2019年高考物理二轮复习 第一部分 专题三 电场与磁场 专题跟踪检测（十四）带电体在电场中的运动问题.doc

2019年高考物理二轮复习 第一部分 专题三 电场与磁场 专题跟踪检测（十四）带电体在电场中的运动问题一、选择题(第15题为单项选择题，第69题为多项选择题)1.(xx东海期中)如图所示，带电的平行金属板电容器水平放置，质量相同、重力不计的带电微粒A、B以平行于极板的相同初速度从不同位置射入电场，结果打在极板上同一点P。不计两微粒之间的库仑力，下列说法正确的是()A在电场中微粒A运动的时间比B长B在电场中微粒A运动的时间比B短C静电力对微粒A做的功比B少D微粒A所带的电荷量比B多解析：选D水平方向两微粒做匀速直线运动，运动时间为 t，因为x、v0相等，则t相等，故A、B错误；在竖直方向上两微粒做初速度为零的匀加速直线运动，由yat2t2得电荷量为：q，可知，qy，所以微粒A所带的电荷量多。电场力做功为：WqEyEy，则有：Wy2，可知电场力对微粒A做的功多，故C错误，D正确。2.(xx姑苏模拟)如图，左侧为加速电场，右侧为偏转电场，加速电场的加速电压是偏转电场电压的k倍，有一初速度为零的电荷经加速电场加速后，从偏转电场两板正中间垂直电场方向射入，且正好能从极板下边缘穿出电场，不计电荷的重力，则偏转电场长宽之比的值为()A.B.C. D.解析：选B设加速电压为kU，偏转电压为U，对直线加速过程，根据动能定理，有：qkUmv2，对类平抛运动过程，有：lvt，t2，联立解得：，故B正确。3(xx南通一模)如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直，在t0时刻，一不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电场，粒子射入电场时的速度为v0，tT时刻粒子刚好沿MN板右边缘射出电场。则()A该粒子射出电场时的速度方向一定沿垂直电场方向B在t时刻，该粒子的速度大小为2v0C若该粒子在时刻以速度v0进入电场，则粒子会打在板上D若该粒子的入射速度变为2v0，则该粒子仍在tT时刻射出电场解析：选A粒子射入电场，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上前半个周期内先做匀加速直线运动，后半个周期内做匀减速直线运动，一个周期末竖直方向上的分速度恰好为零，可知粒子射出电场时的速度方向一定沿垂直电场方向，故A正确；在t时刻，粒子在水平方向上的分速度为v0，因为两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，结合上述分析则有：v0T2，解得vy2v0，则t时刻，vyv0，根据平行四边形定则知，粒子的速度大小为vv0，故B错误；若该粒子在时刻以速度v0进入电场，粒子在竖直方向上的运动情况与0时刻进入时运动的方向相反，运动规律相同，则粒子不会打在板上，故C错误；若该粒子的入射速度变为2v0，则粒子射出电场的时间t，故D错误。4.(xx诏安模拟)如图所示，在真空中有一对带电的平行金属板水平放置。一带电粒子沿平行于板面的方向，从左侧两极板中央射入电场中，恰能从右侧极板边缘处离开电场，不计粒子重力，若可以改变某个量，下列哪种变化，仍能确保粒子一定飞出电场()A只增大粒子的带电量B只增大电场强度C只减小粒子的比荷D只减小粒子的入射速度解析：选C设带电粒子的初速度为v0，右侧极板长为L，电场强度为E，根据牛顿第二定律，有a，水平方向：Lv0t，竖直方向：yat2，联立得：y，只增大粒子的带电量，只增大电场强度，只减小粒子的入射速度，都会使竖直位移y增大，粒子可能打到极板上，粒子不一定能飞出电场，故A、B、D错误；只减小粒子的比荷，竖直位移y减小，一定能飞出电场，故C正确。5(xx南京模拟)用轻绳拴着一质量为m、带正电的小球在竖直面内绕O点做圆周运动，竖直面内加有竖直向下的匀强电场，电场强度为E，如图甲所示，不计一切阻力，小球运动到最高点时的动能Ek与绳中张力F间的关系如图乙所示，当地的重力加速度为g，则()A小球所带电荷量为B轻绳的长度为C小球在最高点时的最小速度为D小球在最低点时的最小速度为解析：选C在最高点时，绳对小球的拉力、重力和电场力的合力提供向心力，则得：FmgEqm，即mv2FmgEq，由于Ekmv2，故EkF(mgEq)，由题图乙可知，图线斜率k，即L，故B错误；当F0时，由mgEqm，mv2a，解得q，故A错误；当F0时，重力和电场力提供向心力，此时对应最小速度，mv2a，解得v，故C正确，D错误。6.如图所示，带电荷量之比为qAqB13的带电粒子A、B以相等的速度v0从同一点出发，沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中，分别打在C、D点，若OCCD，忽略粒子重力的影响，则()AA和B在电场中运动的时间之比为12BA和B运动的加速度大小之比为41CA和B的质量之比为112DA和B的位移大小之比为11解析：选ABC粒子A和B在匀强电场中做类平抛运动，水平方向由xv0t及OCCD得，tAtB12；竖直方向由hat2得a，它们沿竖直方向下落的加速度大小之比为aAaB41；根据a得m，故，由题图可知，A和B的位移大小不相等，故选项A、B、C正确。7.(xx张家港高三统考)如图所示，水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，一带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，由此可知()A从B到C，小球的动能减小B从B到C，小球的电势能减小C从A到B与从B到C小球的运动时间一定相等D从A到B与从B到C小球的速度变化量大小一定相等解析：选AD根据带电小球在电场中的运动轨迹可知，带电小球受到的合力竖直向上，电场力竖直向上，并且电场力大于重力，从B到C，合外力对小球做负功，小球的动能减小，A对；电场力对小球做负功，小球的电势能增大，B错；全过程小球在水平方向上做匀速直线运动，由于AB的水平距离和BC的水平距离大小关系不确定，所以两段的运动时间的大小关系也不确定，C错；C点的速度恰好水平，可知两段的速度变化量的大小一定相等，D对。8.(xx南通检测)在竖直向上的匀强电场中，有两个质量相等、带异种电荷的小球A、B(均可视为质点)处在同一水平面上。现将两球以相同的水平速度v0向右抛出，最后落到水平地面上，运动轨迹如图所示，两球之间的静电力和空气阻力均不考虑，则()AA球带正电，B球带负电BA球比B球先落地C在下落过程中，A球的电势能减少，B球的电势能增加D两球从抛出到各自落地的过程中，A球的速率变化量比B球的小解析：选AD两球均做类平抛运动，水平方向上有xv0t，竖直方向上有hat2，得加速度大小a，可见水平距离x越大，加速度a越小，相应所用时间t越长，即B球先落地，A球的加速度a1小于B球的加速度a2，说明A球带正电而受到竖直向上的电场力，B球带负电而受到竖直向下的电场力，在下落过程中，电场力对A球做负功，A球电势能增加，电场力对B球做正功，B球电势能减少，选项A正确，B、C错误；根据动能定理有mahmv2mv02，而vvv0，可见加速度a越大，落地速度v越大，速率变化量v越大，即A球的速率变化量较小，选项D正确。9.(xx香坊区四模)如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M。一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，则下列结论正确的是(已知重力加速度为g)()A板间电场强度大小为B两极板间电势差为C整个过程中质点的重力势能增加D若仅增大两极板间距，则该质点不可能垂直打在M上解析：选AC据题分析可知，质点在平行金属板间轨迹应向上偏转，做类平抛运动，飞出电场后，质点的轨迹向下偏转，最后才能垂直打在M上，前后过程质点的运动轨迹有对称性，可知前后两次偏转的加速度大小相等，根据牛顿第二定律得：qEmgmg，得到：E，故A正确；由UEd可知，板间电势差Ud，故B错误；质点在两极板间向上偏转的距离 yat2，而a g，t，解得：y，故质点打在M上的位置与中线的高度差为：s2y，重力势能的增加量为Epmgs，故C正确；仅增大两极板间距，因两板上电量不变，根据E可知，板间电场强度不变，质点在两极板间受力情况不变，则运动情况不变，故仍垂直打在M上，故D错误。二、非选择题10.反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似。如图所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动。已知电场强度的大小分别是E12.0103 N/C和E24.0103 N/C，方向如图所示。带电微粒质量m1.01020 kg，带电荷量q1.0109 C，A点距虚线MN的距离d11.0 cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应。求：(1)B点到虚线MN的距离d2；(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t。解析：(1)带电微粒由A运动到B的过程中，由动能定理有|q|E1d1|q|E2d20，E1d1E2d2，解得d20.50 cm。(2)设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律有|q|E1ma1，|q|E2ma2，设微粒在虚线MN两侧运动的时间大小分别为t1、t2，由运动学公式有d1a1t12，d2a2t22，又tt1t2，解得t1.5108 s。答案：(1)0.50 cm(2)1.5108 s11(xx徐州一模)如图甲所示，A、B两块金属板水平放置，相距为d0.6 cm，两板间加一周期性变化的电压，当B板接地(B0)时，A板电势A随时间变化的情况如图乙所示。现有一带负电的微粒在t0时刻从B板中央小孔射入电场，若该带电微粒受到的电场力为重力的两倍，且射入电场时初速度可忽略不计(g10 m/s2)。求：(1)在0和T这两段时间内微粒的加速度大小和方向；(2)要使该微粒不与A板相碰，所加电压的周期最长为多少。解析：(1)设电场力大小为F，则F2mg，对于t0时刻射入的微粒，在0时间内，有Fmgma1又由题意，F2mg解得a1g，方向向上在T时间内的加速度a2满足Fmgma2解得 a23g，方向向下。(2)前半个周期上升的高度h1a12gT2前半个周期微粒的末速度为v1gT后半个周期先向上做匀减速运动，设减速运动时间为t1，则3gt1gT，则得t1，此段时间内上升的高度h2a2t123g2则上升的总高度为Hh1h2后半个周期的t1时间内，微粒向下做匀加速运动，下降的高度H33g2，上述计算表明，微粒在一个周期内的总位移为零，只要在上升过程中不与A板相碰即可，则Hd，即d所加电压的周期最长为Tm 6102 s。答案：(1)g，方向向上3g，方向向下(2)6102 s