2025高考物理步步高同步練習(xí)必修3練透第十章　靜電場中的能量專題強化練5　帶電粒子在交變電場中的運動

2025高考物理步步高同步練習(xí)必修3練透第十章靜電場中的能量專題強化練5帶電粒子在交變電場中的運動1.(多選)帶正電的微粒放在電場中，電場強度的大小和方向隨時間變化的規(guī)律如圖所示．帶電微粒只在靜電力的作用下由靜止開始運動，則下列說法中正確的是()A．微粒在0～1s內(nèi)的加速度與1～2s內(nèi)的加速度相同B．微粒將沿著一條直線運動C．微粒將做往返運動D．微粒在第1s內(nèi)的位移與第3s內(nèi)的位移相同2.在空間有正方向為水平向右，電場強度按如圖所示變化的電場，位于電場中A點的電子在t＝0.5s時由靜止釋放，運動過程中只受靜電力作用．在t＝1s時，電子離開A點的距離大小為l，那么在t＝3s時，電子將處在()A．A點右方3l處 B．A點左方l處C．A點左方3l處 D．A點3．(多選)(2021·玉溪市江川區(qū)高二期末)如圖甲所示，兩平行金屬板豎直放置，左極板接地，中間有小孔，右極板電勢隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，電子原來靜止在左極板小孔處，不計電子的重力，下列說法正確的是()A．若t＝0時刻釋放電子，電子始終向右運動，直到打到右極板上B．若t＝0時刻釋放電子，電子可能在兩板間做往返運動C．若t＝eq\f(T,4)時刻釋放電子，電子可能在兩板間做往返運動，也可能打到右極板上D．若t＝eq\f(3T,8)時刻釋放電子，電子必然回到左極板4.(2021·杭州二中期中)如圖(a)所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖(b)所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處，若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上，則t0可能屬于的時間段是()A．0<t0<eq\f(T,4) B.eq\f(T,2)<t0<eq\f(3T,4)C.eq\f(3T,4)<t0<T D．T<t0<eq\f(9T,8)5．(多選)如圖(a)所示，A、B表示真空中水平放置的間距為d的平行金屬板，板長為L，兩板加電壓后板間電場可視為勻強電場，現(xiàn)在A、B兩板間加上如圖(b)所示的周期性的交變電壓，在t＝eq\f(T,4)時，恰有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在板間中央沿水平方向以速度v0射入電場，忽略粒子重力，下列關(guān)于粒子運動狀態(tài)的表述正確的是()A．粒子在垂直于板的方向的分運動不可能是單向運動B．粒子在垂直于板的方向的分運動可能是往復(fù)運動C．粒子不可能沿與板平行的方向飛出D．只要電壓周期T和v0的值同時滿足一定條件，粒子可以沿與板平行的方向飛出6．(2021·揚州中學(xué)期中)如圖甲所示，熱電子由陰極飛出時的初速度忽略不計，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0，電容器板長和板間距離均為L＝10cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L＝10cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上、下兩極板間的電勢差隨時間變化的圖像如圖乙所示．每個電子穿過平行板的時間都極短，可以認為電壓是不變的，不計電子重力，求：(1)在t＝0.06s時刻，電子打在熒光屏上的何處？(2)熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長？7．(多選)如圖甲所示，在A、B兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓，A板接地，一質(zhì)量為m、電荷量為q的電子在t＝eq\f(T,4)時刻進入兩極板，僅在靜電力作用下，由靜止開始運動，恰好能到達B板，則()A．A、B兩板間的距離為eq\r(\f(qU0T2,16m))B．電子在兩板間的最大速度為eq\r(\f(qU0,m))C．電子在兩板間做勻加速直線運動8．如圖甲所示，在xOy坐標系中，兩平行金屬板AB、OD水平放置，OD與x軸重合，板的左端與原點O重合，板長L＝2m，板間距離d＝1m，緊靠極板右側(cè)有一熒光屏．兩金屬板間電壓UAO隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示，變化周期為T＝2×10－3s，U0＝1×103V，一帶正電的粒子從左上角A點，以平行于AB邊v0＝1000m/s的速度射入板間，粒子電荷量為q＝1×10－5C，質(zhì)量m＝1×10－7kg.不計粒子所受重力．求：(1)粒子在板間運動的時間；(2)粒子打到熒光屏上的縱坐標的范圍；(3)粒子打到熒光屏上時的動能．9．(多選)(2021·德陽市期末)如圖甲所示，兩平行極板P、Q的極板長度和板間距離均為l，位于極板左側(cè)的粒子源沿兩板的中軸線向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為＋q、速度相同、重力不計的帶電粒子．在0～3t0時間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響)．已知t＝0時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在2t0時刻經(jīng)極板邊緣射出．不考慮粒子間相互影響，則下列說法正確的是()A．該粒子在平行板間不是一直做曲線運動B．該粒子在平行板間偏轉(zhuǎn)時的加速度a＝eq\f(l,2t02)C．兩平行板間所加電壓大小為eq\f(3ml2,qt02)D．若t＝eq\f(t0,2)時刻進入兩板間的帶電粒子，也恰好經(jīng)極板邊緣射出，則兩板間所加電壓大小應(yīng)為eq\f(2ml2,3qt02)專題強化練6帶電粒子在重力場與電場中的運動1.(2021·龍巖市新羅區(qū)高二學(xué)業(yè)考試)如圖所示，某一空間為真空，只有水平向右的勻強電場和豎直向下的重力場，在豎直平面內(nèi)有初速度為v0的帶電微粒，恰能沿圖示虛線由A向B做直線運動．那么()A．微粒只能帶正電荷B．微粒一定做勻減速直線運動C．僅改變初速度的方向微粒仍做直線運動D．運動中微粒電勢能保持不變2.(多選)如圖所示，真空環(huán)境下，三個質(zhì)量相同、帶電荷量分別為＋q、－q和0的小液滴a、b、c，從豎直放置的兩板中間上方由靜止釋放，最后從兩板間穿過，小液滴a、b、c的運動軌跡如圖所示，則在穿過極板的過程中，下列說法正確的是()A．靜電力對液滴a、b做的功相等B．三者動能的增量相同C．液滴a與液滴b電勢能的變化量相等D．重力對液滴c做的功最多3.(多選)(2021·淮南市高二期中)如圖所示，平行金屬板A、B水平正對放置，分別帶等量異種電荷．一帶電微粒水平射入板間，在重力和靜電力共同作用下運動，軌跡如圖中虛線所示，那么()A．若微粒帶正電荷，則A板帶負電荷B．微粒從M點運動到N點電勢能增加C．微粒從M點運動到N點動能減少D．微粒從M點運動到N點機械能增加4.(多選)(2021·南陽市臥龍區(qū)高二月考)如圖所示，用絕緣細線拴一帶負電小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，勻強電場方向豎直向下，則()A．小球可能做勻速圓周運動B．當(dāng)小球運動到最高點a時，線的張力一定最小C．當(dāng)小球運動到最高點a時，小球的電勢能一定最小D．當(dāng)小球運動到最低點b時，小球的速度一定最大5.(多選)兩個共軸的半圓柱形電極間的縫隙中存在一沿半徑方向的電場，如圖所示，帶正電的粒子(不計重力)流由電場區(qū)域邊緣的M點射入電場，沿圖中所示的半圓形軌道通過電場并從另一邊緣的N點射出，由此可知()A．若入射粒子的電荷量相等，則出射粒子的質(zhì)量一定相等B．若入射粒子的電荷量相等，則出射粒子的動能一定相等C．若入射粒子的比荷相等，則出射粒子的速率一定相等D．若入射粒子的比荷相等，則出射粒子的動能一定相等6.一帶正電的小球質(zhì)量為m、電荷量為q，將小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強電場，電場方向水平向左，電場強度E＝eq\f(mg,q).不計空氣阻力，重力加速度為g，則小球()A．做直線運動 B．機械能先增加后減少C．加速度大小為2g D．速率先減少后增大7.如圖所示，內(nèi)表面光滑且絕緣的半徑為1.2m的圓形軌道處于豎直平面內(nèi)，豎直向下的勻強電場的電場強度大小為3×106V/m.有一質(zhì)量為0.12kg、帶負電的小球，電荷量大小為1.6×10－6C，小球在圓軌道內(nèi)壁做圓周運動，當(dāng)運動到最低點A時，小球與軌道間壓力恰好為零，g取10m/s2，求：(1)小球在A點時的速度大??；(2)小球運動到最高點B時對軌道的壓力大?。?．在地面附近存在一個有界勻強電場，邊界將空間分成上、下兩個區(qū)域Ⅰ、Ⅱ，在區(qū)域Ⅱ中有豎直向上的勻強電場，在區(qū)域Ⅰ中離邊界某一高度處由靜止釋放一個質(zhì)量為m的帶電小球A，如圖甲所示，小球運動的v－t圖像如圖乙所示，不計空氣阻力，則()A．小球受到的重力與靜電力大小之比為4∶5B．t＝5s時，小球經(jīng)過邊界MNC．在0～5s過程中，重力做的功大于克服靜電力做的功D．在1～4s過程中小球機械能先減小后增大9.(多選)在水平面MN的下方存在豎直向下的勻強電場，質(zhì)量為m的帶電小球由MN上方的A點以一定初速度水平拋出，從B點進入電場，到達C點時速度方向恰好水平，A、B、C三點在同一直線上，且AB＝2BC，如圖所示．重力加速度為g，由此可知()A．靜電力為3mgB．小球帶正電C．小球從A到B與從B到C的運動時間相等D．小球從A到B與從B到C的速度變化量的大小相等10.如圖所示，質(zhì)量m＝2.0×10－4kg、電荷量q＝1.0×10－6C的帶正電的微粒靜止在空間范圍足夠大、電場強度為E的勻強電場中，取g＝10m/s2.(1)求勻強電場的電場強度E的大小和方向；(2)在t＝0時刻，電場強度大小突然變?yōu)镋0＝4.0×103N/C，方向不變．求在0.20s時間內(nèi)靜電力做的功；(3)在(2)的情況下，t＝0.20s時刻突然撤掉電場，求帶電微?；氐匠霭l(fā)點時的動能．11.(2022·成都實外高二階段練習(xí))如圖所示，在沿水平方向的勻強電場中有一固定點O，用一根長度為L＝0.4m的絕緣細線把質(zhì)量為m＝0.4kg、電荷量為q＝＋2C的金屬小球懸掛在O點，小球靜止在B點時細線與豎直方向的夾角為θ＝37°，已知A、C兩點分別為細線懸掛小球的水平位置和豎直位置，求：(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)勻強電場的電場強度大??；(2)如果要使小球能繞O點做完整的圓周運動，則小球在A點時沿垂直于OA方向運動的初速度最少為多少？(結(jié)果可用根號表示)章末檢測試卷(二)(滿分：100分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分)1．下列是某同學(xué)對電場中的概念、公式的理解，其中正確的是()A．根據(jù)電場強度的定義式E＝eq\f(F,q)，電場中某點的電場強度和試探電荷的電荷量成反比B．根據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，電容器的電容與所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比C則A、B兩點的電勢差為1V2.(2021·黃岡中學(xué)月考)超級電容的容量比通常的電容器大得多，其主要優(yōu)點是高功率脈沖應(yīng)用和瞬時功率保持，具有廣泛的應(yīng)用前景．如圖所示，某超級電容器標有“2.7V,100F”，將該電容器接在1.5V干電池的兩端，則電路穩(wěn)定后該電容器的負極板上所帶電荷量為()A．－150C B．－75CC．－270C D．－135C3.(2021·衡水中學(xué)期中)如圖所示，將帶正電的甲球放在不帶電的乙球左側(cè)，兩球在空間形成了穩(wěn)定的靜電場，實線為電場線，虛線為等差等勢線．A、B兩點與兩球球心連線位于同一直線上，C、D兩點關(guān)于直線AB對稱，則()A．A點和B點的電勢相同B．正電荷從A點移至B點，靜電力做正功C．C點和D點的電場強度相同D．負電荷從C點移至D點，電勢能增大4.(2021·駐馬店市驛城區(qū)月考)如圖所示，MN是一負點電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線，一個帶正電的粒子(不計重力)從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示．下列結(jié)論正確的是()A．帶電粒子在a點時具有的電勢能大于在b點時具有的電勢能B．負點電荷一定位于M點左側(cè)C．帶電粒子從a到b過程中動能逐漸減小D．帶電粒子在a點的加速度大于在b點的加速度5.(2021·湖南高二期中)如圖所示，空間存在足夠大的水平方向的勻強電場，絕緣的曲面軌道處于勻強電場中，曲面上有一帶電金屬塊在力F的作用下沿曲面向上移動．已知金屬塊在向上移動的過程中，力F做功40J，金屬塊克服靜電力做功10J，金屬塊克服摩擦力做功20J，重力勢能改變了30J，則()A．電場方向水平向左B．電場方向水平向右C．在此過程中金屬塊電勢能減少20JD．在此過程中金屬塊機械能增加10J6.(2021·重慶八中月考)如圖所示，從F處釋放一個無初速度的電子(重力不計)．電子向B板方向運動，下列說法錯誤的是(設(shè)電源電壓均恒為U)()A．電子到達B板時的動能是eUB．電子從B板到達C板動能變化量為零C．電子到達D板時動能是3eUD．電子在A板和D板之間做往返運動7.如圖所示，三條平行等間距的虛線表示電場中的三個等勢面，電勢值分別為10V、20V、30V，實線是一帶電粒子(僅在靜電力作用下)在該區(qū)域內(nèi)的運動軌跡，a、b、c是軌跡上的三個點，下列說法正確的是()A．粒子在三點的電勢能大小關(guān)系為Epc<Epa<EpbB．粒子在三點所受的靜電力不相等C．粒子必先過a，再到b，然后到cD．粒子在三點所具有的動能大小關(guān)系為Ekc<Eka<Ekb8.(2021·信陽市師河區(qū)高二月考)如圖所示，勻強電場中三點A、B、C是一個三角形的三個頂點，∠ABC＝∠CAB＝30°，BC＝2eq\r(3)m，已知電場線平行于△ABC所在的平面，一個電荷量為q＝－2×10－6C的點電荷由A移到B的過程中，電勢能增加了1.2×10－5J，由B移到C的過程中靜電力做功6×10－6J，下列說法正確的是()A．B、C兩點的電勢差UBC＝3VB．A點的電勢低于B點的電勢C．負電荷由C點移到A點的過程中，電勢能增加D．該電場的電場強度大小為1V/m二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分)9.(2021·林州一中高二月考)x軸與電場中的某條電場線重合，x軸正方向上各點電勢隨x坐標變化的關(guān)系如圖所示，0～x2段為曲線，x2～x4段為直線．一帶負電粒子只在靜電力作用下沿x軸正方向由O點運動至x4位置，則()A．x1處電場強度最大B．x2～x4段是勻強電場C．粒子在0～x2段做勻變速運動，x2～x4段做勻速直線運動D．x1處粒子電勢能最小，x2～x4段粒子的動能隨x均勻減小10.(2022·浙江6月選考改編)如圖所示，帶等量異種電荷的兩正對平行金屬板M、N間存在勻強電場，板長為L(不考慮邊界效應(yīng))．t＝0時刻，M板中點處的粒子源發(fā)射兩個速度大小為v0的相同粒子，垂直M板向右的粒子，到達N板時速度大小為eq\r(2)v0；平行M板向下的粒子，剛好從N板下端射出．不計重力和粒子間的相互作用，則()A．M板電勢高于N板電勢B．兩個粒子的電勢能都減小C．粒子在兩板間的加速度為a＝eq\f(2v02,L)D．粒子從N板下端射出的時間t＝eq\f(\r(2)－1L,2v0)11．(2021·廣州一中月考)兩個等量正點電荷固定于光滑絕緣水平面上，其連線的中垂線上有A、B、C三點，如圖甲所示．一個帶電荷量為＋2×10－7C、質(zhì)量為0.1kg的小物塊(可視為質(zhì)點)從C點靜止釋放．其運動的v－t圖像如圖乙所示，其中B點處為整條圖線切線(圖中標出了該切線)斜率最大的位置，則下列說法正確的是()A．由C到A的過程中小物塊的電勢能一直在增大B．B點為中垂線上電場強度最大的點，電場強度大小為1×104V/mC．由C點到A點電勢逐漸降低D．A、B兩點間的電勢差UAB＝500V12.(2021·南通中學(xué)月考)如圖所示為造紙公司用于監(jiān)控絕緣紙張厚度的簡易裝置示意圖，其中A、B為平行板電容器的兩個極板，上下極板位置均固定，且分別接在恒壓電源的兩極上，A板接負極，已知絕緣紙張的厚度越大，相對介電常數(shù)越大．下列說法正確的是()A．當(dāng)流水線上通過的產(chǎn)品厚度增大時，平行板電容器的電容增大B．當(dāng)靈敏電流計有從b流向a的電流時，說明絕緣紙張變厚C．當(dāng)絕緣紙張厚度變薄時，兩板間電場強度變大D．增大恒壓電源的電壓值，可提高監(jiān)控裝置的靈敏度三、非選擇題(本題共5小題，共52分)13．(10分)(2019·北京卷)電容器作為儲能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用．對給定電容值為C的電容器充電，無論采用何種充電方式，其兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像都相同．(1)請在圖甲中畫出上述u－q圖像．類比直線運動中由v－t圖像求位移的方法，求兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能Ep＝_________________________________________.(2)在如圖乙所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源(忽略內(nèi)阻)．通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進行兩次充電，對應(yīng)的q－t曲線如圖丙中①②所示．a(chǎn)．①②兩條曲線不同是________(選填“E”或“R”)的改變造成的；b．電容器有時需要快速充電，有時需要均勻充電．依據(jù)a中的結(jié)論，說明實現(xiàn)這兩種充電方式的途徑．_____________________________________________________________________.(3)設(shè)想使用理想的“恒流源”替換(2)中電源對電容器充電，可實現(xiàn)電容器電荷量隨時間均勻增加．請思考使用“恒流源”和(2)中電源對電容器的充電過程，填寫下表(選填“增大”“減小”或“不變”)．“恒流源”(2)中電源電源兩端電壓通過電源的電流14.(8分)(2022·廣西南寧三中高二開學(xué)考試)如圖所示，光滑絕緣斜面傾角為37°，一帶有正電的小物塊質(zhì)量為m、電荷量為q，置于斜面上．當(dāng)沿水平方向加如圖所示的勻強電場時，帶電小物塊恰好靜止在斜面上，從某時刻開始，電場強度大小變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，方向不變，重力加速度為g，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)原來的電場強度大?。?2)電場強度變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)后，