老高考新教材適用2025版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題3電場(chǎng)與磁持層突破練7電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

專題分層突破練7電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)A組1.(2024湖南卷)如圖所示,四根完全相同的勻稱帶正電絕緣長(zhǎng)棒對(duì)稱放置在長(zhǎng)方體的四條長(zhǎng)邊a、b、c、d上。移去a處的絕緣棒,假定另外三根絕緣棒電荷分布不變。關(guān)于長(zhǎng)方體幾何中心O點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度方向和電勢(shì)的改變,下列說(shuō)法正確的是()A.電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向a,電勢(shì)減小B.電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向c,電勢(shì)減小C.電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向a,電勢(shì)增大D.電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直指向c,電勢(shì)增大2.(2024廣東一般中學(xué)一模)有一種測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度的方法,其原理如圖所示,豎直平面的虛線框內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),虛線框高度為d。讓質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從M點(diǎn)由靜止釋放,最終帶電粒子在電場(chǎng)區(qū)域下邊界的照相底片上打出一個(gè)感光點(diǎn)P,P點(diǎn)與M點(diǎn)的水平距離為0.5d,已知重力加速度為g,則電場(chǎng)強(qiáng)度E大小為()A.mg2q B.C.3mg2q D.3.(2024湖南雅禮中學(xué)模擬)如圖所示,豎直放置在水平面上的輕質(zhì)絕緣彈簧上疊放著兩物塊A、B,相互絕緣且質(zhì)量均為2kg,A帶正電,電荷量為0.1C,B不帶電,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。若突然加上一個(gè)沿豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),此瞬間A對(duì)B的壓力大小變?yōu)?5N,g取10m/s2,則此勻強(qiáng)電場(chǎng)()A.電場(chǎng)強(qiáng)度為50N/C,方向向上B.電場(chǎng)強(qiáng)度為100N/C,方向向上C.電場(chǎng)強(qiáng)度為100N/C,方向向下D.電場(chǎng)強(qiáng)度為200N/C,方向向下4.(多選)(2024湖北八市二模)如圖所示,實(shí)線為某一帶電粒子在某點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡,軌跡關(guān)于虛線PQ對(duì)稱,軌跡與PQ相交于A點(diǎn),軌跡上M、N兩點(diǎn)關(guān)于PQ對(duì)稱,粒子只受靜電力作用,則下列說(shuō)法正確的是()A.點(diǎn)電荷肯定在PQ上B.帶電粒子在M、N兩點(diǎn)受力相同C.M、N兩點(diǎn)電勢(shì)肯定相同D.帶電粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能肯定最大5.(多選)(2024湖南衡陽(yáng)二模)勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一與電場(chǎng)方向平行的扇形AOB區(qū)域,如圖所示,圓心角θ=120°,半徑R=1m,其中C、D、F將圓弧AB四等分。已知A、B、O點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA=9V,φB=0,φO=3V,下列說(shuō)法正確的是()A.D點(diǎn)的電勢(shì)φD=6VB.F點(diǎn)的電勢(shì)φF=3VC.電場(chǎng)方向沿AO連線方向D.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為3V/m6.(2024廣東東莞模擬)如圖所示,兩平行金屬板A、B相隔6cm,分別接在36V的直流電源的正、負(fù)極上。C點(diǎn)在兩板間且到板A的距離為2cm,正極板A接地(地面電勢(shì)為零),下列說(shuō)法正確的有()A.板間的電場(chǎng)方向從B指向AB.B板電勢(shì)比A板電勢(shì)高C.C點(diǎn)的電勢(shì)φC=-12VD.A、B間距改變時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度保持不變7.(多選)(2024湖南永州一中模擬)如圖所示,一帶正電的粒子q以肯定的初速度進(jìn)入某點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,粒子只受靜電力的作用,沿圖中彎曲的虛線軌跡先后經(jīng)過(guò)電場(chǎng)中的a、b兩點(diǎn),其中a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為Ea,方向與ab連線成30°角,b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為Eb,方向與ab連線成60°角。下列說(shuō)法正確的是()A.點(diǎn)電荷Q帶正電B.a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)C.從a到b,q、Q系統(tǒng)的電勢(shì)能減小D.粒子q在a點(diǎn)的加速度小于在b點(diǎn)的加速度B組8.(2024重慶八中模擬)如圖所示,ABCD為一邊長(zhǎng)為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn),O為正方形的中心,E點(diǎn)是O點(diǎn)關(guān)于AD的對(duì)稱點(diǎn),F點(diǎn)是O點(diǎn)關(guān)于BC的對(duì)稱點(diǎn)。在A點(diǎn)、B點(diǎn)分別放置電荷量為+Q的點(diǎn)電荷,在C點(diǎn)放置電荷量為-2Q的點(diǎn)電荷,在D點(diǎn)放置電荷量為-Q的點(diǎn)電荷。以無(wú)窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.O點(diǎn)電勢(shì)小于零B.F點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比E點(diǎn)小C.O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為EO=52D.將摸索電荷-q從E點(diǎn)移到F點(diǎn)電勢(shì)能減小9.(多選)(2024湖南衡陽(yáng)模擬)如圖所示,A、B為平行正對(duì)金屬板,在板中心分別有一小孔M、N(小孔對(duì)平行板電場(chǎng)無(wú)影響),D為志向二極管,R為滑動(dòng)變阻器,電源內(nèi)阻不行忽視。閉合開(kāi)關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶負(fù)電的小球從M、N的正上方的P點(diǎn)由靜止釋放,小球恰好能運(yùn)動(dòng)至小孔N處。每次都將帶電小球從P點(diǎn)由靜止釋放,下列說(shuō)法正確的是()A.若僅將A板上移,帶電小球?qū)o(wú)法運(yùn)動(dòng)至B板的小孔N處B.若僅將B板下移,帶電小球仍將恰好運(yùn)動(dòng)至B板的小孔N處C.若僅將R的滑片上移,帶電小球仍將恰好運(yùn)動(dòng)至B板的小孔N處D.若僅將R的滑片下移,帶電小球?qū)o(wú)法運(yùn)動(dòng)至B板的小孔N處10.(2024河南開(kāi)封二模)如圖甲所示,在某電場(chǎng)中的O點(diǎn)分別無(wú)初速度釋放兩個(gè)正點(diǎn)電荷Ⅰ和Ⅱ,電荷僅在靜電力的作用下沿直線向A運(yùn)動(dòng),兩電荷的動(dòng)能Ek隨位移x改變的關(guān)系如圖乙所示。若Ⅰ的電荷量為q,則可知()A.電荷Ⅱ的電荷量為qB.電荷Ⅱ受到的靜電力大小為EC.此電場(chǎng)肯定為勻強(qiáng)電場(chǎng)且電場(chǎng)強(qiáng)度大小為ED.選O點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn),A點(diǎn)的電勢(shì)為φA=E11.(2024廣東卷)密立根通過(guò)觀測(cè)油滴的運(yùn)動(dòng)規(guī)律證明白電荷的量子性,因此獲得了1923年的諾貝爾獎(jiǎng)。上圖是密立根油滴試驗(yàn)的原理示意圖,兩個(gè)水平放置、相距為d的足夠大金屬極板,上極板中心有一小孔。通過(guò)小孔噴入一些小油滴,由于碰撞或摩擦,部分油滴帶上了電荷。有兩個(gè)質(zhì)量均為m0、位于同一豎直線上的球形小油滴A和B,在時(shí)間t內(nèi)都勻速下落了距離h1。此時(shí)給兩極板加上電壓U(上極板接正極),A接著以原速度下落,B經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后向上勻速運(yùn)動(dòng)。B在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t內(nèi)上升了距離h2(h2≠h1),隨后與A合并,形成一個(gè)球形新油滴,接著在兩極板間運(yùn)動(dòng)直至勻速。已知球形油滴受到的空氣阻力大小為Ff=km13v,其中k為比例系數(shù),m為油滴質(zhì)量,v為油滴運(yùn)動(dòng)速率。不計(jì)空氣浮力,重力加速度為g(1)比例系數(shù)k;(2)油滴A、B的電荷量和電性,B上升距離h2電勢(shì)能的改變量;(3)新油滴勻速運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向。答案：專題分層突破練7電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.A解析由電場(chǎng)疊加知,四根絕緣棒都存在時(shí),O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0。移去a處絕緣棒后,b、d處絕緣棒在O處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為0,c處絕緣棒在O處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度不為0,方向垂直指向a。依據(jù)電場(chǎng)疊加知,去掉a處絕緣棒后,O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為0,方向垂直指向a,故B、D錯(cuò)誤。電勢(shì)為標(biāo)量,電勢(shì)的疊加法則是求代數(shù)和,移去a處的絕緣棒后,O處的電勢(shì)減小,故A正確,C錯(cuò)誤。2.A解析豎直方向滿意d=12gt2,水平方向滿意0.5d=12at2,Eq=ma,聯(lián)立解得E=mg2q3.B解析設(shè)所加的電場(chǎng)方向向下,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,A、B整體原來(lái)處于平衡狀態(tài),則靜電力為整體的合力,由牛頓其次定律有Eq=2ma,再分析A物體的受力,A受到向下的重力mg、向下的靜電力Eq、向上的彈力FN,由題意知FN=15N,則有mg+Eq-FN=ma,聯(lián)立解得E=-100N/C,故所加的電場(chǎng)方向向上,大小為100N/C,B正確。4.AC解析帶電粒子在點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中只受靜電力作用,其運(yùn)動(dòng)軌跡具有對(duì)稱性,且對(duì)稱軸肯定是過(guò)點(diǎn)電荷的直線,所以點(diǎn)電荷肯定在PQ上,A正確;帶電粒子在M、N兩點(diǎn)受力方向不相同,B錯(cuò)誤;依據(jù)對(duì)稱性,M、N兩點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離相同,肯定在同一等勢(shì)面上,電勢(shì)肯定相同,C正確;假如帶電粒子與點(diǎn)電荷帶同種電荷,在A點(diǎn)的動(dòng)能最小,D錯(cuò)誤。5.ABC解析連接AB、OC、OD、OF,交點(diǎn)分別為I、H、G,△OIG為等邊三角形,△OAI、△OBG為等腰三角形,如圖所示,由幾何關(guān)系可得AI=IG=GB,即I、G為AB的三等分點(diǎn),由于勻強(qiáng)電場(chǎng)電勢(shì)勻稱改變,可得φI=6V,φG=3V,故OF為電勢(shì)3V的等勢(shì)面,由幾何關(guān)系可得DI連線垂直于OA,與OF平行,為電勢(shì)6V的等勢(shì)面,即φD=6V,φF=3V,A、B正確;電場(chǎng)垂直于等勢(shì)面指向電勢(shì)較低一側(cè),故沿AO連線方向,C正確;電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=UAOR=6.C解析下極板帶正電,A板電勢(shì)比B板電勢(shì)高,板間的電場(chǎng)方向從A指向B,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;板間電場(chǎng)強(qiáng)度E=Ud=360.06V/m=600V/m,則UAC=EdAC=600×0.02V=12V,因A板電勢(shì)為零,則C點(diǎn)的電勢(shì)φC=-12V,選項(xiàng)C正確;依據(jù)E=Ud可知,A、B7.CD解析依據(jù)軌跡彎曲方向推斷出,粒子在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,始終受引力作用,因粒子帶正電,所以點(diǎn)電荷Q帶負(fù)電,故A錯(cuò)誤;由圖可知,點(diǎn)電荷Q位于Ea方向延長(zhǎng)線與Eb方向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)處,且b點(diǎn)與a點(diǎn)相比,b點(diǎn)離負(fù)點(diǎn)電荷較近,b點(diǎn)處電勢(shì)較低,依據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)線的分布,b點(diǎn)處電場(chǎng)線分布較密,電場(chǎng)強(qiáng)度較大,粒子加速度較大,故B錯(cuò)誤,D正確;由Ep=qφ可知正點(diǎn)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能較小,所以從a到b系統(tǒng)電勢(shì)能減小,故C正確。8.A解析O點(diǎn)在邊長(zhǎng)AD的中垂線上,所以O(shè)點(diǎn)在A、D點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的電勢(shì)為零;因?yàn)殡妱?shì)是標(biāo)量,B點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)大于零,而C點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的電勢(shì)小于零,因C點(diǎn)電荷的電荷量大于B點(diǎn)電荷的電荷量,所以C點(diǎn)電荷在O點(diǎn)電勢(shì)的肯定值大于B點(diǎn)電荷在O點(diǎn)電勢(shì)的肯定值,故O點(diǎn)電勢(shì)小于零,A正確。E、F關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度E=kQr2,由于C點(diǎn)的電荷電荷量大且離F點(diǎn)更近,故可知F點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度比E點(diǎn)大,B錯(cuò)誤。A點(diǎn)電荷和C點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為EAC=2kQ2a22+kQ2a22=6kQa2,方向由A到O,B點(diǎn)電荷和D點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為EBD=kQ2a22+kQ2a22=4kQa2,方向由O到D,所以四個(gè)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小EO=EAC2+EBD2=213kQa2,C錯(cuò)誤。E、F點(diǎn)在AD的中垂線上,所以E、F點(diǎn)在A、D點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中的電勢(shì)均為零,而E點(diǎn)離B、C9.ACD解析依據(jù)C=QU和C=εrS4πkd聯(lián)立可得QU=εrS4πkd,若僅將A板上移,d增大,Q應(yīng)減小,但由于二極管處于截止?fàn)顟B(tài),電荷量Q保持不變,電壓U將增大,依據(jù)動(dòng)能定理mgh-qU=0,U增大,運(yùn)動(dòng)到B板前的某一高度時(shí),重力做功小于靜電力做功,則帶電小球無(wú)法運(yùn)動(dòng)到B板的小孔N處,故A正確;若僅將B板下移,d增大,Q應(yīng)減小,但由于二極管處于截止?fàn)顟B(tài),電荷量Q保持不變,因?yàn)镋=Ud,聯(lián)立得E=4πkQεrS,電壓U將增大,電場(chǎng)強(qiáng)度E不變,則重力和靜電力在帶電小球運(yùn)動(dòng)相同高度時(shí),重力所做的功更小,因此帶電小球?qū)o(wú)法運(yùn)動(dòng)到N處,故B錯(cuò)誤;若僅將R的滑片上移,R兩端的電壓減小,二極管使得電容器不能放電,電容器兩端電壓U不變,則帶電小球仍將恰好能到達(dá)B板的小孔N處,故C正確;若僅將R的滑片下移,R兩端的電壓增大10.C解析由動(dòng)能定理可知,電荷的動(dòng)能Ek隨位移x的改變圖線的斜率表示該電荷所受的靜電力,故電荷Ⅰ和Ⅱ所受的靜電力分別為FⅠ=Ek0x0,FⅡ=2Ek0x0,故B錯(cuò)誤;由題圖乙可知,靜電力為恒力,則電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向均不變,為勻強(qiáng)電場(chǎng),依據(jù)F=qE可知,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E=FⅠq=Ek0qx0,故C正確;FⅡ=2FⅠ,所以電荷Ⅱ的電荷量為2q,故A錯(cuò)誤;電荷Ⅰ由O到A的過(guò)程中,有qUOA=Ek0,解得UOA=E11.答案(1)m(2)油滴A不帶電,油滴B帶負(fù)電,電荷量為m0gd((3)h2-h12解析(1)小油滴A和B在時(shí)間t內(nèi)都勻速下落了距離h1,可得油滴的速度v0=h此時(shí)有m0g=FfFf=km01聯(lián)立解得k=m0(2)兩極板加上電壓U后,A接著以原速度下落,因此A不帶電。B要向下減速,因此所受電場(chǎng)力豎直向上,B帶負(fù)電。B在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t內(nèi)上升了距離h