高三物理二輪課后鞏固提升：專題1-4-7電場及帶電粒子在電場中的運動

1、隨堂鞏固1如圖所示，a、b、c為電場中同一條水平方向電場線上的三點，c為ab中點，a、b的電勢分別為a5 V，b3 V，下列敘述準(zhǔn)確的是( )A該電場在c點處的電勢一定為4 VBa點處的場強Ea一定大于b點處的場強EbC一正電荷從c點運動到b點電勢能一定減少D一正電荷運動到c點時受到的電場力由c指向a解析：只有一根電場線，此處無法判斷是否為勻強電場，故A、B錯誤；由電勢高低情況可知電場線方向為a指向b，故正電荷所受的電場力方向由c指向b，正電荷由c點移到b點，電場力做正功，電勢能減少，故D錯誤、C準(zhǔn)確答案：C2如圖所示，空間分布著豎直向上的勻強電場E，現(xiàn)在電場區(qū)域內(nèi)某點O處放置一負(fù)點電荷Q，并

2、在以O(shè)點為球心的球面上選擇a、b、c、d四點，其中a、c連線為球的水平大圓直徑，b、d連線與電場方向平行不計空氣阻力，則下列說法中準(zhǔn)確的是( )Ab、d兩點的電場強度大小相等，電勢相等Ba、c兩點的電場強度大小相等，電勢相等C若從a點拋出一帶正電小球，小球可能沿a、c所在圓周做勻速圓周運動D若從a點拋出一帶負(fù)電小球，小球可能沿b、d所在圓周做勻速圓周運動解析：設(shè)球半徑為R，EbEk，EdEk，故A錯誤，Ea，Ec，且a、c在同一等勢面上，故B準(zhǔn)確，當(dāng)帶電小球所受重力和電場力大小相等，方向相反，且km時，小球能沿a、c所在圓周做勻速圓周運動，C準(zhǔn)確、D錯誤答案：BC3如圖所示，a、b、c、d是某

3、勻強電場中的四個點，它們正好是一個矩形的四個頂點，abcdL，adbc2L，電場線與矩形所在平面平行已知a點電勢為20 V，b點電勢為24 V，d點電勢為12 V，一個質(zhì)子從b點以v0的速度射入此電場，入射方向與bc成45角，一段時間后經(jīng)過c點不計質(zhì)子的重力，下列判斷準(zhǔn)確的是( )Ac點電勢低于a點電勢B電場強度的方向由b指向dC質(zhì)子從b運動到c，所用的時間為D質(zhì)子從b運動到c，電場力做功為4 eV解析：在勻強電場中，電勢是均勻降低的，則abdc，得c16 V，ca，A準(zhǔn)確設(shè)ad中點為e，bc中點為f，則e16 V，f20 V，連接ec、af，兩者為兩條等勢線，又因為abL，bc2L，abf為

4、等腰直角三角形，過b作bhaf，則bh為一條電場線，方向由b到h，故B錯誤質(zhì)子從b到c運動過程，沿v0方向做勻速直線運動sL，t，C準(zhǔn)確質(zhì)子從b運動到c電場力做功WUb cq8 eV，故D錯誤答案：AC4平行板間有如圖所示的周期性變化的電壓重力不計的帶電粒子靜止在平行板中央，從t0時刻開始將其釋放，運動過程無碰板情況在所示的圖象中，準(zhǔn)確定性描述粒子運動的速度圖象的是( )解析：0時間內(nèi)粒子做初速度為零的勻加速直線運動，T時間內(nèi)做加速度恒定的勻減速直線運動，由對稱性可知，在T時速度減為零此后周期性重復(fù)，故A準(zhǔn)確答案：A5如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的小球從距地面一定高度的O點，以初速度v0沿著

5、水平方向拋出已知在小球運動的區(qū)域里，存有著一個與小球的初速度方向相反的勻強電場，如果測得小球落地時的速度方向恰好是豎直向下的，且已知小球飛行的水平距離為L，求：(1)電場強度E為多大？(2)小球落地點A與拋出點O之間的電勢差為多大？(3)小球落地時的動能為多大？解析：(1)分析水平方向的分運動得知，小球落地時水平方向的速度減至零，有0v2aL又a聯(lián)立解得E.(2)由勻強電場場強和電勢差的關(guān)系可得A與O之間的電勢差UAOEL則UAO.(3)設(shè)小球在空中飛行的時間為t，分析豎直方向的分運動有vAgt分析水平方向的分運動有v0t又小球落地時的動能有EkAmv，結(jié)合第(1)問求得的結(jié)果，解得EkA.答

6、案：(1) (2) (3)限時訓(xùn)練一、選擇題(本題共10個小題，每小題6分，共計60分每小題至少一個答案準(zhǔn)確，把準(zhǔn)確選項前的字母填在題后的括號內(nèi))1(2012高考天津卷)兩個固定的等量異號電荷所產(chǎn)生電場的等勢面如圖中虛線所示，一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點沿圖示方向進(jìn)入電場在紙面內(nèi)飛行，最后離開電場，粒子只受靜電力作用，則粒子在電場中( )A作直線運動，電勢能先變小后變大B作直線運動，電勢能先變大后變小C做曲線運動，電勢能先變小后變大D做曲線運動，電勢能先變大后變小解析：帶負(fù)電的粒子開始在零電勢線上，電勢能為零，進(jìn)入電場后在電場力的作用下向上偏轉(zhuǎn)，做曲線運動，電勢能減小，最后出電場，電勢能

7、又增大為零，所以電子整個過程做曲線運動，電勢能先變小后變大，C項準(zhǔn)確答案：C2如圖所示，一均勻細(xì)金屬圓環(huán)是由四個互相絕緣的四分之一圓弧A、B、C、D組成，已知當(dāng)只有A弧帶正電q時，在圓心O處產(chǎn)生的電場強度大小為E0，則當(dāng)A、B弧各帶正電q，C、D弧各帶負(fù)電q時，在圓心O處的場強大小為( )A2E0 B0C.E0 D2E0解析：只有A弧帶正電時，在O點的場強大小為E0，因為電荷均勻分布，可知E0應(yīng)與豎直方向成45角所以B弧帶正電為q時，在O點的場強大小也為E0，且與A弧產(chǎn)生的場強垂直因為C、D弧帶負(fù)電，所以D弧在O點產(chǎn)生的場強大小為E0，方向與B弧產(chǎn)生的場強方向相同；C弧在O點產(chǎn)生的場強大小為E

8、0，方向與A弧產(chǎn)生的場強相同由場強疊加可知，在O點的合場強大小為2E0.答案：D3(2012高考上海卷)如圖，質(zhì)量分別為mA和mB的兩小球帶有同種電荷，電荷量分別為qA和qB，用絕緣細(xì)線懸掛在天花板上平衡時，兩小球恰處于同一水平位置，細(xì)線與豎直方向間夾角分別為1與2(12)兩小球突然失去各自所帶電荷后開始擺動，最大速度分別為vA和vB，最大動能分別為EkA和EkB.則( )AmA一定小于mB BqA一定大于qBCvA一定大于vB DEkA一定大于EkB解析：對兩球受力分析可知，A、B所受電場力等大，方向沿水平方向，則有：F電mgtan ，與電荷量的大小無關(guān)，所以有m，故mAmB，選項A對、B錯

9、；兩球自靜止擺至最低點的過程中，機械能守恒，且在最低點時速度最大，動能最大，因為lcos 相等，故lAlB，所以A球在運動到最低點的過程中，重心下降的高度大，即EpAEpB，由機械能守恒定律得，EkAEkB，所以vAvB，故選項C、D準(zhǔn)確答案：ACD4(2012廣州模擬)一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地兩板間有一個正試探電荷固定在P點，如圖所示，以C表示電容器的電容、E表示兩板間的場強、表示P點的電勢，W表示正電荷在P點的電勢能，若正極板保持不動，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離l0的過程中，各物理量與負(fù)極板移動距離x的關(guān)系圖象中準(zhǔn)確的是( ) 解析：由平行板電容器的電容C可知A錯在電

10、容器兩極板所帶電荷量一定情況下，U，E與d無關(guān)，則B錯在負(fù)極板接地的情況下，0El0則C項準(zhǔn)確正電荷在P點的電勢能Wqq(0El0)顯然D錯答案：C5(2012高考廣東卷)下圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后，分落在收集板中央的兩側(cè)，對礦粉分離的過程，下列表述準(zhǔn)確的有( )A帶正電的礦粉落在右側(cè)B電場力對礦粉做正功C帶負(fù)電的礦粉電勢能變大D帶正電的礦粉電勢能變小解析：帶正電粒子受電場力向左，落在左側(cè)；電場力對礦粉做正功；其礦粉的電勢能減小，動能增加；準(zhǔn)確選項為B、D.答案：BD6(2012南京模擬)如圖所示，光滑絕緣斜面的底端固定著一個帶正電的小物塊P，將另一

11、個帶電小物塊Q在斜面的某位置由靜止釋放，它將沿斜面向上運動設(shè)斜面充足長，則在小物塊Q向上運動過程中( )A小物塊Q的動能一直增大B小物塊Q的電勢能一直增大C小物塊Q的重力勢能和電勢能之和一直增大D小物塊Q的機械能一直增大解析：由題意知帶電小物塊Q向上先加速后減速，A錯誤；在小物塊Q向上運動過程中，電場力對小物塊Q一直做正功，電勢能減少，故B錯誤；根據(jù)能量守恒定律，小物塊Q的重力勢能、電勢能以及小物塊Q的動能之和不變，而小物塊Q的動能先增加后減小，所以小物塊Q的重力勢能和電勢能之和應(yīng)先減小后增大，C錯誤；除了重力或彈力外，其余外力(電場力)對小物塊Q做正功，則機械能增加，可知D準(zhǔn)確答案：D7如圖

12、所示，兩平行板電容器的四塊極板A、B、C、D平行放置(AB兩板充電后電源斷開，CD兩板始終與電源相連)，每塊極板上開有一個孔，四個小孔M、N、P、Q的連線與極板垂直一個電子以非常小的速度從小孔M進(jìn)入A、B極板間，在被A、B極板間的電場加速后，從小孔P進(jìn)入C、D極板間，但未從小孔Q射出，則( )A若將B板向右移動一小段距離，電子可能從小孔Q射出B若將A板向左移動一小段距離，電子可能從小孔Q射出C若將D板向左移動一小段距離，電子可能從小孔Q射出D若將C板向右移動一小段距離，電子可能從小孔Q射出解析：帶電粒子未從Q射出，根據(jù)動能定理知UCDUBA，將B板右移，由C知C變小，由C知，UBA變大，故可能

13、射出，A項準(zhǔn)確；將A板左移，則同理可知，UBA變大，故可能射出，故B項準(zhǔn)確；不管如何移動C、D板，UCD不變，故電子不可能射出，C、D兩項均錯誤答案：AB8(2012濟(jì)寧模擬)如圖所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長L0.4 m，兩板間距離d4103 m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩極板不帶電，因為重力作用，微粒能落到下板的正中央已知微粒質(zhì)量m4105 kg，電荷量q1108 C，則下列說法準(zhǔn)確的是( )A微粒的入射速度v010 m/sB電容器上板接電源正極時微粒有可能從平行板電容器的右邊射出電場C電源電壓為180

14、V時，微?？赡軓钠叫邪咫娙萜鞯挠疫吷涑鲭妶鯠電源電壓為100 V時，微?？赡軓钠叫邪咫娙萜鞯挠疫吷涑鲭妶鼋馕觯洪_關(guān)S閉合前，兩極板不帶電，微粒落到下板的正中央，由gt2，v0t，得v010 m/s，A準(zhǔn)確；電容器上板接電源正極時，微粒的加速度更大，水平位移將更小，B錯誤；設(shè)微粒恰好從平行板右邊緣下側(cè)飛出時的加速度為a，電場力向上，則：at2，Lv0t，mgma，得U120 V，同理微粒在平行板右邊緣上側(cè)飛出時，可得U200 V，所以平行板上板帶負(fù)電，電源電壓為120 VU200 V時微粒能夠從平行板電容器的右邊射出電場，C準(zhǔn)確、D錯誤答案：AC9理論研究表明，無限大的均勻帶電平面在周圍空間會形

15、成與平面垂直的勻強電場現(xiàn)有兩塊無限大的均勻絕緣帶電平板，正交放置如圖所示，A1B1兩面帶正電，A2B2兩面帶負(fù)電，且單位面積所帶電荷量相等(設(shè)電荷不發(fā)生移動)圖中直線A1B1和A2B2分別為帶正電平面和帶負(fù)電平面與紙面正交的交線，O為兩交線的交點，C、D、E、F恰好位于紙面內(nèi)正方形的四個頂點上，且CE的連線過O點則下列說法中準(zhǔn)確的是( )AC、E兩點場強相同BD、F兩點電勢相同C電子從C點移到D點電場力做正功D在C、D、E、F四個點中電子在F點具有的電勢能最大解析：帶電平板在C、D、E、F點產(chǎn)生的合場強如圖所示，疊加后仍為勻強電場，故A準(zhǔn)確根據(jù)沿電場線方向電勢降低可知DF，B錯誤電子從C點移到

16、D點是從低電勢處移向高電勢處，電場力做正功，C準(zhǔn)確在C、D、E、F四個點中，F(xiàn)點電勢最低，故電子在F點具有的電勢能最大，D準(zhǔn)確答案：ACD10(2012東城模擬)如圖所示，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的小球以初速度v0水平拋出，在小球經(jīng)過的豎直平面內(nèi)，存有著若干個如圖所示的無電場區(qū)和有理想上下邊界的勻強電場區(qū)，兩區(qū)域相互間隔，豎直高度相等，電場區(qū)水平方向無限延長已知每一電場區(qū)的場強大小相等、方向均豎直向上，不計空氣阻力，下列說法錯誤的是( )A小球在水平方向一直做勻速直線運動B若場強大小等于，則小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時間均相同C若場強大小等于，則小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時間均相同D若場強大小等于，則小球

17、經(jīng)過每一無電場區(qū)的時間均相同解析：小球在水平方向一直不受外力，故水平速度一直不變，A準(zhǔn)確；沒進(jìn)入電場區(qū)時，小球做平拋運動，豎直方向為自由落體運動，進(jìn)入電場區(qū)時，若場強大小等于，則進(jìn)入電場后做勻速運動，豎直方向的速度等于剛進(jìn)入電場的速度，而各區(qū)豎直高度相同，所以豎直方向的時間不相等，B錯誤；若場強大小等于，則合力大小為mg，方向豎直向上，由各區(qū)豎直高度相同，故通過兩區(qū)域的時間相同，出電場的速度又為水平速度，運動具有周期性，C、D準(zhǔn)確答案：B二、非選擇題(本題共2個小題，共40分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11(18分)(2012福州模擬)某實驗工作者設(shè)

18、計了一個測量電場強度的實驗，用已知的質(zhì)量為m、電量為q的粒子，令其沿垂直電場方向進(jìn)入一區(qū)域為矩形abcd的電場，如圖所示，電場方向與ad平行且豎直向上，粒子第一次是在靠近矩形的下邊dc進(jìn)入的，而恰好從b點飛出然后，保持電場大小不變，讓方向變得相反，再令粒子以同樣的速度從靠近上邊ab垂直進(jìn)入電場，則正好從下邊dc的中點e處飛出試根據(jù)以上信息求出電場強度解析：設(shè)矩形區(qū)域的長為l，寬為d，電場強度為E，粒子第一次飛入電場，水平方向有：lv0t1豎直方向有：da1t粒子在豎直方向受到方向相反的重力和電場力作用，由牛頓第二定律得：qEmgma1粒子第二次飛入電場，水平方向有：v0t2豎直方向有：da2t粒子在豎直方向受到同方向的重力和電場力作用，由牛頓第二定律得：qEmgma2由以上各式聯(lián)立解得：E答案：12(22分)如圖所示，同一豎直直線上的A、B兩點，固定有等量異種點電荷，電荷量為q，正、負(fù)如圖所示，ABC為一等邊三角形(邊長為L)，CD為AB邊的中垂線，且與右側(cè)豎直光滑1/4圓弧軌道的最低點C相切，已知圓弧的半徑為R，現(xiàn)把質(zhì)量為m帶電荷量為Q的小球(可視為質(zhì)點)由圓弧的最高點M靜止釋放，到最低點C時速度為v0.已知靜電力常量為k，現(xiàn)取D為電勢零點(1