高考物理二轮复习 训练8 专题四 电场和磁场 第8讲 电场及带电粒子在电场中的运动

训练8电场及带电粒子在电场中的运动一、选择题(本大题共8小题，每小题8分，共64分第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求)1.关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A两个电势不同的等势面可能相交B电场线与等势面处处相互垂直C同一等势面上各点电场强度一定相等D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功解析：本题考查电场线、等势面的特点以及电场力做功正负的判断方法，意在考查学生对电场基本概念、基本规律的理解能力电场中等势面上各点电势相等，故电势不同的等势面不可能相交，A项错误；电场线与等势面处处垂直，B项正确；电场强度与等势面的疏密程度有关，C项错误；电势较高点与电势较低点的电势差大于0，由WqU知，负电荷受到的电场力做负功，D项错答案：B2如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力作用下做顺时针方向以Q点为焦点的椭圆运动，线段MN为椭圆的长轴，则电子在运动过程中()A在M点的速率最小B在电子从M点向N点运动过程中电势能减小C电子从N点向M点运动库仑力做负功D电子在椭圆上经过N点时所受电场力最小解析：电子从M运动到N的过程中，库仑力对电子做负功，电子的动能减小，电势能增大，所以电子在M点的动能最大，速率最大，在N点的电势能最大，故A、B均错误；电子从N运动到M的过程中，库仑力对电子做正功，电子的动能增大，电势能减小，故C错误；在整个椭圆轨迹中，N点到Q点的距离最远，根据库仑定律：Fk，则电子在N点时所受电场力最小，故D正确答案：D3如图所示，M、N是两块水平放置的平行金属板，R0为定值电阻，R1、R2为可变电阻，开关S闭合质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度v0射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是()A保持开关S闭合，增大R1，微粒打在O点左侧B保持开关S闭合，增大R2，微粒打在O点左侧C断开开关S，M极板稍微上移，微粒打在O点右侧D断开开关S，M极板稍微下移，微粒打在O点右侧答案：A4.如图所示，场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd，水平边ab长为s，竖直边ad长为h.质量均为m、带电荷量分别为q和q的两粒子，由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区域(两粒子不同时出现在电场中)不计重力，若两粒子轨迹恰好相切，则v0等于()A. B.C. D.解析：根据对称性，两粒子轨迹的切点位于矩形区域abcd的中心，则在水平方向有sv0t，在竖直方向有ht2，解得v0，故选项B正确，选项A、C、D错误答案：B5如图所示，O、A、B、C为一粗糙绝缘水平面上的三点，不计空气阻力，一电荷量为Q的点电荷固定在O点，现有一质量为m，电荷量为q的小金属块(可视为质点)，从A点由静止沿它们的连线向右运动，到B点时速度最大，其大小为vm.小金属块最后停止在C点已知小金属块与水平面间的动摩擦因数为、AB间距离为L，静电力常量为k，则()A在点电荷Q形成的电场中，A、B两点间的电势差为B在小金属块由A向C运动的过程中，电势能先增大后减小COB间的距离为D从B到C的过程中，小金属块的动能全部转化为电势能解析：小金属块从A到B过程，由动能定理得：qUABmgLmv0，得A、B两点间的电势差UAB，故A错误；小金属块由A点向C点运动的过程中，电场力一直做正功，电势能一直减小，故B错误；由题意知，从A到B的过程中，金属块做加速运动，从B到C的过程中做减速运动，在B点金属块所受的滑动摩擦力与库仑力平衡，则有mgk，得r，故C正确；从B到C的过程中，小金属块的动能全部转化为电势能和内能，故D错误答案：C6.两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则()Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的高Cc点的电场强度比d点的大Dc点的电势比d点的低解析：根据电场线的分布图，a、b两点中，a点的电场线较密，则a点的电场强度较大，选项A正确沿电场线的方向电势降低，a点的电势低于b点的电势，选项B错误由于c、d关于正电荷对称，正电荷在c、d两点产生的电场强度大小相等、方向相反；两负电荷在c点产生的电场强度为0，在d点产生的电场强度方向向下，根据电场的叠加原理，c点的电场强度比d点的大，选项C正确c、d两点中c点离负电荷的距离更小，c点电势比d点低，选项D正确答案：ACD7.地球表面附近存在微弱电场，该电场在较小区域内可视为匀强电场，电场强度大小为150 N/C、方向竖直向下，如图所示是为研究这种电场而抽成的真空区域，位于A处的电子枪(未画出)打出的电子可以运动到B点，已知电子电荷量为1.61019C、质量为m9.11031kg.则()AA点电势高于B点电势B电子从A点到B点做匀变速运动C电子在A点动能小于B点动能D电子在运动过程中机械能守恒解析：沿电场线方向电势降低，故A点电势低于B点电势，故A错误；电子在匀强电场中运动，受到的电场力不变，故做匀变速运动，故B正确；电子在从A运动到B的过程中，电场力做正功，动能增加，故C正确；电场力做正功，故机械能不守恒，故D错误答案：BC8.如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2(v2v1)若小物体电荷量保持不变，OMON，则()A小物体上升的最大高度为B从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小C从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小解析：设斜面倾角为，上升过程沿斜面运动的最大距离为L.因为OMON，则M、N两点电势相等，小物体从M到N、从N到M电场力做功均为0.上滑和下滑经过同一个位置时，垂直斜面方向上电场力的分力相等，则经过相同的一小段位移在上滑和下滑过程中电场力分力对应的摩擦力所做的功均为相等的负功，所以上滑和下滑过程克服因电场力而产生的摩擦力所做的功相等，并设为W1.在上滑和下滑过程，对小物体，摩擦力做功相等，则应用动能定理分别有：mgLsinWfW1m和mgLsinWfW1m，以上两式相减可得hLsin，A正确；由OMON，可知电场力对小物体先做正功后做负功，电势能先减小后增大，B、C错；从N到M的过程中，小物体受到的电场力垂直斜面的分力先增大后减小，而重力分力不变，则摩擦力先增大后减小，在此过程中小物体到O的距离先减小后增大，根据库仑定律可知小物体受到的电场力先增大后减小，D正确答案：AD二、计算题(本大题共2小题，共36分需写出规范的解题步骤)9.在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E(图中未画出)，由A点斜射出质量为m、带电荷量为q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l0为常数粒子所受重力忽略不计求：(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功；(2)粒子从A到C过程所经历的时间；(3)粒子经过C点时的速率解析：(1)WACqE(yAyC)3qEl0(2)根据抛体运动的特点，粒子在x方向做匀速直线运动，由对称性可知轨迹最高点D在y轴上，可令rADtDBT，则tBCT由qEma得a又y0aT2y03l0a(2T)2解得T则AC过程所经历的时间t3(3)粒子在DC段做类平抛运动，于是有2l0vCx (2T)vCya(2T)vC答案：(1)3qEl0(2)3(3) 10如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图已知电子的质量是m，电荷量为e，在xOy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场和，两电场的边界均是边长为L的正方形(不计电子所受重力)(1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子，求电子在ABCD区域内运动经历的时间和电子离开ABCD区域的位置；(2)在电场区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角D处离开，求所有释放点的位置解析：(1)电子在区域中做初速度为零的匀加速直线运动，根据动能定理得：eELmv2得v电子在区域运动有Lvt1得t1电子在中间区域匀速运动，有Lvt3，得t3进入区域时电子做类平抛运动，假设电子能穿出CD边，则电子在区域中运动时间t2t3在沿y轴上根据牛顿第二定律可得：eEmay轴方向上运动的位移为yat，显然假设成立所以电子在ABCD区域内运动经历的时间tt1t2t32电子离开时的位置坐标为(2L，)(2)设释放点在电场区域中，其坐标为(x，y)，在电场中电子被加速到v1，然后进入电场做类平抛运动，并从D点离开，有eExmv，yat2()2解得xy，即在电场区域内满足此方程的点即为所求释放点的位置答案：(1)2(2L，)(2)所有释放点的位置在xy曲线上