2022年度高考物理一輪復習 第七章 靜電場 專題強化八 帶電粒子(帶電體)在電場中運動的綜合問題課時達標訓練

上傳人:xt****7 文檔編號:105786116 上傳時間:2022-06-12 格式:DOC 頁數(shù):6 大?。?33KB
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1、2022年度高考物理一輪復習 第七章 靜電場 專題強化八 帶電粒子(帶電體)在電場中運動的綜合問題課時達標訓練 一、選擇題(1~3題為單項選擇題,4~5題為多項選擇題) 1.如圖1所示,實線是電場線,一帶電粒子只在電場力的作用下沿虛線由A運動到B的過程中,其速度-時間圖象是選項中的(  ) 圖1 解析 電場力的方向指向軌跡的凹側(cè)且沿與電場線相切的方向,因此粒子從A運動到B的過程中電場力方向與速度方向的夾角大于90°,粒子做減速運動,電場力越來越小,加速度越來越小,故B項正確。 答案 B 2.兩帶電荷量分別為q和-q的點電荷放在x軸上,相距為L,能正確反映兩電荷連線上場強

2、大小E與x關(guān)系的圖是(  ) 解析 越靠近兩電荷的地方場強越大,兩等量異種點電荷連線的中點處場強最小,但不是零,B、D錯誤;兩電荷的電荷量大小相等,場強大小關(guān)于中點對稱分布,A正確,C錯誤。 答案 A 3.將如圖2所示的交變電壓加在平行板電容器A、B兩板上,開始B板電勢比A板電勢高,這時有一個原來靜止的電子正處在兩板的中間,它在電場力作用下開始運動,設(shè)A、B兩極板間的距離足夠大,下列說法正確的是(  ) 圖2 A.電子一直向著A板運動 B.電子一直向著B板運動 C.電子先向A板運動,然后返回向B板運動,之后在A、B兩板間做周期性往復運動 D.電子先向B板運動

3、,然后返回向A板運動,之后在A、B兩板間做周期性往復運動 解析 根據(jù)交變電壓的變化規(guī)律,作出電子的加速度a、速度v隨時間變化的圖線,如圖甲、乙。從圖中可知,電子在第一個內(nèi)做勻加速運動,第二個內(nèi)做勻減速運動,在這半周期內(nèi),因初始B板電勢比A板電勢高,所以電子向B板運動,加速度大小為。在第三個內(nèi)電子做勻加速運動,第四個內(nèi)做勻減速運動,但在這半周期內(nèi)運動方向與前半周期相反,向A板運動,加速度大小為。所以電子在交變電場中將以t=時刻所在位置為平衡位置做周期性往復運動,綜上分析選項D正確。 答案 D 4.(2017·河北唐山模擬)粗糙絕緣的水平桌面上,有兩塊豎直平行相對而立的金屬板A、B。

4、板間桌面上靜止著帶正電的物塊,如圖3甲所示,當兩金屬板加圖乙所示的交變電壓時,設(shè)直到t1時刻物塊才開始運動,(最大靜摩擦力與滑動摩擦力可認為相等),則(  ) 圖3 A.在0~t1時間內(nèi),物塊受到逐漸增大的摩擦力,方向水平向左 B.在t1~t3時間內(nèi),物塊受到的摩擦力先逐漸增大,后逐漸減小 C.t3時刻物塊的速度最大 D.t4時刻物塊的速度最大 解析 在0~t1時間內(nèi),電場力小于最大靜摩擦力,物塊靜止,靜摩擦力與電場力大小相等,即Ff=qE=q,隨電壓增大,摩擦力增大,但是正電荷所受電場力與電場同向,均向右,所以摩擦力方向水平向左,選項A正確;在t1~t3時間內(nèi),電場

5、力大于最大靜摩擦力,物塊一直加速運動,摩擦力為滑動摩擦力,由于正壓力即是物塊的重力,所以摩擦力不變,選項B錯誤;t3到t4階段,電場力小于摩擦力,但物塊仍在運動且為減速運動,故t3時刻速度最大,選項C正確,D錯誤。 答案 AC 5.如圖4所示,點電荷+4Q與+Q分別固定在A、B兩點,C、D兩點將AB連線三等分,現(xiàn)使一個帶負電的粒子從C點開始以某一初速度向右運動,不計粒子的重力,則該粒子在CD之間運動的速度大小v與時間t的關(guān)系圖象(如圖所示)可能是(  ) 圖4 解析 設(shè)AC=CD=DB=r,則EC=k-k=,方向水平向右。ED=k-k=0,則負電荷由C到D所受電場力始終向左

6、。第一種情況,該負電荷做減速運動,且加速度逐漸減小,直到電荷以一定速度通過D點,故B正確;第二種情況,電荷向右減速,在到達D點之前反向運動,因此,由C→D電荷先減速后加速,加速度先減小后增大,故C正確。本題正確答案為B、C。 答案 BC 二、非選擇題 6.(2017·北京東城區(qū)檢測)如圖5所示,一帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上,當整個裝置被置于一水平向右的勻強電場中,小物塊恰好靜止。重力加速度取g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求: 圖5 (1)水平向右電場的電場強度的大小; (2)若將電場強度減小為原來的,小物塊的加速度

7、是多大; (3)電場強度變化后小物塊下滑距離L時的動能。 解析 (1)小物塊靜止在斜面上,受重力、電場力和斜面支持力(如圖所示),則 FNsin 37°=qE① FNcos 37°=mg② 由①②可得E=。 (2)若電場強度減小為原來的,則 E′=, mgsin 37°-qE′cos 37°=ma, 可得a=0.3g。 (3)電場強度變化后小物塊下滑距離L時,重力做正功,電場力做負功,由動能定理得: mgLsin 37°-qE′Lcos 37°=Ek-0 可得Ek=0.3mgL 答案 (1) (2)0.3g (3)0.3mgL 7.如

8、圖6甲所示,相距d=15 cm的A、B兩極板是在真空中平行放置的金屬板,當給他們加上電壓后,它們之間的電場可視為勻強電場。今在A、B兩板之間加上如圖乙所示的交變電壓,交變電壓的周期T=1.0×10-6 s,t=0時A板的電勢比B板的電勢高,且U0=1 080 V,一個比荷=1.0×108 C/kg的帶負電荷的粒子在t=0時刻從B板附近由靜止開始運動不計重力。 圖6 (1)當粒子的位移為多大時,速度第一次達到最大,最大值是多少? (2)粒子運動過程中,將與某一極板相碰撞,求粒子碰撞極板時速度大小。 解析 粒子在電場中的運動情況比較復雜,可借助于v-t圖象分析運動的過程,如圖所示

9、為一個周期的v-t圖象,以后粒子將重復這種運動。 (1)在0~時間內(nèi),粒子加速向A運動;當t=時,粒子速度第一次達到最大,根據(jù)牛頓第二定律可知,粒子運動的加速度為a==, 設(shè)粒子的最大速度為vm,此時位移為x,則 x=at2=··()2=0.04 m, vm=at==2.4×105 m/s。 (2)粒子在一個周期的前時間內(nèi),先加速后減速向A板運動,位移為xA;在后時間內(nèi),先加速后減速向B運動,位移為xB,以后的每個周期將重復上述運動,由于粒子加速和減速運動中的加速度大小相等,即有xA=2x=0.08 m,xB=2×=0.02 m。所以粒子在一個周期內(nèi)的位移x′=xA-x

10、B=0.06 m。顯然,第2個周期末粒子距A板的距離為L=d-2x′=0.03<0.04 m,表明粒子將在第3個周期內(nèi)的前時間內(nèi)到達A板,設(shè)粒子到達A板的速度為v,則由v2=2aL,有v2=,解得v=2.1×105 m/s。 答案 (1)0.04 m 2.4×105 m/s (2)2.1×105 m/s 8.如圖7所示,長為2L的平板絕緣小車放在光滑水平面上,小車兩端固定兩個絕緣的帶電小球A和B,A的帶電荷量為+2q,B的帶電荷量為-3q,小車(包括帶電小球A、B)總質(zhì)量為m。虛線MN與PQ均沿豎直方向且相距3L,開始時虛線MN位于小車正中間。若視帶電小球為質(zhì)點,在虛線MN、PQ間加上方

11、向水平向右、電場強度大小為E的勻強電場后,小車開始運動。試求: 圖7 (1)小車向右運動的最大距離和此過程中B球電勢能的變化量; (2)A球從開始運動至剛離開電場所用的時間。 解析 (1)設(shè)A球出電場的最大位移為x,由動能定理得 2qEL-qEL-3qEx=0 解得x= 則小車向右運動的最大距離為xA=2L+=L B球從剛進入電場到小車速度第一次為零時的位移為 xB=L-L=L 則B球電勢能的變化量為ΔEp=-W=3qE·L=4qEL。 (2)設(shè)B球剛進入電場時小車速度為v1,由動能定理得 2qEL=mv 解得v1=2 取向右為正方向,B球進入電場前,小車加速度為a1= 運動時間t1== B球進入電場后,A球離開電場前,小車加速度為 a2=- 由運動學規(guī)律有v1t2+a2t=L 解得運動時間t2=(2-) (t2=(2+)舍去 ) 則A球從開始運動到剛離開電場所用總時間 t=t1+t2=(3-)。 答案 (1)L 4qEL (2)(3-)

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