2022年高三物理第一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練 5 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)

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1、2022年高三物理第一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練 5 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng) 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分) 1. 如圖所示，平行板電容器與電源相連，下極板接地。一帶電油滴位于兩極板的中心P點(diǎn)且恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將平行板電容器上極板迅速向下移動(dòng)一些，則下列說法中正確的是(　　) A. 帶電油滴仍將保持靜止?fàn)顟B(tài) B. 帶電油滴將向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C. 帶電油滴將向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D. 帶電油滴到達(dá)極板前電勢能增大 解析：設(shè)原來兩極板間距為d，兩極板的電勢差為U，帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，則q＝mg。由于電容器始終與電源相連，兩極板的電勢差U保持不變，將平行

2、板電容器上極板迅速向下移動(dòng)一些，板間距離d減小，此時(shí)的電場力大于重力，則帶電油滴將向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；油滴向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，此過程中電場力做正功，油滴的電勢能不斷減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：B 2. 如圖所示，在某一真空中，只有水平向右的勻強(qiáng)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(yùn)動(dòng)。那么(　　) A. 微粒帶正、負(fù)電荷都有可能 B. 微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng) C. 微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng) D. 微粒做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 解析：微粒做直線運(yùn)動(dòng)的條件是速度方向和合外力的方向在同一條直線上，只有微粒受

3、到水平向左的電場力才能使得合力方向與速度方向相反且在同一條直線上，由此可知微粒所受的電場力的方向與場強(qiáng)方向相反，則微粒必帶負(fù)電，且運(yùn)動(dòng)過程中微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故B正確。 答案：B 3. [xx·安徽合肥聯(lián)考]如圖所示，六面體真空盒置于水平面上，它的ABCD面與EFGH面為金屬板，其他面為絕緣材料。ABCD面帶正電，EFGH面帶負(fù)電。從小孔P沿水平方向以相同速度射入三個(gè)質(zhì)量相同的帶正電液滴A、B、C，最后分別落在1、2、3三點(diǎn)。則下列說法正確的是(　　) A. 三個(gè)液滴在真空盒中都做平拋運(yùn)動(dòng) B. 三個(gè)液滴的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不一定相同 C. 三個(gè)液滴落到底板時(shí)的速率相同 D. 液滴C

4、所帶電荷量最多 解析：三個(gè)液滴具有相同的水平初速度，但除了受重力以外，還受水平方向的電場力作用，不是平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在豎直方向上三個(gè)液滴都做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落高度又相同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間必相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在相同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)，液滴C水平位移最大，說明它在水平方向的加速度最大，它受到的電場力最大，故它所帶電荷量也最多，選項(xiàng)D正確；因?yàn)殡妶隽?duì)液滴C做功最多，它落到底板時(shí)的速率最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案：D 4. (多選)如圖，水平放置的三塊帶孔的平行金屬板與一個(gè)直流電源相連，一個(gè)帶正電的液滴從A板上方M點(diǎn)處由靜止釋放，不計(jì)空氣阻力，設(shè)液滴電荷量不變。從釋放到到達(dá)B板小孔處為過程Ⅰ，在BC之

5、間運(yùn)動(dòng)為過程Ⅱ，則(　　) A. 液滴一定能從C板小孔中穿出 B. 過程Ⅰ中一定是重力勢能向電勢能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化 C. 過程Ⅰ和過程Ⅱ系統(tǒng)機(jī)械能變化量大小相等 D. 過程Ⅱ中一定是重力勢能向電勢能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化 解析：設(shè)MC之間的高度為H，A、B之間的電勢差為U，則可得B、C之間的電勢差為－U，M到C板小孔由動(dòng)能定理可得：mgH＋qU－qU＝mv2，可得v＝，A正確；從A板小孔運(yùn)動(dòng)到B板小孔的過程中電勢能減少，所以過程Ⅰ中重力勢能和電勢能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化，B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可得機(jī)械能的變化量取決于除重力以外的力所做的功，即電場力所做的功，在過程Ⅰ和過程Ⅱ中電場力做功分別為qU和－qU，電勢能分別減

6、少和增加qU，C正確；對(duì)于過程Ⅱ，重力勢能減少，電勢能增加，動(dòng)能變化未知，D錯(cuò)誤。 答案：AC 5. [xx·宿州測試]如圖所示豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場，與兩板上邊緣等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球，P小球從緊靠左極板處由靜止釋放，Q小球從兩板正中央由靜止釋放，兩小球最終都能運(yùn)動(dòng)到右極板上的同一位置，則從釋放到運(yùn)動(dòng)到右極板的過程中它們的(　　) A. 運(yùn)動(dòng)時(shí)間tP>tQ B. 電勢能減少量之比ΔEP∶ΔEQ＝2∶1 C. 電荷量之比qP∶qQ＝2∶1 D. 動(dòng)能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝4∶1 解析：兩球均受重力、恒定的電場力作用，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，按運(yùn)動(dòng)的分

7、解，豎直方向是重力作用下的自由落體運(yùn)動(dòng)，二者下降位移相同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，A錯(cuò)誤；水平方向是電場力作用下的初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移之比xP∶xQ＝2∶1，由公式x＝t2得它們的電荷量之比qP∶qQ＝2∶1，C正確；又ΔEP＝qPU，ΔEQ＝qQ·，故ΔEP∶ΔEQ＝4∶1，B錯(cuò)誤；動(dòng)能增加量ΔEkP＝ΔEP＋mgh，ΔEkQ＝ΔEQ＋mgh，故ΔEkP∶ΔEkQ≠4∶1，D錯(cuò)誤。 答案：C 6. (多選)一個(gè)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)，存在著若干個(gè)如圖所示的無電場區(qū)和有理想上下邊界的勻強(qiáng)電場區(qū)，兩區(qū)域相互間隔、豎直高度相等，電場區(qū)水平

8、方向無限長，已知每一電場區(qū)的場強(qiáng)大小相等、方向均豎直向上，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是(　　) A. 小球在水平方向一直做勻速直線運(yùn)動(dòng) B. 若場強(qiáng)大小等于，則小球經(jīng)過每一電場區(qū)的時(shí)間均相同 C. 若場強(qiáng)大小等于，則小球經(jīng)過每一無電場區(qū)的時(shí)間均相同 D. 無論場強(qiáng)大小如何，小球通過所有無電場區(qū)的時(shí)間均相同 解析：由于水平方向不受外力，A對(duì)；若mg＝qE，則小球在電場內(nèi)豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng)，由于經(jīng)過無電場區(qū)一次就加速一次，則經(jīng)電場區(qū)的時(shí)間越來越短，BD錯(cuò)；C選項(xiàng)中小球在豎直方向先加速后以同樣大小加速度減速，周期性地向下運(yùn)動(dòng)，C對(duì)。 答案：AC 7. 如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)

9、的電容器，a和b為其兩極板，a板接地。P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球。P板與b板用導(dǎo)線相連，Q板接地。開始時(shí)懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度α。現(xiàn)在通過調(diào)節(jié)a、b間的距離，使懸線的偏角α變大，則在調(diào)節(jié)的過程中下列說法中正確的是(　　) A. a、b間的距離在增大 B. 電容器C的帶電荷量在增大 C. a、b兩極板間的電勢差減小 D. a、b兩極板間的電場強(qiáng)度在增大 解析：在調(diào)節(jié)a、b間的距離時(shí)懸線的偏角α變大，說明P板上的帶電荷量在增大，因而電容器C的帶電荷量在減小，同時(shí)也表明電容器C的電容減小了，故a、b間的距離在增大，所以A正確

10、、B錯(cuò)誤；因?yàn)閍板接地，在a、b間的距離增大的過程中，a板電勢不變，所以a、b兩板間的電勢差增大，故C錯(cuò)誤；因?yàn)閍、b兩板間的電場強(qiáng)度E＝，U＝，C＝，故a、b兩板間的電場強(qiáng)度隨電容器C的帶電荷量的減小而減小，所以D錯(cuò)誤。 答案：A 8. [xx·杭州模擬](多選)如圖所示為一勻強(qiáng)電場，某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。在這一運(yùn)動(dòng)過程中克服重力做的功為2.0 J，電場力做的功為1.5 J。則下列說法正確的是(　　) A. 粒子帶負(fù)電 B. 粒子在A點(diǎn)的電勢能比在B點(diǎn)少1.5 J C. 粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多0.5 J D. 粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5 J 解析：從粒子的

11、運(yùn)動(dòng)軌跡可以看出，粒子所受的電場力方向與場強(qiáng)方向相同，粒子帶正電，A錯(cuò)誤；粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場力做功1.5 J，說明電勢能減少1.5 J，B錯(cuò)誤；對(duì)粒子應(yīng)用動(dòng)能定理得：W電＋W重＝EkB－EkA，代入數(shù)據(jù)解得EkB－EkA＝1.5 J－2.0 J＝－0.5 J，C正確；粒子機(jī)械能的變化量等于除重力外其他力做的功，電場力做功1.5 J，則粒子的機(jī)械能增加1.5 J，D正確。 答案：CD 9. (多選)如圖所示，質(zhì)量為m帶電荷量為q的帶電微粒，以初速度v0從A點(diǎn)豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強(qiáng)電場中，微粒通過電場中B點(diǎn)時(shí)速率vB＝2v0，方向與電場的方向一致，則下列選項(xiàng)正確的是(

12、　　) A. 微粒所受的電場力大小是其所受重力的2倍 B. 帶電微粒的機(jī)械能增加了2mv C. A、B兩點(diǎn)間的電勢差為2mv/q D. A、B兩點(diǎn)間的電勢差為3mv/2q 解析：由題意知：從A到B的運(yùn)動(dòng)可以看成水平方向上初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度為，豎直方向上以初速度為v0的豎直上拋運(yùn)動(dòng)，且兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：2v0＝t，v0＝gt，則qE＝2mg，選項(xiàng)A正確；根據(jù)功能關(guān)系，機(jī)械能的增加量等于除重力外其他力做的功，即ΔE＝m(2v0)2＝2mv，選項(xiàng)B正確；根據(jù)電場力做功的特點(diǎn)，qU＝2mv，U＝，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：ABC 10.

13、(多選)如圖所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場中以豎直和水平方向建立直角坐標(biāo)系，一帶負(fù)電的油滴從坐標(biāo)原點(diǎn)以初速度v0向第一象限某方向拋出，當(dāng)油滴運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A(圖中未畫出)時(shí)速度為vt，下列說法中正確的是(　　) A. 若vt>v0，則重力和電場力都對(duì)油滴做正功引起油滴動(dòng)能增大 B. 若vt>v0，則油滴電勢能的改變量大于油滴重力勢能的改變量 C. 若vt＝v0，則A點(diǎn)可能位于第一象限 D. 若vt＝v0，則A點(diǎn)一定位于第二象限 解析：油滴在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A的過程中，重力做負(fù)功，A錯(cuò)誤；若vt>v0，則由動(dòng)能定理可知，合力對(duì)油滴所做的功為正，故油滴電勢能的改變量大于油滴重力勢能的改變量，

14、所以B正確；若vt＝v0，則由動(dòng)能定理可知，合力對(duì)油滴所做的功為零，故油滴在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A的過程中，重力做負(fù)功，電場力必做正功，所以A點(diǎn)一定位于第二象限，故C錯(cuò)誤，D正確。 答案：BD 二、非選擇題(本題共2小題，共40分) 11. (18分)如右圖所示，板長L＝4 cm的平行板電容器，板間距離d＝3 cm，板與水平線夾角α＝37°，兩板所加電壓為U＝100 V。有一帶負(fù)電液滴，帶電荷量為q＝3×10－10 C，以v0＝1 m/s的水平速度自A板邊緣水平進(jìn)入電場，在電場中仍沿水平方向并恰好從B板邊緣水平飛出(取g＝10 m/s2，sinα＝0.6，cosα＝0.8)。求： (1)

15、液滴的質(zhì)量； (2)液滴飛出時(shí)的速度。 解析：(1)根據(jù)題意畫出帶電液滴的受力圖 如圖所示，由圖可得： qEcosα＝mg　　　　E＝ 解得：m＝ 代入數(shù)據(jù)得m＝8×10－8 kg (2)對(duì)液滴由動(dòng)能定理得： qU＝mv2－mv　v＝ 所以v＝ m/s≈1.32 m/s。 答案：(1)8×10－8 kg　(2)1.32 m/s 12. (22分)[xx·江南十校摸底]如圖所示，傾角為θ的斜面處于豎直向下的勻強(qiáng)電場中，在斜面上某點(diǎn)以初速度為v0水平拋出一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電小球，小球受到的電場力與重力相等，地球表面重力加速度為g，設(shè)斜面足夠長，求： (1)小球經(jīng)多長時(shí)間落到斜面上； (2)從水平拋出至落到斜面的過程中，小球的電勢能是如何變化的，其變化量為多大。 解析：(1)小球在運(yùn)動(dòng)過程中，qE＋mg＝ma，qE＝mg， 解得a＝2g。 y＝at2，x＝v0t， 又y/x＝tanθ， 聯(lián)立解得：t＝tanθ。 (2)y＝at2＝×2g×(tanθ)2＝tan2θ。 電場力做正功，電勢能減小，則有 ΔE＝－W＝－qEy＝－mgy＝－mvtan2θ。 答案：(1)tanθ　(2)減小　－mvtan2θ