2022年高考物理二轮复习 专题整合突破三 电场和磁场 第7讲 电场及带电粒子在电场中的运动素能特训

2022年高考物理二轮复习 专题整合突破三 电场和磁场 第7讲 电场及带电粒子在电场中的运动素能特训一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分，其中15为单选题，68为多选题)1xx哈三中模拟空间某区域竖直平面内存在电场，电场线分布如图所示。一个质量为m、电量为q，电性未知的小球在该电场中运动，小球经过A点时的速度大小为v1，方向水平向右，运动至B点时的速度大小为v2。若A、B两点之间的高度差为h，则以下判断中正确的是()A.A、B两点的电场强度和电势大小关系为EAEB、Av1，则电场力一定做正功CA、B两点间的电势差为(vv2gh)D小球从A运动到B点的过程中电场力做的功为mvmv答案C解析由电场线的疏密分布知EAB，所以A错误。从A运动到B对带电小球应用动能定理得：mghqUABmvmv，若v2v1，电场力也不一定做正功，B错误。由上式得UAB，C正确。小球从A到B合外力做功为mvmv，D错误。2xx山东模拟如图甲所示，Q1、Q2为两个被固定的点电荷，其中Q1带负电，a、b两点在它们连线的延长线上。现有一带负电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其速度图象如图乙所示。以下说法中正确的是()AQ2一定带负电BQ2的电量一定大于Q1的电量Cb点的电场强度一定为零D整个运动过程中，粒子的电势能先减小后增大答案C解析Q1带负电，运动的粒子也带负电，两者之间为斥力，由vt图知粒子从a运动到b速度减小，所以Q2带正电，故A错误。由vt图知b点切线斜率为零，则b处电场强度为零，故C正确。b点右侧粒子又开始加速，则b点右侧电场强度方向向左，则Q1Q2，故B错误。整个过程中，粒子的动能由vt图知先变小后变大，因只有电场力做功，粒子的动能与电势能总和不变，则电势能先增大后减小，故D错误。3xx烟台一模一半径为R的均匀带电圆环，带有正电荷。其轴线与x轴重合，环心位于坐标原点O处，M、N为x轴上的两点，则下列说法正确的是()A环心O处电场强度为零B沿x轴正方向从O点到无穷远处电场强度越来越小C沿x轴正方向由M点到N点电势越来越高D将一正试探电荷由M点移到N点，电荷的电势能增加答案A解析由对称性知，均匀带电圆环环心O处电场强度为零，A选项正确。因O点电场强度为零，无穷远处电场强度也为零，所以沿x轴正方向从O点到无穷远电场强度先变大后变小，B选项错误。带电圆环带正电，沿电场线电势降低，所以从M点到N点电势越来越低，C选项错误。将正电荷从M点移到N点，电荷电势能减小，D选项错误。4xx济宁模拟地面附近处的电场的电场线如图所示，其中一条方向竖直向下的电场线上有a、b两点，高度差为h。质量为m、电荷量为q的带电微粒(其所带电荷不影响原电场的分布)，从a点由静止开始沿电场线运动，到b点时速度为。下列说法正确的是()A微粒从a点开始运动到b点的过程中加速度一直增大B微粒从a点开始运动到b点的过程中一定一直做加速运动C若换成质量为m、电荷量为2q的带电微粒，从a点由静止释放，微粒将沿电场线在a、b两点间来回运动D若换成质量为m、电荷量为2q的带电微粒，从a点由静止起沿电场线运动到b点时的速度为答案C解析带电微粒受电场力方向从b到a，重力方向由a到b，从静止释放，由牛顿第二定律得：mgEqma，由电场线疏密知Eamg则微粒不一定从a运动到b一直加速，B选项错误。当微粒电荷量为q时，由a到b的过程据动能定理得：mghqUabmv，把vb代入得电场力做功W1qUabmgh，当微粒电荷量换成2q时，从a运动到b电场力做功W22qUabmgh，由动能定理得mgh2qUabmv2，得v0，所以C选项正确。当换成电荷量为2q时，由动能定理得：mgh2qUabmv2，得v2，所以D错误。5xx兰州实战考试1913年，美国物理学家密立根设计了著名的油滴实验，首先直接测定了基元电荷的量值。其模型简化如图，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电。现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则()A油滴带正电B油滴带电荷量为C电容器的电容为D将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动答案C解析带电油滴在电场中受重力与电场力处于静止状态，故所受电场力方向竖直向上。M板带正电，故油滴带负电，A项错；由平衡条件有：mgq，故q，B项错；电容定义式为C，由题意得Qkq，解得：C，C项正确；电容器与电源保持连接，两极板电势差不变，N板下移，板间距离d增大，故场强减小，油滴所受电场力减小，故油滴将向下运动，D项错。6xx石家庄一模两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图所示，其中A、N两点的电势为零，ND段中C点电势最高，下列说法不正确的是()A.q1为正电荷，q2为负电荷B|q1|q2|，选项A正确，选项B错误；在x图象中，图线的斜率大小等于场强E的大小，C点是ND段的电势最高点，该点切线水平，其斜率为0，故C点的电场强度为零，选项C正确；由Epq，带负电的检验电荷从N点移到D点，电势能先减小后增大，故电场力先做正功后做负功，选项D错误，本题不正确的选项为B、D。7xx洛阳二统如图所示，匀强电场中的PAB平面平行于电场方向，C点为AB的中点，D点为PB的中点。将一个带电粒子从P点移动到A点，电场力做功WPA1.6108 J；将该粒子从P点移动到B点，电场力做功WPB3.2108 J。则下列说法正确的是()A直线PC为等势线B直线AD为等势线C若将该粒子从B点移动到A点，电场力做功WBA1.6108 JD若将该粒子从P点移动到C点，电场力做功为WPC2.4108 J答案BD解析由电势差的定义式知UPA，UPB，因，所以，因D点为PB中点且为匀强电场，则UPDUPB，所以UPAUPD，则AD，AD为等势线，故A错误，B正确。WBPWPB3.2108 J，WBAWBPWPA1.6108 J，所以C错误。因为C为AB中点且为匀强电场，WBCWBA0.8108 J，WPCWPBWBC2.4108 J，所以D正确。8xx武昌调研正对着并水平放置的两平行金属板连接在如图电路中，板长为l，板间距为d，在距离板的右端2l处有一竖直放置的光屏M。D为理想二极管(即正向电阻为0，反向电阻无穷大)，R为滑动变阻器，R0为定值电阻。将滑片P置于滑动变阻器正中间，闭合电键S，让一带电荷量为q、质量为m的质点从两板左端连线的中点N以水平速度v0射入板间，质点未碰极板，最后垂直打在M屏上。在保持电键S闭合的情况下，下列分析或结论正确的是()A质点在板间运动的过程中与它从板的右端运动到光屏的过程中速度变化相同B板间电场强度大小为C若仅将滑片P向下滑动一段后，再让该质点从N点以水平速度v0射入板间，质点依然会垂直打在光屏上D若仅将两平行板的间距变大一些，再让该质点从N点以水平速度v0射入板间，质点依然会垂直打在光屏上答案BCD解析根据题设条件可知：带电粒子在电场中受到竖直向上的电场力，加速度方向向上，离开电场后，加速度方向向下，故质点在板间运动的过程中与它从板的右端运动到光屏的过程中速度变化的方向相反，选项A错误；由于粒子垂直打在光屏上，故此段可看做反向的平抛运动，在竖直方向上，由牛顿第二定律和速度公式可得：vg，解得：E，选项B正确；若仅将滑片P向下滑动一段后，电阻值减小，电容器的分压减小，欲放电，因二极管的作用，电容器不能放电，故电容器板间电场不变，该质点从N点以水平速度v0射入板间，质点依然会垂直打在光屏上，选项C正确；若仅将两平行板的间距变大一些，根据C，电容减小，欲放电，因二极管的作用，电容器不能放电，故电容器板间电场不变，该质点从N点以水平速度v0射入板间，质点依然会垂直打在光屏上，选项D正确。二、计算题(本题共2小题，共36分，需写出规范的解题步骤)9. xx课标全国卷如图，一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30。不计重力。求A、B两点间的电势差。答案解析设带电粒子在B点的速度大小为vB，粒子在垂直于电场方向的速度分量不变，即vBsin30v0sin60由此得vBv0设A、B两点间的电势差为UAB，由动能定理得qUABm(vv)联立式得UAB10xx衡水二模如图甲所示，两块水平平行放置的导电板，板距为d，大量电子(质量为m，电荷量为e)连续不断地从中点O沿与极板平行的OO方向射入两板之间，当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为3t0，当在两板间加如图乙所示的周期为2t0、幅值恒为U0的周期性电压时，所有的电子均能从两板间通过(不计重力)。求这些电子穿过平行板时距OO的最大距离和最小距离。答案 解析以电场力的方向为正方向，画出电子在t0、tt0时刻进入电场后，沿电场力的方向的速度vy随时间变化的vyt图象如图甲和乙所示电场强度E电子的加速度a由图甲中vy1at0vy2a2t0由图甲可得电子的最大侧移ymaxt0vy1t0t0由图乙可得电子的最小侧移ymint0vy1t0