《全国版高考物理一轮复习第8章电场32带电粒子在电场中的综合问题能力训练》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全国版高考物理一轮复习第8章电场32带电粒子在电场中的综合问题能力训练（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、32 带电粒子在电场中的综合问题1(多选)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 J，在M点的动能为6 J，不计空气的阻力，则下列判断正确的是()A小球水平位移x1与x2的比值为13B小球水平位移x1与x2的比值为14C小球落到B点时的动能为32 JD小球从A点运动到B点的过程中最小动能为6 J答案AC解析小球在水平方向做初速度为零的匀加速运动，小球在竖直方向上升和下落的时间相同，由匀变速直线运动位移与时间的关系可知水平位移x1x213，A正确、B错误；设小球在M点时的
2、水平分速度为vx，则小球在B点时的水平分速度为2vx，根据题意有mv8 J，mv6 J，因而在B点时小球的动能为EkBmv(2vx)232 J，C正确；由题意知，小球受到的合外力为重力与电场力的合力，为恒力，小球在A点时，F合与速度之间的夹角为钝角，小球在M点时，速度与F合之间的夹角为锐角，即F合对小球先做负功再做正功，由动能定理知，小球从A到M过程中，动能先减小后增大，小球从M到B的过程中，合外力一直做正功，动能一直增大，故小球从A运动到B的过程中最小动能一定小于6 J，D错误。2.如图所示，地面上有水平向右的匀强电场，将一带电小球从电场中的A点以某一初速度射出，小球恰好能沿与水平方向成30
3、角的虚线由A向B做直线运动，不计空气阻力，下列说法正确的是()A小球带正电荷B小球受到的电场力与重力大小之比为21C小球从A运动到B的过程中电势能增加D小球从A运动到B的过程中电场力所做的功等于其动能的变化量答案C解析根据题意，受力分析如图所示。由于小球沿直线运动，则合力与速度在同一直线上，故小球受到的电场力水平向左，故小球带负电，A错误；由图可知：tan30，故小球受到的电场力与重力大小之比为3，B错误；由于小球从A到B电场力做负功，故电势能增加，C正确；根据动能定理可知：W电WGEk，D错误。3(2017浙江温州中学高三模拟)如图所示，地面上某个空间区域存在一这样的电场，水平虚线上方为场强
4、E1，方向竖直向下的匀强电场；虚线下方为场强E2，方向竖直向上的匀强电场。一个质量m，带电量q的小球从上方电场的A点由静止释放，结果刚好到达下方电场中与A关于虚线对称的B点，则下列结论正确的是()A在虚线上、下方的电场中，带电小球运动的加速度相同B带电小球在A、B两点电势能相等C若A、B高度差为h，则UABD两电场强度大小关系满足E22E1答案C解析A到虚线速度由零加速至v，由虚线到B速度v减为零，位移相同，根据v22ax，则加速度大小相等，方向相反，故A错误；对A到B的过程运用动能定理得，qUABmgh0，解得：UAB，知A、B的电势不等，则电势能不等，故B错误、C正确；在上方电场，根据牛顿
5、第二定律得：a1，在下方电场中，根据牛顿第二定律得，加速度大小为：a2，因为a1a2，解得：E2E1，故D错误。4如图所示，在竖直平面内一个带正电的小球质量为m，所带的电荷量为q，用一根长为L且不可伸长的绝缘轻细线系在一匀强电场中的O点。匀强电场的方向水平向右，分布的区域足够大。现将带正电小球从O点右方由水平位置A点无初速度释放，小球到达最低点B时速度恰好为零。(1)求匀强电场的电场强度E的大小；(2)若小球从O点的左方由水平位置C点无初速度释放，则小球到达最低点B所用的时间t是多少？(已知：OAOCL，重力加速度为g)答案(1)(2) 解析(1)对小球由A到B的过程，由动能定理得：mgLqE
6、L0所以E。(2)小球在C点时受电场力F电qEmg，重力mg，其合力大小Fmg，方向与水平方向成45指向右下方，释放后，将做匀加速直线运动，设加速度为a，到B点时的速度为vB，因为ag，运动距离为L，所以Lat2，所以t 。5如图所示，ABCDF为一绝缘光滑轨道，竖直放置在水平方向的匀强电场中，BCDF是半径为R的圆形轨道，已知电场强度为E，今有质量为m的带电小球在电场力作用下由静止从A点开始沿轨道运动，小球受到的电场力和重力大小相等，要使小球沿轨道做圆周运动，则A、B间的距离至少为多大？答案R解析要使小球在圆轨道上做圆周运动，小球在等效“最高”点不脱离圆环。这“最高”点并不是D点，可采用等效
7、重力场的方法进行求解。重力场和电场合成等效重力场，其方向为电场力和重力的合力方向，与竖直方向的夹角(如图所示)，其中D、B点为等效最高点和最低点。tan1，45，则等效重力加速度gg在等效重力场的“最高”点，小球刚好不掉下来时mgm，v 设A、B间距离至少为L，从A到等效重力场的“最高”点，由动能定理qE(LRsin45)mg(RRcos45)mv20LR。6如图1所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m0.2 kg，带电量为q2.0106 C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数0.1。从t0时刻开始，空间加上一个如图2所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场。(取水平向右
8、的方向为正方向，g取10 m/s2)求：(1)物块在前2 s内加速度的大小；(2)物块在前4 s内的位移大小；(3)23秒内电场力对小物块所做的功。答案(1)2 m/s2(2)8 m(3)9.8 J解析(1)02 s内：由牛顿第二定律：qE1mgma1得物块加速度a12 m/s2。(2)02 s内的位移x1a1t4 m2 s末的速度为v2a1t14 m/s24 s内物块加速度a22 m/s224 s内的位移：x2v2ta2t24 m所以前4 s内位移大小：xx1x28 m。(3)4 s末的速度为v40，因此小物块做周期为4 s的加速和减速运动，第22 s末的速度与第2 s末的速度相等，为v22
9、4 m/s，第23 s末的速度v23v22a2t2 m/s (t1 s)所求位移为xx1 t47 m23秒内，设电场力对小物块所做的功为W，由动能定理：Wmgxmv0求得W9.8 J。7如图，O、A、B为同一竖直平面内的三个点，OB沿竖直方向，BOA60，OBOA，将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出，小球在运动过程中恰好通过A点。使此小球带电，电荷量为q(q0)，同时加一匀强电场，场强方向与OAB所在平面平行。现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过了A点，到达A点时的动能是初动能的3倍；若该小球从O点以同样的初动能水平向左抛出，恰好通过B点，且到达B点时的动
10、能为初动能的6倍，重力加速度大小为g。求：(1)无电场时，小球到达A点时的动能与初动能的比值；(2)小球由OA和由OB电势能的变化量的比值。答案(1)(2)解析(1)设小球的初速度为v0，初动能为Ek0，从O点运动到A点的时间为t，令OAd，则OBd，根据平抛运动的规律有dsin60v0tdcos60gt2又Ek0mv由式得Ek0mgd设小球到达A点时的动能为EkA，则EkAEk0mgdcos60由式得。(2)加电场后，小球从O点到A点和B点，高度分别降低了和，设电势能分别减小EpA和EpB，由能量守恒及式得EpA3Ek0Ek0mgdEk0EpB6Ek0Ek0mgdEk0。8.(2014海南高
11、考)如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d；在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动。重力加速度为g。粒子运动的加速度为()A.g B.g C.g D.g答案A解析电容器的两极板与电源相连，可知极板间电压恒定，有金属板存在时，板间电场强度为E1，此时带电粒子静止，可知mgqE1，把金属板从电容器中抽出后，板间电场强度为E2，此时粒子加速度为a，联立可得ag，A正确。9.(2015天津高考)(多选)如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电
12、场E1，之后从中线进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上，整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么()A偏转电场E2对三种粒子做功一样多B三种粒子打到屏上时的速度一样大C三种粒子运动到屏上所用时间相同D三种粒子一定打到屏上的同一位置答案AD解析设加速电场两板间距离为d，则qE1dmv，粒子在偏转电场中偏转，设侧移量为y，偏转电场两板的长度为L，则y2，在偏转电场中偏转电场对粒子做的功WqE2y，由于三种粒子的电荷量相等，因此偏转电场对三种粒子做的功相等，A正确；三种粒子射出偏转电场时的速度v满足qE1dqE2ymv2，由于质量不同，因此速度v大小不同，B错误；三种粒子
13、运动到屏上的时间tt1t2x，x为加速电场右极板到屏的距离，由于质量不同，因此运动时间不同，C错误；由于粒子从同一位置射出偏转电场，射出电场时的速度的反向延长线均交于偏转电场中线的中点，因此粒子会打在屏上同一位置，D正确。10(2015山东高考)(多选)如图甲所示，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示。t0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在0T时间内运动的描述，正确的是()A末速度大小为v0 B末速度沿水平方向C重力势能减少了mgd D克服电
14、场力做功为mgd答案BC解析0微粒做匀速直线运动，则E0qmg。没有电场作用，微粒做平抛运动，竖直方向上ag。T，由于电场作用，F2E0qmgmgma，ag，方向竖直向上。由于两段时间相等，故到达金属板边缘时，微粒速度仍为v0，方向水平，A错误、B正确；从微粒进入金属板间到离开，重力做功mg，重力势能减少mgd，C正确；由动能定理知WGW电0，W电mgd，D错误。11(2017河南洛阳期中)从地面斜向上抛出一个质量为m的小球，当小球到达最高点时，小球具有的动能与势能之比是916，选地面为重力势能参考面，不计空气阻力，现在此空间加上一个平行于小球运动平面的水平电场，以相同的初速度抛出带正电荷量为q的小球，小球到达最高点时的动能与抛出时动能相等。已知重力加速度大小为g，试求：(1)无电场时，小球升到最高点的时间；(2)后来所加电场的场强大小。答案(1)(2)或解析(1)无电场时，当小球到达最高点时，小球具有的动能与势能之比是916，将小球的运动分解为水平方向和竖直方向，则由v2gh，得mvmgh所以有mvmv916解得初始抛出时vxvy34所以竖直方向的初速度为vyv0水平初速度vxv0竖直方向做匀减速运动vygt，解得t。(2)设后来加上的电场强度大小为E，小球到达最高点时的动能与刚抛出时的动能相等，若电场力的方向与小球初速
