高考物理二輪課時(shí)作業(yè)：專題三 1 電場及帶電粒子在電場中的運(yùn)動 Word版含解析

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1、 專題三 第1講 [A級－對點(diǎn)練] [題組一]　電場的性質(zhì) 1．如圖所示，實(shí)線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運(yùn)動軌跡，粒子先經(jīng)過M點(diǎn)，再經(jīng)過N點(diǎn)．下列說法中正確的有(　　) A．粒子帶負(fù)電 B．粒子在M點(diǎn)的動能大于在N點(diǎn)的動能 C．粒子在M點(diǎn)的電勢能大于在N點(diǎn)的電勢能 D．粒子在M點(diǎn)受到的電場力大于在N點(diǎn)受到的電場力 解析：C　[由粒子的運(yùn)動軌跡和電場線的方向可判斷粒子帶正電，A錯；粒子從M向N運(yùn)動，相當(dāng)于順著電場線方向運(yùn)動，粒子又是帶正電，則電場力做正功，電勢能減小，可得EpM＞EpN，再由動能定理知，EkM＜EkN，B錯，C對；由電場線密

2、的地方場強(qiáng)大，可知EM＜EN，又F電＝qE，則FN＞FM，D錯．] 2.(2020·江西模擬)在電場中，以 O 為原點(diǎn)，沿電場方向建立坐標(biāo)軸 r，將帶正電的試探電荷放入電場中，其電勢能 EP隨 r 變化的關(guān)系如圖所示，其中 r2對應(yīng)圖線與橫軸的交點(diǎn)，r0對應(yīng)圖線的最低點(diǎn)．若電荷只受電場力的作用，則下列說法正確的是(　　 ) A．從r2處靜止釋放電荷，電荷將保持靜止 B．從r1處靜止釋放電荷，電荷始終向r正方向運(yùn)動 C．從r0處靜止釋放電荷，電荷將先向r負(fù)方向運(yùn)動 D．從r3處靜止釋放電荷，電荷將始終向r負(fù)方向運(yùn)動 解析：D　[根據(jù)電勢能EP＝qφ可知：電勢與圖中電勢能曲線趨勢一

3、致；根據(jù)沿著電場線電勢降低可知：從r1到r0，電場方向向r正方向；在r0處電場強(qiáng)度為零；在r0到無窮遠(yuǎn)，電場方向向r負(fù)方向；所以，從r1、r2處釋放電荷，電荷先向r 正方向運(yùn)動；從r0處釋放電荷，電荷將保持靜止；從r3處釋放電荷，電荷將先向r 負(fù)方向運(yùn)動；故D正確，A、B、C錯誤．] 3．在真空中A、B兩點(diǎn)分別放有異種點(diǎn)電荷－Q和＋2Q，以A、B連線中點(diǎn)O為圓心作一圓形路徑acbd，如圖所示，則下列說法正確的是(　　) A．場強(qiáng)大小關(guān)系有Ea＝Eb、Ec＝Ed B．電勢高低關(guān)系有φa＞φb、φc＞φd C．將一負(fù)點(diǎn)電荷沿圓弧由a運(yùn)動到b的過程中電場力做正功 D．將一正點(diǎn)電荷沿直線

4、由c運(yùn)動到d的過程中電勢能始終不變 解析：C　[對比等量異種點(diǎn)電荷的電場分布可知，題圖中場強(qiáng)大小關(guān)系有Eb＞Ea，Ec＝Ed，A項(xiàng)錯誤．由沿著電場線方向電勢逐漸降低可知，φa＜φb，再由對稱性可知φc＝φd，B項(xiàng)錯誤．因φa＜φb，將一負(fù)點(diǎn)電荷沿圓弧由a運(yùn)動到b的過程中電場力做正功，C項(xiàng)正確．因沿直線由c到d過程中電勢先升高再降低，所以將一正點(diǎn)電荷沿直線由c運(yùn)動到d的過程中電勢能先增大后減小，D項(xiàng)錯誤．] 4．(多選)如圖所示，正方形ABCD的4個頂點(diǎn)各固定一個點(diǎn)電荷，所帶電荷量分別為＋q、－q、＋q、－q，E、F、O分別為AB、BC及AC的中點(diǎn)．下列說法正確的是(　　) A．E點(diǎn)電

5、勢低于F點(diǎn)電勢 B．F點(diǎn)電勢等于E點(diǎn)電勢 C．E點(diǎn)電場強(qiáng)度與F點(diǎn)電場強(qiáng)度相同 D．F點(diǎn)電場強(qiáng)度大于O點(diǎn)電場強(qiáng)度 解析：BD　[根據(jù)對稱性可知，E、F兩點(diǎn)電勢相等，則A項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確．根據(jù)對稱性及場強(qiáng)的疊加原理可知，E點(diǎn)和F點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等而方向不同，O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零，F(xiàn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度大于零，則C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確．] 5．(多選)如圖所示，在兩等量異種點(diǎn)電荷連線上有c、O、f三點(diǎn)，虛線所在的曲線M、L、K分別表示過c、O、f三點(diǎn)的等勢面．一不計(jì)重力的帶負(fù)電粒子，從a點(diǎn)射入電場，只在電場力作用下沿abcde運(yùn)動，其軌跡關(guān)于兩點(diǎn)電荷連線對稱，如圖中實(shí)線所示．a(chǎn)、b、c、d、e為軌跡與各

6、等勢面的交點(diǎn)，則下列說法中正確的有(　　) A．各等勢線的電勢大小關(guān)系為φK＞φL＞φM B．a(chǎn)點(diǎn)與b點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同 C．粒子在a點(diǎn)與e點(diǎn)的加速度大小相等 D．粒子在c點(diǎn)的電勢能大于在e點(diǎn)的電勢能 解析：ACD　[由曲線運(yùn)動的特點(diǎn)可以知道粒子在c點(diǎn)受到向左的電場力，又因?yàn)榱Ｗ訋ж?fù)電，可知過c點(diǎn)的電場線方向向右，根據(jù)等量異種點(diǎn)電荷電場的特點(diǎn)知正點(diǎn)電荷在虛線K的左邊，負(fù)點(diǎn)電荷在虛線M的右邊，因此φK＞φL＞φM，選項(xiàng)A正確；a點(diǎn)與b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小不一定相等，而且方向不同，選項(xiàng)B錯誤；a點(diǎn)與e點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，粒子在這兩點(diǎn)所受電場力大小相等，所以加速度大小相等，選項(xiàng)C正確；粒子

7、從c點(diǎn)到e點(diǎn)，電場力做正功，故粒子在c點(diǎn)的電勢能大于在e點(diǎn)的電勢能，選項(xiàng)D正確．] [題組二]　與電容器有關(guān)的電場問題 6.研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電 B．實(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小 C．實(shí)驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板， 靜電計(jì)指針的張角變大 D．實(shí)驗(yàn)中，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大 解析：A　[帶電玻璃棒接觸a板，a板會帶上同種電荷，同時(shí)b板上會感應(yīng)出異種電荷，故A正確；靜電計(jì)指針張角反映電容器兩板間電壓，將b板上移

8、，正對面積S減小，電容C減小，板間電壓U增大，故指針張角變大，B錯；插入有機(jī)玻璃板，相對介電常數(shù)εr增大，電容C增大，板間電壓U減小，指針張角變小，C錯；只增加極板帶電量Q，板間電壓U增大，但電容保持不變，故D錯．] 7．(2020·河北衡水中學(xué)高考模擬)(多選)如圖所示，A、B為平行板電容器的金屬板，G為靜電計(jì)，開始時(shí)開關(guān)S閉合，靜電計(jì)指針張開一定角度．下述結(jié)論正確的是(　　) A．若保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板靠近些，指針張開角度將變小 B．若保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板正對面積變小些，指針張開角度將不變 C．若斷開開關(guān)S后，將A、B兩極板靠近些，指針張開角度將變小 D．

9、若斷開開關(guān)S后，將A、B兩極板正對面積變小些，指針張開角度將變大 解析：BCD　[保持開關(guān)閉合，電容器兩端的電勢差不變，靜電計(jì)測量的是電容器兩端的電勢差，所以指針張角不變，故A錯誤，B正確；斷開開關(guān)，電容器帶電荷量不變，將A、B靠近一些，則d減小，根據(jù)C＝知，電容增大，根據(jù)C＝知，電勢差減小，指針張角減小，故C正確；斷開開關(guān)，電容器帶電荷量不變，將A、B正對面積變小些，根據(jù)C＝知，電容減小，根據(jù)C＝知，電勢差增大，指針張角增大，故D正確．] [題組三]　帶電粒子在電場中的運(yùn)動 8．(2020·湖南郴州質(zhì)檢一，2)a、b兩離子從平行板電容器兩板間P處垂直電場入射，運(yùn)動軌跡如圖．若a、b的偏

10、轉(zhuǎn)時(shí)間相同，則a、b一定相同的物理量是(　　) A．比荷　　　　　 B．入射速度 C．入射動能 D．入射動量 解析：A　[離子在電場中做類平拋運(yùn)動，垂直板方向做勻加速直線運(yùn)動，偏轉(zhuǎn)時(shí)間相同，偏轉(zhuǎn)量相同，y＝at2＝××t2，兩板間電壓、距離、運(yùn)動時(shí)間相等，則a、b一定相同的物理量是比荷，故A正確．] 9．(2019·安徽江南十校聯(lián)考，18)空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，方向與x軸平行，一個質(zhì)量為m、帶負(fù)電的小球，帶電荷量為q，從坐標(biāo)原點(diǎn)以v0＝10 m/s的初速度斜向上拋出，且初速度v0與x軸正方向夾角θ＝37°，如圖所示．經(jīng)過一段時(shí)間后到達(dá)最高點(diǎn)，此時(shí)速度大小也是10 m/s，則

11、該小球在最高點(diǎn)的位置坐標(biāo)是(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)(　　) A．0.6 m,1.8 m B．－0.6 m,1.8 m C．5.4 m,1.8 m D．0.6 m,1.08 m 解析：B　[帶電小球受重力和水平向左的電場力作用，把帶電小球的運(yùn)動分解成沿x軸方向初速度為v0cos 37°的勻減速直線運(yùn)動，沿y軸方向初速度為v0sin 37°的豎直上拋運(yùn)動．當(dāng)沿y軸方向速度減小為0時(shí)小球達(dá)到最高點(diǎn)，故有y＝＝1.8 m，t＝＝0.6 s，x＝·t＝－0.6 m，故B選項(xiàng)正確．] 10．(2019·天津理綜，3)如圖所示，在水平向右的勻強(qiáng)電

12、場中，質(zhì)量為m的帶電小球，以初速度v從M點(diǎn)豎直向上運(yùn)動，通過N點(diǎn)時(shí)，速度大小為2v，方向與電場方向相反，則小球從M運(yùn)動到N的過程(　　) A．動能增加mv2　　　　 B．機(jī)械能增加2mv2 C．重力勢能增加mv2 D．電勢能增加2mv2 解析：B　[小球從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程，可分解為水平方向上的勻加速直線運(yùn)動和豎直方向上的勻減速直線運(yùn)動．豎直方向上，運(yùn)動時(shí)間t＝，上升高度h＝；水平方向上，2v＝at，a＝，所以F電＝2mg，水平位移x＝ t＝·t＝.從M到N，動能增量ΔEk＝m×(2v)2－mv2＝mv2，A錯；重力勢能增量ΔEp＝mgh＝mv2，C錯；電勢能增量ΔEP電＝－W電

13、＝－F電·x＝－2mv2，故D錯；機(jī)械能增量ΔE機(jī)＝ΔEk＋ΔEp＝2mv2，B正確．] [B級－綜合練] 11.(2020·河北衡水中學(xué)高考模擬)(多選)如圖所示，勻強(qiáng)電場場強(qiáng)大小為E，方向與水平方向夾角為θ(θ≠45°)，場中有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球，用長為L的細(xì)線懸掛于O點(diǎn)．當(dāng)小球靜止時(shí)，細(xì)線恰好水平．現(xiàn)用一外力將小球沿圓弧緩慢拉到豎直方向最低點(diǎn)，小球電荷量不變，則在此過程中(　　) A．外力所做的功為 B．帶電小球的電勢能增加qEL(sin θ＋cos θ) C．帶電小球的電勢能增加 D．外力所做的功為mgLtan θ 解析：AB　[小球在水平位置靜止，由共

14、點(diǎn)力的平衡可知，F(xiàn)電sin θ＝mg，則F電＝Eq＝，小球從初始位置移到最低點(diǎn)時(shí)，電場力所做的功W電＝－EqL(cos θ＋sin θ)＝－ΔEp，故B正確，C錯誤；由動能定理可知，W外＋W電＋WG＝0，W外＝－(W電＋WG)＝EqL(cos θ＋sin θ)－mgL＝，故A正確，D錯誤．故選A、B.] 12．(多選)如圖所示，兩個帶等量正電的點(diǎn)電荷分別位于x軸上的P、Q兩點(diǎn)，其位置關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)O對稱．圓弧曲線是一個以O(shè)點(diǎn)為圓心的半圓，c點(diǎn)為半圓與y軸的交點(diǎn)，a、b兩點(diǎn)為一平行于x軸的直線與半圓的交點(diǎn)．下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)相同 B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電勢相同 C

15、．將一個正電荷q沿著圓弧從a點(diǎn)經(jīng)c點(diǎn)移到b點(diǎn)，電勢能先增加后減小 D．將一個正電荷q放在半圓上任一點(diǎn)，兩電荷對q的作用力大小分別是F1、F2，則＋為一定值 解析：BD　[等量同種正電荷電場線和等勢面的分布圖如圖所示．電場強(qiáng)度的方向沿電場線的切線方向，由圖可以知道，a、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等、方向不同，則場強(qiáng)不同，故A錯誤； 根據(jù)等量同種正電荷的電場分布的對稱性知，a點(diǎn)的電勢等于b點(diǎn)的電勢，故B正確；將一個正電荷q沿著圓弧從a點(diǎn)經(jīng)c點(diǎn)移到b點(diǎn)，電場力先做正功后做負(fù)功，故電勢能先減小后增加，故C錯誤；設(shè)半圓直徑為d，將一個正電荷q放在半圓上任一點(diǎn)，設(shè)該點(diǎn)到P的距離為r1，到Q的距離為r2，

16、兩等量點(diǎn)電荷的電荷量均為Q，由勾股定理得r＋r＝d2，兩電荷對q的作用力大小分別是F1、F2，由庫侖定律得F1＝，F(xiàn)2＝，所以＋＝＝，為定值，故D正確．] 13．如圖甲所示，兩水平金屬板A、B間的距離為d，極板長為l，A、B右端有一豎直放置的熒光屏，熒光屏距A、B右端的距離為0.71l.A、B兩板間加上如圖乙所示的方波形電壓，電壓的正向值為U0，反向值也為U0，A、B間的電場可看作勻強(qiáng)電場，且兩板外無電場．現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為e(重力不計(jì))的電子束，以速度v0沿A、B兩板間的中心線OO′射入兩板間的偏轉(zhuǎn)電場，所有電子均能通過偏轉(zhuǎn)電場，最后打在熒屏上． (1)求電子通過偏轉(zhuǎn)電場的時(shí)間t

17、0. (2)若UAB的周期T＝t0，求從OO′上方飛出偏轉(zhuǎn)電場的電子在飛出時(shí)離OO′的最大距離． (3)若UAB的周期T＝2t0，求電子擊中熒光屏上O′點(diǎn)時(shí)的速率． 解析：(1)電子在水平方向做勻速運(yùn)動，v0t0＝l， 解得t0＝. (2)當(dāng)T＝t0時(shí)，t＝0時(shí)刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的電子向上側(cè)移距離最大．設(shè)最大距離為ym，加速度大小為a，則： ym＝2×a2，a＝， 解得最大距離ym＝. (3)當(dāng)T＝2t0時(shí)，電子要到達(dá)O′點(diǎn)在電場中必須在豎直方向上先加速后減速再反向加速，并且加速度大小相等，離開電場后豎直方向上勻速，從O到O′的整個過程向上的位移和向下的位移大小相等．設(shè)向上加速時(shí)間

18、為Δt，則在豎直方向上有： y上＝2×a(Δt)2 y下＝a(t0－2Δt)2＋a(t0－2Δt) 要到達(dá)O′點(diǎn)，則有y上＝y(tǒng)下． 解得：Δt＝0.4t0，另一解：Δt＝3t0舍去． 所以，到達(dá)O′點(diǎn)的電子在豎直方向上的速度大小為vy＝a(t0－2Δt) 到達(dá)熒光屏上O′點(diǎn)的電子的速率為v＝， 解得：電子擊中熒光屏上O′點(diǎn)時(shí)的速率 v＝ 答案：(1)　(2)　(3) 14．如圖所示，相距2L的AB、CD兩直線間的區(qū)域存在著兩個大小不同、方向相反的有界勻強(qiáng)電場，其中PS下方的電場E1的場強(qiáng)方向?yàn)樨Q直向上，PS上方的電場E2的場強(qiáng)方向?yàn)樨Q直向下．在電場左邊界AB上寬為L的PQ區(qū)

19、域內(nèi)，連續(xù)分布著電荷量為＋q、質(zhì)量為m的粒子．從某時(shí)刻起由Q到P點(diǎn)間的帶電粒子，依次以相同的初速度v0沿水平方向垂直射入勻強(qiáng)電場E1中．從Q點(diǎn)射入的粒子，通過PS上的某點(diǎn)R進(jìn)入勻強(qiáng)電場E2后從CD邊上的M點(diǎn)水平射出，其軌跡如圖．若MS兩點(diǎn)的距離為.不計(jì)粒子的重力及它們間的相互作用． (1)求電場強(qiáng)度E1與E2的大?。? (2)在PQ間還有許多水平射入電場的粒子通過電場后也能垂直于CD邊水平射出，這些入射點(diǎn)到P點(diǎn)的距離有什么規(guī)律？ 解析：(1)設(shè)粒子由Q到R及R到M點(diǎn)的時(shí)間分別為t1與t2，到達(dá)R時(shí)豎直速度為vy， 由y＝at2、vy＝at及F＝qE＝ma得： L＝a1t＝t ＝a2t＝t vy＝t1＝t2 v0(t1＋t2)＝2L 聯(lián)立解得：E1＝，E2＝. (2)由(1)知E2＝2E1，t1＝2t2.因沿PS方向所有粒子做勻速運(yùn)動，所以它們到達(dá)CD邊的時(shí)間均為t＝.設(shè)PQ間距離P點(diǎn)為h的粒子射入電場后，經(jīng)過n(n＝2,3,4，…)個類似于Q→R→M的循環(huán)運(yùn)動(包括粒子從電場E2穿過PS進(jìn)入電場E1的運(yùn)動)后，恰好垂直于CD邊水平射出，則它的速度第一次變?yōu)樗剿脮r(shí)間為T＝＝(n＝2,3,4，…)，第一次到達(dá)PS邊的時(shí)間則為T，則 h＝··2＝(n＝2,3,4，…) 答案：(1)　　(2)見解析