3)略8如图甲所示，A、B为两块平行金属板，极板间电压为UAB1 125 V，板中央有小孔O和O.现有足够多的电子源源不断地从小孔O由静止进入A、B之间在B板右侧，平行金属板M、N长L14×102 m，板间距离d4×103 m，在距离M、N右侧边缘L20.1 m处有一荧光屏P，当M、N之间未加电压时电子沿M板的下边沿穿过，打在荧光屏上的O并发出荧光现给金属板M、N之间加一个如图乙所示的变化电压u1，在电压变化时，M板电势低于N板已知电子质量为me9.0×1031 kg，电量为e1.6×1019 C求：(1)每个电子从B板上的小孔O射出时的速度多大？(2)电子打在荧光屏上的范围是多少？解析：(1)电子经A、B两块金属板加速，有eUABmev得v0 m/s2×107 m/s.(2)电子通过极板的时间为t2×109 s，远小于电压变化的周期，故电子通过极板时可认为板间电压不变当u1U222.5 V时，电子经过M、N极板向下的偏移量最大，为y1··2××2 m2×103 my1<d，说明所有的电子都可以飞出M、N，此时电子射出极板后在竖直方向的速度大小为vy·× m/s2×106 m/s电子射出极板MN后到达荧光屏P的时间为t2 s5×109 s电子射出极板MN后到达荧光屏P的偏移量为y2vyt22×106×5×109 m0.01 m电子打在荧光屏P上的总偏移量为：yy1y20.012 m，方向竖直向下；打在荧光屏上的电子范围是：从O竖直向下00.012 m.答案：(1)2×107 m/s(2)从O竖直向下00.012 m