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高考物理二輪專題復(fù)習(xí)練案:第8講 電場及帶電粒子在電場中的運(yùn)動 Word版含解析

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高考物理二輪專題復(fù)習(xí)練案:第8講 電場及帶電粒子在電場中的運(yùn)動 Word版含解析

專題三第8講限時:40分鐘一、選擇題(本題共8小題,其中15題為單選,68題為多選)1(2018·山東、湖北部分重點(diǎn)中學(xué)沖刺模擬)將電荷量為q2×105C的正點(diǎn)電荷從A移動到B,電場力做功為4×104J;將其從B移動到C,克服電場力做功2×104J,規(guī)定C0,則下列說法正確的是(A)AA、B兩點(diǎn)的電勢分別為A10V,B10VB若A、B、C三點(diǎn)在同一條電場線上,則C一定是AB的中點(diǎn)C若將電荷量為2×105C的點(diǎn)電荷從A移動到B,電勢能減小4×104JD若是勻強(qiáng)電場,且AB10cm,則電場強(qiáng)度可能為100N/C解析根據(jù)電勢差定義式UAB,可得UABV20V,同理UBC10V,則A10V,B10V,故A正確;因?yàn)殡妶霾灰欢ㄊ莿驈?qiáng)電場,所以C不一定是AB的中點(diǎn),故B錯誤;負(fù)電荷從A到B過程中,電場力做負(fù)功,電勢能增加,故C錯誤;由UEd可知,勻強(qiáng)電場的最小場強(qiáng)為EV/m200V/m,故D錯誤。所以A正確,BCD錯誤。2(2018·山東省濰坊市高三下學(xué)期一模)如圖所示,水平放置的平行板電容器充電后與電源斷開,上極板帶正電,下極板接地,一帶電油滴靜止于P點(diǎn)?,F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動一小段距離,則油滴(B)A仍保持靜止,電勢能不變B仍保持靜止,電勢能減小C將向下運(yùn)動,電勢能增大D將向下運(yùn)動,電勢能減小解析上極板帶正電,下極板接地,所以電場方向向下,帶電油滴靜止于P點(diǎn),所以電場力向上,所以該點(diǎn)電荷是負(fù)電荷,水平放置的平行板電容器充電后與電源斷開,兩極板所帶的電量Q不變,間距d增大,根據(jù)E知兩板間的電場強(qiáng)度不變,受電場力不變,油滴仍保持靜止;根據(jù)UEd知,P點(diǎn)與負(fù)極板間的電勢差增大,負(fù)極板的電勢為0,所以P點(diǎn)的電勢增大,該點(diǎn)電荷是負(fù)電荷,所以電勢能減小,故B正確,ACD錯誤;故選B。3(2018·福建省莆田市高三下學(xué)期模擬)如圖所示,邊長為a的正方體的頂點(diǎn)A處有一電荷量為Q的點(diǎn)電荷,其他7個頂點(diǎn)各有一電荷量為Q的點(diǎn)電荷,體心O處有一個電荷量為q的點(diǎn)電荷,靜電力常量為k,則點(diǎn)電荷q受到的電場力大小為(A)ABCD解析由對稱性可知,點(diǎn)電荷q所受的電場力等于與Q在同一對角線上的Q對點(diǎn)電荷電場力的矢量和,其它電荷對點(diǎn)電荷的作用力的和為零,則點(diǎn)電荷受電場力大小為F2k,故選A4(2018·廣東省汕頭市高三下學(xué)期4月模擬)如圖所示,電子示波管由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY、水平偏轉(zhuǎn)電極XX和熒光屏組成,當(dāng)電極YY和XX所加電壓都為零時電子槍射出的電子恰好打在熒光屏上的中心點(diǎn)即原點(diǎn)O上,下列說法正確的是(C)A當(dāng)上極板Y的電勢高于Y,而后極板X的電勢低于X時,電子將打在第一象限B電子從發(fā)射到打到熒光屏的時間與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小有關(guān)C電子打到熒光屏?xí)r的動能與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小有關(guān)D電子通過XX時的水平偏轉(zhuǎn)量與YY所加電壓大小有關(guān)解析由于電子帶負(fù)電,所以電子在電場中運(yùn)動時會偏向電勢高的一邊,故當(dāng)上極板Y的電勢高于Y,而后極板X的電勢低于X時,電子將打在第二象限,故A錯誤;電子在水平方向上不受力,所以水平方向做勻速運(yùn)動,故電子從發(fā)射到打到熒光屏的時間與偏轉(zhuǎn)電極所加電壓大小無關(guān),故B錯誤;根據(jù)動能定理,電子出電場后的動能和電場力做功的大小有關(guān),即qUmv2mv,故C正確;電子通過XX時的水平偏轉(zhuǎn)量與XX所加電壓大小有關(guān),故D錯誤;故選C。5(2018·貴州省貴陽市高三5月模擬)如圖所示,為某靜電除塵裝置的原理圖,廢氣先經(jīng)過機(jī)械過濾裝置再進(jìn)入靜電除塵區(qū)。圖中虛線是某一帶負(fù)電的塵埃(不計重力)僅在電場力作用下向集塵極遷移并沉積的軌跡,A、B兩點(diǎn)是軌跡與電場線的交點(diǎn)。若不考慮塵埃在遷移過程中的相互作用和電荷量變化,則以下說法正確的是(B)AA點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢B塵埃在A點(diǎn)加速度大于在B點(diǎn)的加速度C塵埃在遷移過程中做勻變速運(yùn)動D塵埃在遷移過程中電勢能始終在增大解析沿電場線方向電勢降低,由圖可知,B點(diǎn)的電勢高于A點(diǎn)電勢,故A錯誤;由圖可知,A點(diǎn)電場線比B點(diǎn)密集,因此A點(diǎn)的場強(qiáng)大于B點(diǎn)場強(qiáng),故A點(diǎn)的電場力大于B點(diǎn)的電場力,則A點(diǎn)的加速度大于B點(diǎn)的加速度,故B正確;放電極與集塵極間建立非勻強(qiáng)電場,塵埃所受的電場力是變化的。故粒子不可能做勻變速運(yùn)動,故C錯誤;由圖可知,開始速度方向與電場力方向夾角為鈍角,電場力做負(fù)功,電勢能增大;后來變?yōu)殇J角,電場力做正功,電勢能減?。粚τ谌^程而言,根據(jù)電勢的變化可知,電勢能減小,故D錯誤。故選B。6(2018·安徽省蚌埠市高三第三次教學(xué)質(zhì)量檢測)如圖,充電后的平行板電容器水平放置(與電源斷開),電容為C,板間距離為d,上極板正中央有一小孔。質(zhì)量為m、電荷量為q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落,穿過小孔到達(dá)下極板處的P點(diǎn)時速度恰為零(空氣阻力忽略不計,極板間電場可視為勻強(qiáng)電場,重力加速度為g)。下列說法正確的是(BC)A電容器所帶電荷量QB電容器板間的電場強(qiáng)度EC若下板下移的距離,小球到達(dá)P點(diǎn)(原下板處)時速度恰為零D若下板水平右移一小段距離,小球到達(dá)下板處時速度恰為零解析對從釋放到到達(dá)下極板處過程由動能定理得:mg(hd)qEd0,解得:E,電容器兩極板間的電壓為:UEd,電容器的帶電量為:QCU,故A錯誤,B正確;由題意知,電容器的電量不變,根據(jù)C、C和E,得E,當(dāng)下板向下移動時電場強(qiáng)度不變,根據(jù)動能定理可知,小球從相同高度處釋放,到達(dá)P點(diǎn)時速度恰好為零,故C正確;當(dāng)下板水平右移一小段距離,面積S減小,故電場強(qiáng)度增大,下落相同的距離,電場力做的負(fù)功更多,故小球在到達(dá)下板前速度已經(jīng)為零,故D錯誤。故選BC。7(2018·寧夏銀川二中高三下學(xué)期模擬三試題)如圖所示,平行板電容器A、B兩極板水平放置,A在上方,B在下方,現(xiàn)將其和二極管串聯(lián)接在電源上,已知A和電源正極相連,二極管具有單向?qū)щ娦?,一帶電小球沿A、B中心水平射入,打在B極板上的N點(diǎn),小球的重力不能忽略,現(xiàn)通過上下移動A極板來改變兩極板A、B間距(兩極板仍平行),則下列說法正確的是(BC)A若小球帶正電,當(dāng)A、B間距增大時,小球打在N點(diǎn)的右側(cè)B若小球帶正電,當(dāng)A、B間距減小時,小球打在N點(diǎn)的左側(cè)C若小球帶負(fù)電,當(dāng)A、B間距減小時,小球可能打在N點(diǎn)的右側(cè)D若小球帶負(fù)電,當(dāng)A、B間距增大時,小球可能打在N點(diǎn)的左側(cè)解析若小球帶正電,當(dāng)d增大時,電容減小,但Q不可能減小,所以Q不變,根據(jù)E,E不變所以電場力不變,小球仍然打在N點(diǎn),故A錯誤;若小球帶正電,當(dāng)d減小時,電容增大,Q增大,根據(jù)E,所以d減小時E增大,所以電場力變大向下,小球做平拋運(yùn)動豎直方向加速度增大,運(yùn)動時間變短,打在N點(diǎn)左側(cè),故B正確;若小球帶負(fù)電,當(dāng)AB間距d減小時,電容增大,則Q增大,根據(jù)E,所以d減小時E增大,所以電場力變大向上,若電場力小于重力,小球做類平拋運(yùn)動,豎直方向上的加速度減小,運(yùn)動時間變長,小球?qū)⒋蛟贜點(diǎn)的右側(cè),故C正確;若小球帶負(fù)電,E,E不變所以電場力大小不變,小球做類平拋運(yùn)動,豎直方向上的加速度不變,運(yùn)動時間不變,小球仍落在N點(diǎn),故D錯誤。所以BC正確,AD錯誤。8(2018·陜西省寶雞市模擬)如圖所示,有四個等量異種電荷,放在正方形的四個頂點(diǎn)處,a、b、c、d為正方形四個邊的中點(diǎn),O為正方形的中心,e、f為正方形外接圓與bd中垂線的兩個交點(diǎn)。取無限遠(yuǎn)處的電勢為0,下列說法中正確的是(BC)Aa、b、c、d電場強(qiáng)度和電勢都相同BO點(diǎn)的電場強(qiáng)度和電勢均為零C將一帶正電的試探電荷從e點(diǎn)沿直線移動到f點(diǎn)過程中電勢能不變D過e點(diǎn)垂直于紙面的直線上,各點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,電勢為零解析把其中相鄰的兩個正負(fù)電荷看成一組,另外兩個正負(fù)電荷看成一組,中垂線就是一條零勢線,a、b、c、d、O點(diǎn)的電勢為零,根據(jù)對稱性可知,a、b、c、d電場強(qiáng)度大小相等,方向不同,O點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零,選項(xiàng)A錯誤、B正確;ef是一條等勢線,沿ef移動電荷,電荷的電勢能不變,選項(xiàng)C正確;過e點(diǎn)垂直于紙面的直線上,各點(diǎn)的電場強(qiáng)度不為零,電勢為零,選項(xiàng)D錯誤。二、計算題(本題共2小題,需寫出完整的解題步驟)9(2018·湖北省襄陽五中一模)如圖所示,光滑絕緣的細(xì)圓管彎成半徑為R的半圓形,固定在豎直面內(nèi),管口B、C的連線水平。質(zhì)量為m的帶正電小球從B點(diǎn)正上方的A點(diǎn)自由下落,A、B兩點(diǎn)間距離為4R。從小球(小球直徑小于細(xì)圓管直徑)進(jìn)入管口開始,整個空間中突然加上一個斜向左上方的勻強(qiáng)電場,小球所受電場力在豎直方向上的分力方向向上,大小與重力相等(水平分量待定),結(jié)果小球從管口C處離開圓管后,又能經(jīng)過A點(diǎn)。設(shè)小球運(yùn)動過程中電荷量沒有改變,重力加速度為g,求:(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時的速度大?。?2)小球受到的電場力大小。解析(1)小球從開始自由下落到到達(dá)管口B的過程中機(jī)械能守恒,故有:mg·4Rmv到達(dá)B點(diǎn)時速度大小為vB2(2)設(shè)電場力的豎直分力為Fy,水平分力為Fx,則Fymg(方向豎直向上)。小球從B運(yùn)動到C的過程中,由動能定理得:Fx·2Rmvmv小球從管口C處脫離圓管后,做類平拋運(yùn)動,其軌跡經(jīng)過A點(diǎn),有y4RvCtx2Raxt2t2聯(lián)立解得:Fxmg電場力的大小為:qEmg10(2018·河北省張家口市高三下學(xué)期模擬)如圖所示,在水平線MN上方區(qū)域有豎直向下的勻強(qiáng)電場,在電場內(nèi)有一光滑絕緣平臺,平臺左側(cè)靠墻,平臺上有帶絕緣層的輕彈簧,其左端固定在墻上,彈簧不被壓縮時右側(cè)剛好到平臺邊緣,光滑絕緣平臺右側(cè)有一水平傳送帶,傳送帶A、B兩端點(diǎn)間距離L1m,傳送帶以速率v04m/s順時針轉(zhuǎn)動,現(xiàn)用一帶電小物塊向左壓縮彈簧,放手后小物塊被彈出,從傳送帶的B端飛出。小物塊經(jīng)過MN邊界上C點(diǎn)時,速度方向與水平方向成45°角,經(jīng)過MN下方MN水平線上的D點(diǎn)時,速度方向與水平方向成60°角。傳送帶B端距離MN的豎直高度h10.4m,MN與MN平行,間距h21.6m,小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1,小物塊的質(zhì)量為m0.1kg,帶電量q1×102C,平臺與傳送帶在同一水平線上,二者連接處縫隙很小,不計小物塊經(jīng)過連接處的能量損失,重力加速度為g10m/s2,1.732,2.236。求:(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E;(2)彈簧彈性勢能的最大值;(3)當(dāng)小物塊在傳送帶上運(yùn)動因摩擦產(chǎn)生的熱量最大時,小物塊在傳送帶上發(fā)生相對運(yùn)動的時間t。解析(1)設(shè)小物塊從B點(diǎn)飛出的速度為vB,在C點(diǎn)、D點(diǎn)時的速度分別為v1、v2。在C點(diǎn)小物塊的速度方向與水平方向成45°角,則由幾何關(guān)系可知v1xv1yvB小物塊從B點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn),在豎直方向上有2ah1vv在D點(diǎn)由tan60°,解得v2yvB小物塊從C點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)的過程中,在豎直方向上有2gh2vv(vB)2v2v,解得vB4m/s將其代入2ah1vv,解得a20m/s2小物塊從B點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中,有qEmgma,解得E100N/C。(2)小物塊被彈簧彈開,恰好減速到B端與傳送帶同速,則小物塊從A端運(yùn)動到B端由vv22a0L,ma0(Eqmg),小物塊在A點(diǎn)具有的動能即為彈簧具有的最大彈性勢能,則EpEkmv21J。(3)小物塊在傳送帶上摩擦產(chǎn)生熱量的最大值是物塊在傳送帶上相對位移最長的情況,有兩種情況,一種是物塊一直加速運(yùn)動到B端與傳送帶共速,一種是物塊在傳送帶上減速到B端與傳送帶共速。第一種情況:傳送帶的位移:x0v0t1物塊的位移為L:vv22a0L物塊的速度變化為v0va0t1聯(lián)立即得t1(2)s第二種情況:傳送帶的位移:x0v0t2物塊的位移為L:vv22a0L物塊的速度變化為v0va0t2聯(lián)立解得t2(2)s計算可得第1種情況相對位移大于第2種情況的相對位移,則tt1小物塊在傳送帶上運(yùn)動因摩擦產(chǎn)生的熱量最大時,小物塊在傳送帶上發(fā)生相對運(yùn)動的時間t0.268s。

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