2019高考物理二轮复习 第一部分 专题三 电场与磁场 专题强化练（八）电场及带电粒子在电场中的运动

专题强化练(八) 电场及带电粒子在电场中的运动考点1电场力的性质1.(多选)如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，以O点为圆心，以r为半径作一圆，在O点固定一电荷量为Q的点电荷，a、b、c、d为相互垂直的两条直径和圆周的交点当把一检验电荷q放在d点时，该检验电荷恰好平衡，不计重力则下列说法正确的是()A该匀强电场的电场强度E的大小为k，方向沿db方向B检验电荷q放在点c时，受力Fc的大小为kC检验电荷q放在点b时，受力Fb的方向沿db方向D把检验电荷q从a沿圆弧移到b，电场力不做功解析：对检验电荷受力分析如图所示，由题意可知，F1k，F2qE，由F1F2，即qEk，解得Ek，匀强电场方向沿db方向，A项正确；由图知，检验电荷q放在c点时，EcEk，所以FcqEck，B项错误；由图知，检验电荷q放在b点时，EbE3E2E2k，所以FbqEb2k，方向沿db方向，C项正确；把检验电荷q从a沿圆弧移到b，其所受Q的电场力不做功，所受匀强电场的电场力做功，D项错误答案：AC2.如图所示，直角坐标系中x轴上在xr处固定有带电荷量为9Q的正点电荷，在xr处固定有带电荷量为Q的负点电荷，y轴上a、b两点的坐标分别为yar和ybr、c、d、e点都在x轴上，d点的坐标为xd2r，rxcEeBa、b两点的电势相等Cd点场强为零Da、b两点的场强相同解析：cd点间距与de点间距相等，根据电场线的分布情况知，c处电场线密，场强大，故A正确；由电场分布的对称性可知，a、b两点的电势相等，故B正确；9Q在d点产生的场强大小E1kk，方向水平向右，Q在d点产生的场强大小E2k，方向水平向左，所以由电场的叠加原理可知，d点场强为零，故C正确；根据电场线分布的对称性可知，a、b两点场强的大小相等，但方向不同，则a、b两点的场强不相同，故D错误答案：D3.如图所示，梯形abdc位于某匀强电场所在平面内，两底角分别为60、30，cd2ab4 cm，已知a、b两点的电势分别为4 V、0，将电荷量q1.6103C的正电荷由a点移动到c点，克服电场力做功6.4103J，则下列关于电场强度的说法中正确的是 ()A垂直ab向上，大小为400 V/mB垂直bd斜向上，大小为400 V/mC平行ca斜向上，大小为200 V/mD平行bd斜向上，大小为200 V/m解析：由WqU知UacV4 V，而a4 V，所以c8 V，过b点作beac交cd于e，因在匀强电场中，任意两条平行线上距离相等的两点间电势差相等，所以UabUce，即e4 V，又因cd2ab，所以Ucd2Uab，即d0，所以bd为一条等势线，又由几何关系知ebbd，由电场线与等势线的关系知电场强度必垂直bd斜向上，大小为EV/m400 V/m，B项正确答案：B考点2电场能的性质4(多选)(2016海南卷)如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点不计重力下列说法正确的是()AM带负电荷，N带正电荷BM在b点的动能小于它在a点的动能CN在d点的电势能等于它在e点的电势能DN在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功解析：做曲线运动的物体一定受到指向轨迹内侧的合外力，故M带负电荷、N带正电荷，选项A正确；对M根据WabUab(q)0，知N在从c点运动到d点的过程中电场力做正功，选项D错误答案：ABC5(多选)(2018桂林、崇左联考)图示为某电场中等势面的分布图，各等势面的电势值图中已标出下列说法正确的是()AA点的电场强度比B点的大B中心轴线上各点的电场强度方向向左C电子由A点移至B点克服电场力做功0.17 eVD电子在A点的电势能比B点的小解析：点A与点B相比较，点A附近等势面密集而且相邻等势面的电势差较大，故A点电场强度大于B点电场强度，故A正确；电场线与等势面垂直且从高电势指向低电势，故中心轴线上电场强度方向向左，故B正确；电子由A点移至B点电场力做功WABqUAB(e)(0.8 V0.97 V)0.17 eV，电子由A点移至B点电场力做正功0.17 eV，故C错误；电子带负电荷，在电势低的点电势能大，由于A点的电势小于B点的电势，故电子在A点的电势能比B点的大，故D错误答案：AB6(多选)(2018长郡中学质检)两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线的中垂线上有A、B、C三点，如图所示一个电荷量为2 C、质量为1 kg的小物块从该水平面内的C点静止释放，其运动的vt图象如图所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)则下列说法正确的是()AB为中垂线上电场强度最大的点，其电场强度E1 V/mB由C到A的过程中，物块的电势能先减小后变大C由C到A的过程中，电势逐渐升高DA、B两点电势差UAB5 V解析：由vt图象的斜率等于加速度可得，物块在B点的加速度最大为am/s22 m/s2，所受的电场力最大为Fma12 N2 N，则电场强度的最大值为E1 N/C，选项A正确；由vt图象可得，由C到A的过程中，物块一直加速，电场力一直做正功，物块的电势能一直减小，选项B错误；两个等量的正电荷，其连接中垂线上电场强度方向由O点沿中垂线指向外侧，所以由C点到A点的过程中，电势逐渐减小，选项C错误；物块在A、B两点的速度分别为vA6 m/s，vB4 m/s，根据动能定理得qUABmvmv1(4262)J10 J，得UAB5 V，选项D正确答案：AD考点3平行板块电容器7.某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动在P、Q间距增大过程中()AP、Q构成的电容器的电容增大BM点的电势比N点的高CM点的电势比N点的低DP上电荷量保持不变解析：电容式话筒与电源串联，电压保持不变在P、Q间距增大过程中，根据电容决定式C得，电容减小，又根据电容定义式C得，电容器所带电荷量减少，电容器的放电电流通过R的方向由M到N，所以M点的电势比N点的高故A、C、D错误，B正确答案：B8(2016天津卷)如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()A增大，E增大B增大，Ep不变C减小，Ep增大 D减小，E不变解析：由题意可知平行板电容器的带电荷量Q不变，当下极板不动，上极板向下移动一段距离时，两极板间距d减小，则电容C变大，由U可知U变小，则静电计指针的偏角减小又因为两板间电场强度E，Q、S不变，则E不变因为E不变，则点电荷从P点移动到下极板(电势为零)电场力做功不变，电势能的变化相同，则点电荷在P点的电势能Ep不变，故只有选项D正确答案：D9(2017江苏卷)如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点由O点静止释放的电子恰好能运动到P点现将C板向右平移到P点，则由O点静止释放的电子()A运动到P点返回B运动到P和P点之间返回C运动到P点返回D穿过P点解析：电子在A、B板间的电场中加速运动，在B、C板间的电场中减速运动，设A、B板间的电压为U，B、C板间的电场强度为E，M、P两点间的距离为d，则有eUeEd0，若将C板向右平移到P点，B、C两板所带电荷量不变，由E可知，C板向右平移到P时，B、C两板间的电场强度不变，由此可以判断，电子在A、B板间加速运动后，在B、C板间减速运动，到达P点时速度为零，然后返回，A项正确，B、C、D项错误答案：A考点4带电粒子在电场中运动10.如图所示，平行板电容器与恒压电源连接，电子以速度v0垂直于电场线方向射入并穿过平行板间的电场，若仅使电容器上极板上移，设电容器极板上所带电荷量为Q，电子穿出平行板时在垂直于板面方向偏移的距离为y，以下说法正确的是()AQ减少，y不变BQ减少，y减小CQ增大，y减小 DQ增大，y增大解析：上极板上移，两极间距增大，电容器电容减小，板间电场强度减小，由QCU可知，Q减小，C、D均错误；由y可知，因E减小，电子偏转距离y减小故B正确，A错误答案：B11(2018银川一中检测)如图所示，光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形，固定在竖直面内，管口B、C的连线是水平直径现有一质量为m带正电的小球(可视为质点)从B点正上方的A点自由下落，A、B两点间距离为4R.从小球进入管口开始，整个空间突然加一匀强电场，小球所受电场力竖直向上的分力大小与重力大小相等，结果小球从管口C处脱离圆管后，其运动轨迹经过A点，设小球运动过程中带电荷量没有改变，重力加速度为g，求：(1)小球到达B点的速度大小；(2)小球受到的电场力的大小；(3)小球经过管口C处时对圆管的压力解析：(1)小球从开始自由下落到到达管口B的过程中机械能守恒，故有：mg4Rmv，到达B点时速度大小为vB2.(2)设电场力的竖直分力为Fy，水平分力为Fx，则Fymg(方向竖直向上)，小球从B运动到C的过程中，由动能定理得Fx2Rmvmv.小球从管口C处脱离圆管后，做类平抛运动，其轨迹经过A点，有y4RvCt.x2Raxt2t2，联立解得：Fxmg.电场力的大小为：qEmg.(3)由(2)中易得vC2，小球经过管口C处时，向心力由Fx和圆管的弹力N提供，设弹力N的方向向左，则FxNm，解得：N3mg(方向水平向左)根据牛顿第三定律可知，小球经过管口C处时对圆管的压力为NN3mg，方向水平向右答案：(1)2(2)mg(3)3mg，方向水平向右12(2018临沂质检)如图所示，虚线MN左侧有一场强为E1E的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E22E的匀强电场，在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E2平行的屏现将一电子(电荷量为e，质量为m)无初速度地放入电场E1中的A点，A与虚线MN的间距为，最后电子打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O，求：(1)电子从释放到打到屏上所用的时间；(2)电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角的正切值tan ；(3)电子打到屏上的点P到点O的距离x.解析：(1)电子在电场E1中做初速度为零的匀加速直线运动，设加速度为a1，时间为t1，由牛顿第二定律和运动学公式得：a1，a1t，v1a1t1，t2，运动的总时间为tt1t23.(2)设电子射出电场E2时沿平行电场线方向的速度为vy，根据牛顿第二定律得，电子在电场中的加速度为a2，t3，vya2t3，tan ，解得：tan 2.(3)如图，设电子在电场中的偏转距离为x1x1a2t，tan ，解得：xx1x23L.答案：(1)3(2)2(3)3L8