2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 考前基礎(chǔ)回扣練9 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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1、2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 考前基礎(chǔ)回扣練9 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1.如圖所示,圖甲實(shí)線為方向未知的三條電場(chǎng)線,a、b兩帶電粒子從電場(chǎng)中的P點(diǎn)靜止釋放,不考慮兩粒子間的相互作用,僅在電場(chǎng)力作用下,兩粒子做直線運(yùn)動(dòng),a、b粒子的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙中實(shí)線所示,虛線為直線.則(  ) A.a(chǎn)一定帶正電,b一定帶負(fù)電 B.a(chǎn)向左運(yùn)動(dòng),b向右運(yùn)動(dòng) C.a(chǎn)電勢(shì)能減小,b電勢(shì)能增大 D.a(chǎn)動(dòng)能減小,b動(dòng)能增大 解析:選B.從速度—時(shí)間圖象中可以看出,a粒子加速度逐漸增大,b粒子加速度逐漸減小,因?yàn)榱W觾H受電場(chǎng)力,可知a粒子電場(chǎng)力逐漸增大,b粒子電場(chǎng)力逐漸減小,所以a向

2、左運(yùn)動(dòng),b向右運(yùn)動(dòng).由于不知電場(chǎng)的方向,所以無(wú)法判斷a、b的電性.故A錯(cuò)誤,B正確.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力做正功,所以a、b的電勢(shì)能均減小.故C錯(cuò)誤.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力做正功,因?yàn)閮H受電場(chǎng)力,根據(jù)動(dòng)能定理,a、b的動(dòng)能均增加.故D錯(cuò)誤.故選B. 2.如圖所示,半徑為R的均勻帶電球殼帶電量為Q(Q>0).已知半徑為R的均勻帶電球殼在球殼的外部產(chǎn)生的電場(chǎng)與一個(gè)位于球心O點(diǎn)的、電荷量相等的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)相同.靜電力常量為k,下列說法正確的是(  ) A.球心O處的場(chǎng)強(qiáng)為 B.在球殼外距球殼為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度為 C.球殼的表面為等勢(shì)面 D.若取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則球殼表面

3、處的電勢(shì)小于零 解析:選C.由對(duì)稱性可知,球心O處的場(chǎng)強(qiáng)為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在球殼外距球殼為r處的電場(chǎng)強(qiáng)度為E= ,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;球殼的表面處的電場(chǎng)線垂直于表面,則球殼表面為等勢(shì)面,選項(xiàng)C正確;因球殼帶電量為正,則若取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零,則球殼表面處的電勢(shì)大于零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選C. 3.如圖,一質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),M、N為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn).已知該粒子在M點(diǎn)的速度大小為v0,方向與水平方向的夾角為60°,N點(diǎn)為軌跡的最高點(diǎn),不計(jì)重力.則M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為(  ) A.        B.- C.- D. 解析:選B.從M點(diǎn)到N點(diǎn)利用動(dòng)能定理

4、有: qUMN=mv-mv=m(v0sin 60°)2-mv 解得:UMN=-,故B正確. 4.如圖所示為某電場(chǎng)中x軸上電勢(shì)φ隨x變化的圖象,一個(gè)帶電粒子僅受電場(chǎng)力作用在x=0處由靜止釋放沿x軸正向運(yùn)動(dòng),且以一定的速度通過x =x2處,則下列說法正確的是(  ) A.x1和x2處的電場(chǎng)強(qiáng)度均為零 B.x1和x2之間的場(chǎng)強(qiáng)方向不變 C.粒子從x=0到x=x2過程中,電勢(shì)能先增大后減小 D.粒子從x=0到x=x2過程中,加速度先減小后增大 解析:選D.φ -x圖象的切線斜率表示場(chǎng)強(qiáng)的大小,x1和x2兩處的場(chǎng)強(qiáng)均不為零,因此A項(xiàng)錯(cuò)誤.在x軸上沿電場(chǎng)方向電勢(shì)降低,逆著電場(chǎng)方向電勢(shì)升

5、高,所以x1到x2之間電場(chǎng)強(qiáng)度的方向先沿x軸負(fù)方向后沿x軸正方向,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.粒子僅在電場(chǎng)力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),從x=0到x=x2之間由于電場(chǎng)方向發(fā)生了改變,電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功,粒子的電勢(shì)能先減小后增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.根據(jù)牛頓第二定律,加速度與電場(chǎng)力大小成正比,電場(chǎng)力大小與各處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小即圖象的斜率大小成正比,由圖象知,粒子的加速度先減小后增大,選項(xiàng)D正確. 5.均勻帶電的球體在球外空間產(chǎn)生的電場(chǎng)等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場(chǎng).如圖所示,在半球體上均勻分布正電荷,總電荷量為q,球半徑為R,MN為通過半球頂點(diǎn)與球心O的軸線,在軸線上有A、B兩點(diǎn),A、B關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,AB=4R.已

6、知A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E,則B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為(  ) A.+E B.-E C.+E D.-E 解析:選B.若將帶電量為2q的球面放在O處,均勻帶電的球殼在A、B點(diǎn)所產(chǎn)生的電場(chǎng)為E0==,由題知當(dāng)半球面產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E,則B點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為E′=E0-E.解得E′=-E,故選B. 6.(多選)如圖所示,空間分布著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,現(xiàn)在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)O處放置一負(fù)點(diǎn)電荷Q,并在以O(shè)點(diǎn)為球心的球面上選取a、b、c、d四點(diǎn),其中ac連線為球的水平大圓直徑,bd連線與電場(chǎng)方向平行.不計(jì)空氣阻力,則下列說法中正確的是(  ) A.b、d兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,電勢(shì)相等 B.a(chǎn)、c兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大

7、小相等,電勢(shì)相等 C.若從a點(diǎn)拋出一帶正電小球,小球可能沿a、c所在圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D.若從a點(diǎn)拋出一帶負(fù)電小球,小球可能沿b、d所在圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析:選BC.Q在b點(diǎn)與d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相反,與勻強(qiáng)電場(chǎng)疊加后d點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng).故A錯(cuò)誤;a、c兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,點(diǎn)電荷在ac兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,電場(chǎng)E在ac兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,所以ac兩點(diǎn)的電勢(shì)相等.故B正確;若能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),要使小球所受的合力大小不變,方向變化,則應(yīng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)力與重力相平衡,合力為Q所給的庫(kù)侖力.故正電荷可沿a、c所在圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng).故C正確;若從a點(diǎn)拋出一帶負(fù)電小球,其所受合力不可能指向Q點(diǎn),則不能做勻速

8、圓周運(yùn)動(dòng).故D錯(cuò)誤;故選BC. 7.(多選)如圖所示,水平面內(nèi)的等邊三角形ABC的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q和-Q分別固定于A、B兩點(diǎn).光滑絕緣直導(dǎo)軌CD的上端點(diǎn)D位于到A、B中點(diǎn)的正上方,且與A、B兩點(diǎn)的距離均為L(zhǎng).在D處質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球套在軌道上(忽略它對(duì)原電場(chǎng)的影響),并由靜止釋放,已知靜電力常量為k,重力加速度為g.忽略空氣阻力,則下列說法正確的是(  ) A.D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 B.小球到達(dá)CD中點(diǎn)時(shí),其加速度為零 C.小球剛到達(dá)C點(diǎn)時(shí),其動(dòng)能為mgL D.小球沿直軌道CD下滑過程中,其電勢(shì)能先增大后減小 解析:選AC.根據(jù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的性質(zhì)可知,負(fù)電

9、荷在D處的電場(chǎng)強(qiáng)度沿DB方向,正電荷在D處的電場(chǎng)強(qiáng)度沿AD方向,兩個(gè)點(diǎn)電荷的電量是相等的,所以兩個(gè)點(diǎn)電荷在D點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小相等,則它們的合場(chǎng)強(qiáng)的方向沿AD、DB的角平分線;由庫(kù)侖定律得,A、B在D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大?。篍A=E=k,則D點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng):ED=EAcos 60°+EBcos 60°=k,故A正確;當(dāng)小球到達(dá)CD中點(diǎn)時(shí),小球受重力、支持力、正電荷的排斥力、負(fù)電荷的吸引力,對(duì)其受力分析可知,重力和支持力的合力與正電荷的排斥力和負(fù)電荷的吸引力的合力不在同一平面上,故兩個(gè)合力不可能平衡,故加速度不為零,故B錯(cuò)誤;由于C與D到A、B的距離都等于L,結(jié)合等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)特點(diǎn)可知,C點(diǎn)與D點(diǎn)在同一

10、等勢(shì)面上,電場(chǎng)力不做功,故小球的電勢(shì)能不變,下落過程只有重力做功,即:mg·OD=mv2,又幾何關(guān)系可知:OD=L·sin 60°=L,小球的動(dòng)能Ek=mv2=mgL,故C正確,D錯(cuò)誤.故選AC. 8.(多選)如圖所示,兩個(gè)水平放置的平行板電容器,A板用導(dǎo)線與M板相連,B板和N板都接地.讓A板帶電后,在兩個(gè)電容器間分別有P、Q兩個(gè)帶電油滴都處于靜止?fàn)顟B(tài).A、B間電容為C1,電壓為U1,帶電量為Q1;M、N間電容為C2,電壓為U2,帶電量為Q2.若將B板稍向下移,下列說法正確的是(  ) A.P向下動(dòng),Q向上動(dòng) B.U1減小,U2增大 C.Q1減小,Q2增大 D.C1減小,C2增大

11、解析:選AC.將B板下移時(shí),由C=,C1將增?。欢鳰N板不動(dòng),故MN的電容不變;故D錯(cuò)誤;假設(shè)Q不變,則AB板間的電壓U1將增大,大于MN間的電壓,故AB板將向MN板充電;故Q1減小,Q2增大;故C正確;充電完成,穩(wěn)定后,MN及AB間的電壓均增大,故對(duì)Q分析可知,Q受到的電場(chǎng)力增大,故Q將上移;對(duì)AB分析可知,E1====,故電場(chǎng)強(qiáng)度減小,故P受到的電場(chǎng)力減小,故P將向下運(yùn)動(dòng);故A正確;故選AC. 9.(多選)有三根長(zhǎng)度皆為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)的絕緣輕線,其中兩根的一端固定在天花板上的O點(diǎn),另一端分別掛有質(zhì)量均為m、電量分別為-q、q的帶電小球A和B,A、B間用第三根線連接起來(lái).所在空間存在水平

12、向右、大小E=的勻強(qiáng)電場(chǎng),系統(tǒng)平衡時(shí),A、B球的位置如圖所示.現(xiàn)將O、B之間的輕線燒斷,因空氣阻力,A、B兩球最后會(huì)達(dá)到新的平衡位置(不計(jì)兩帶電小球間相互作用的靜電力).以下說法正確的是(  ) A.A球的電勢(shì)能增加了qEL B.B球的電勢(shì)能減少了qEL C.A球的重力勢(shì)能減少了mgL D.B球的重力勢(shì)能減少了mgL 解析:選ACD.設(shè)達(dá)到新的平衡位置時(shí)OA繩與豎直方向夾角為α,OB繩與豎直方向夾角為β,由平衡條件得 對(duì)A:T1cos α=mg+T2cos β qE=T1sin α+T2sin β 對(duì)B:Tcos β=mg qE=T2sin β 聯(lián)立解得:α=0,β=45°

13、, 所以A球的重力勢(shì)能減少了 mgL(1-cos 30°)=mgL B球的重力勢(shì)能減少了 mgL(1+cos 45°)-mgLcos 30°= mgL A球的電勢(shì)能增加了qELsin 30°=qEL B球的電勢(shì)能減小了qEL(sin 45°-sin 30°)=qEL 綜上所述,故A、C、D正確. 10.(多選)如圖,一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),其軌跡在豎直平面(紙面)內(nèi),且相對(duì)于過軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱.忽略空氣阻力.由此可知(  ) A.Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高 B.油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大 C.油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大 D.油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小 解析:選AB.根據(jù)粒子的彎折方向可知,粒子受合力一定指向上方;同時(shí)因軌跡關(guān)于P點(diǎn)對(duì)稱,則可說明電場(chǎng)力應(yīng)豎直向上;粒子帶負(fù)電,故說明電場(chǎng)方向豎直向下;則可判斷Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高;故A正確;粒子由P到Q過程,合外力做正功,故油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大;故B正確;因電場(chǎng)力做正功,故電勢(shì)能減小,Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的?。还蔆錯(cuò)誤;因受力為恒力;故PQ兩點(diǎn)加速度大小相同;故D錯(cuò)誤;故選AB.

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