2022年高三物理第一轮复习 限时规范专题练 5 带电粒子在复合场中运动

2022年高三物理第一轮复习 限时规范专题练 5 带电粒子在复合场中运动一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分)1. 如图所示，平行板电容器与电源相连，下极板接地。一带电油滴位于两极板的中心P点且恰好处于静止状态，现将平行板电容器上极板迅速向下移动一些，则下列说法中正确的是()A. 带电油滴仍将保持静止状态B. 带电油滴将向上做匀加速直线运动C. 带电油滴将向下做匀加速直线运动D. 带电油滴到达极板前电势能增大解析：设原来两极板间距为d，两极板的电势差为U，带电油滴处于静止状态，则qmg。由于电容器始终与电源相连，两极板的电势差U保持不变，将平行板电容器上极板迅速向下移动一些，板间距离d减小，此时的电场力大于重力，则带电油滴将向上做匀加速直线运动，A、C两项错误，B项正确；油滴向上做初速度为零的匀加速直线运动，此过程中电场力做正功，油滴的电势能不断减小，D项错误。答案：B2. 如图所示，在某一真空中，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动。那么()A. 微粒带正、负电荷都有可能B. 微粒做匀减速直线运动C. 微粒做匀速直线运动D. 微粒做匀加速直线运动解析：微粒做直线运动的条件是速度方向和合外力的方向在同一条直线上，只有微粒受到水平向左的电场力才能使得合力方向与速度方向相反且在同一条直线上，由此可知微粒所受的电场力的方向与场强方向相反，则微粒必带负电，且运动过程中微粒做匀减速直线运动，故B正确。答案：B3. xx安徽合肥联考如图所示，六面体真空盒置于水平面上，它的ABCD面与EFGH面为金属板，其他面为绝缘材料。ABCD面带正电，EFGH面带负电。从小孔P沿水平方向以相同速度射入三个质量相同的带正电液滴A、B、C，最后分别落在1、2、3三点。则下列说法正确的是()A. 三个液滴在真空盒中都做平抛运动B. 三个液滴的运动时间不一定相同C. 三个液滴落到底板时的速率相同D. 液滴C所带电荷量最多解析：三个液滴具有相同的水平初速度，但除了受重力以外，还受水平方向的电场力作用，不是平抛运动，选项A错误；在竖直方向上三个液滴都做自由落体运动，下落高度又相同，运动时间必相同，选项B错误；在相同的运动时间内，液滴C水平位移最大，说明它在水平方向的加速度最大，它受到的电场力最大，故它所带电荷量也最多，选项D正确；因为电场力对液滴C做功最多，它落到底板时的速率最大，选项C错误。答案：D4. (多选)如图，水平放置的三块带孔的平行金属板与一个直流电源相连，一个带正电的液滴从A板上方M点处由静止释放，不计空气阻力，设液滴电荷量不变。从释放到到达B板小孔处为过程，在BC之间运动为过程，则()A. 液滴一定能从C板小孔中穿出B. 过程中一定是重力势能向电势能和动能转化C. 过程和过程系统机械能变化量大小相等D. 过程中一定是重力势能向电势能和动能转化解析：设MC之间的高度为H，A、B之间的电势差为U，则可得B、C之间的电势差为U，M到C板小孔由动能定理可得：mgHqUqUmv2，可得v，A正确；从A板小孔运动到B板小孔的过程中电势能减少，所以过程中重力势能和电势能向动能转化，B错误；由功能关系可得机械能的变化量取决于除重力以外的力所做的功，即电场力所做的功，在过程和过程中电场力做功分别为qU和qU，电势能分别减少和增加qU，C正确；对于过程，重力势能减少，电势能增加，动能变化未知，D错误。答案：AC5. xx宿州测试如图所示竖直放置的两个平行金属板间存在匀强电场，与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止释放，Q小球从两板正中央由静止释放，两小球最终都能运动到右极板上的同一位置，则从释放到运动到右极板的过程中它们的()A. 运动时间tPtQB. 电势能减少量之比EPEQ21C. 电荷量之比qPqQ21D. 动能增加量之比EkPEkQ41解析：两球均受重力、恒定的电场力作用，做匀加速直线运动，按运动的分解，竖直方向是重力作用下的自由落体运动，二者下降位移相同，运动时间相等，A错误；水平方向是电场力作用下的初速度为0的匀加速直线运动，位移之比xPxQ21，由公式xt2得它们的电荷量之比qPqQ21，C正确；又EPqPU，EQqQ，故EPEQ41，B错误；动能增加量EkPEPmgh，EkQEQmgh，故EkPEkQ41，D错误。答案：C6. (多选)一个质量为m、电荷量为q的小球以初速度v0水平抛出，在小球经过的竖直平面内，存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区，两区域相互间隔、竖直高度相等，电场区水平方向无限长，已知每一电场区的场强大小相等、方向均竖直向上，不计空气阻力，下列说法正确的是()A. 小球在水平方向一直做匀速直线运动B. 若场强大小等于，则小球经过每一电场区的时间均相同C. 若场强大小等于，则小球经过每一无电场区的时间均相同D. 无论场强大小如何，小球通过所有无电场区的时间均相同解析：由于水平方向不受外力，A对；若mgqE，则小球在电场内竖直方向做匀速运动，由于经过无电场区一次就加速一次，则经电场区的时间越来越短，BD错；C选项中小球在竖直方向先加速后以同样大小加速度减速，周期性地向下运动，C对。答案：AC7. 如图所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地。P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球。P板与b板用导线相连，Q板接地。开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度。现在通过调节a、b间的距离，使悬线的偏角变大，则在调节的过程中下列说法中正确的是()A. a、b间的距离在增大 B. 电容器C的带电荷量在增大C. a、b两极板间的电势差减小 D. a、b两极板间的电场强度在增大解析：在调节a、b间的距离时悬线的偏角变大，说明P板上的带电荷量在增大，因而电容器C的带电荷量在减小，同时也表明电容器C的电容减小了，故a、b间的距离在增大，所以A正确、B错误；因为a板接地，在a、b间的距离增大的过程中，a板电势不变，所以a、b两板间的电势差增大，故C错误；因为a、b两板间的电场强度E，U，C，故a、b两板间的电场强度随电容器C的带电荷量的减小而减小，所以D错误。答案：A8. xx杭州模拟(多选)如图所示为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点。在这一运动过程中克服重力做的功为2.0 J，电场力做的功为1.5 J。则下列说法正确的是()A. 粒子带负电B. 粒子在A点的电势能比在B点少1.5 JC. 粒子在A点的动能比在B点多0.5 JD. 粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J解析：从粒子的运动轨迹可以看出，粒子所受的电场力方向与场强方向相同，粒子带正电，A错误；粒子从A点运动到B点，电场力做功1.5 J，说明电势能减少1.5 J，B错误；对粒子应用动能定理得：W电W重EkBEkA，代入数据解得EkBEkA1.5 J2.0 J0.5 J，C正确；粒子机械能的变化量等于除重力外其他力做的功，电场力做功1.5 J，则粒子的机械能增加1.5 J，D正确。答案：CD9. (多选)如图所示，质量为m带电荷量为q的带电微粒，以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，微粒通过电场中B点时速率vB2v0，方向与电场的方向一致，则下列选项正确的是()A. 微粒所受的电场力大小是其所受重力的2倍B. 带电微粒的机械能增加了2mvC. A、B两点间的电势差为2mv/qD. A、B两点间的电势差为3mv/2q解析：由题意知：从A到B的运动可以看成水平方向上初速度为零的匀加速直线运动，其加速度为，竖直方向上以初速度为v0的竖直上抛运动，且两个方向的运动具有等时性。由运动学公式可得：2v0t，v0gt，则qE2mg，选项A正确；根据功能关系，机械能的增加量等于除重力外其他力做的功，即Em(2v0)22mv，选项B正确；根据电场力做功的特点，qU2mv，U，选项C正确，选项D错误。答案：ABC10. (多选)如图所示，在水平向右的匀强电场中以竖直和水平方向建立直角坐标系，一带负电的油滴从坐标原点以初速度v0向第一象限某方向抛出，当油滴运动到最高点A(图中未画出)时速度为vt，下列说法中正确的是()A. 若vtv0，则重力和电场力都对油滴做正功引起油滴动能增大B. 若vtv0，则油滴电势能的改变量大于油滴重力势能的改变量C. 若vtv0，则A点可能位于第一象限D. 若vtv0，则A点一定位于第二象限 解析：油滴在运动到最高点A的过程中，重力做负功，A错误；若vtv0，则由动能定理可知，合力对油滴所做的功为正，故油滴电势能的改变量大于油滴重力势能的改变量，所以B正确；若vtv0，则由动能定理可知，合力对油滴所做的功为零，故油滴在运动到最高点A的过程中，重力做负功，电场力必做正功，所以A点一定位于第二象限，故C错误，D正确。答案：BD二、非选择题(本题共2小题，共40分)11. (18分)如右图所示，板长L4 cm的平行板电容器，板间距离d3 cm，板与水平线夹角37，两板所加电压为U100 V。有一带负电液滴，带电荷量为q31010 C，以v01 m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出(取g10 m/s2，sin0.6，cos0.8)。求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度。解析：(1)根据题意画出带电液滴的受力图如图所示，由图可得：qEcosmgE解得：m代入数据得m8108 kg(2)对液滴由动能定理得：qUmv2mvv所以v m/s1.32 m/s。答案：(1)8108 kg(2)1.32 m/s12. (22分)xx江南十校摸底如图所示，倾角为的斜面处于竖直向下的匀强电场中，在斜面上某点以初速度为v0水平抛出一个质量为m的带正电小球，小球受到的电场力与重力相等，地球表面重力加速度为g，设斜面足够长，求：(1)小球经多长时间落到斜面上；(2)从水平抛出至落到斜面的过程中，小球的电势能是如何变化的，其变化量为多大。解析：(1)小球在运动过程中，qEmgma，qEmg，解得a2g。yat2，xv0t，又y/xtan，联立解得：ttan。(2)yat22g(tan)2tan2。电场力做正功，电势能减小，则有EWqEymgymvtan2。答案：(1)tan(2)减小mvtan2