高考物理一輪復(fù)習(xí)專題1_8（課件試題）（打包16套）.zip,高考,物理,一輪,復(fù)習(xí),專題,_8,課件,試題,打包,16 　帶電粒子在電場(chǎng)中的綜合問題 一、單項(xiàng)選擇題 1. 將如圖所示的交流電壓加在平行板電容器A、B兩板上,開始B板電勢(shì)比A板電勢(shì)高,這時(shí)有一個(gè)原來靜止的電子正處在兩板的中間,它在電場(chǎng)力作用下開始運(yùn)動(dòng),設(shè)A、B兩極板間的距離足夠大,下列說法正確的是(　　) A.電子一直向著A板運(yùn)動(dòng) B.電子一直向著B板運(yùn)動(dòng) C.電子先向A板運(yùn)動(dòng),然后返回向B板運(yùn)動(dòng),之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng) D.電子先向B板運(yùn)動(dòng),然后返回向A板運(yùn)動(dòng),之后在A、B兩板間做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng) 解析根據(jù)交流電壓的變化規(guī)律,作出電子的加速度a、速度v隨時(shí)間變化的圖線,如圖甲、乙。從圖中可知,電子在第一個(gè)T4內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),第二個(gè)T4內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),在這半周期內(nèi),因初始B板電勢(shì)比A板電勢(shì)高,所以電子向B板運(yùn)動(dòng),加速度大小為eUmd。在第三個(gè)T4內(nèi)電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),第四個(gè)T4內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),但在這半周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向與前半周期相反,向A板運(yùn)動(dòng),加速度大小為eUmd。所以電子在交變電場(chǎng)中將以t=T4時(shí)刻所在位置為平衡位置做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng),綜上分析選項(xiàng)D正確。 答案D 2. (2016·江蘇蘇州調(diào)研)如圖所示,絕緣桿兩端固定帶電小球A和B,輕桿處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,不考慮兩球之間的相互作用,初始時(shí)桿與電場(chǎng)線垂直?，F(xiàn)將桿右移,同時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°,發(fā)現(xiàn)A、B兩球電勢(shì)能之和不變。根據(jù)如圖給出的位置關(guān)系,下列說法正確的是(　　) A.A一定帶正電,B一定帶負(fù)電 B.A、B兩球所帶電荷量的絕對(duì)值之比qA∶qB=1∶2 C.A球電勢(shì)能一定增加 D.電場(chǎng)力對(duì)A球和B球做功相等?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420273? 解析電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān),兩個(gè)小球在桿右移后電勢(shì)都變化,而兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)的電勢(shì)能之和不變,那么電場(chǎng)力對(duì)其中一個(gè)做正功,對(duì)另一個(gè)一定做負(fù)功,做功的絕對(duì)值相同,兩個(gè)小球一定帶異種電荷,但不能準(zhǔn)確判斷每一個(gè)小球所帶電荷的電性,A、C、D錯(cuò)誤;由電勢(shì)能變化之和為零得EqBL=EqA·2L,即|qA|∶|qB|=1∶2,B正確。 答案B 3. 如圖所示,A、B兩金屬板平行放置,在t=0時(shí)刻將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計(jì))。分別在A、B兩板間加上下列哪種電壓時(shí),有可能使電子到不了B板(　　) 解析加A圖電壓,電子從A板開始向B板做勻加速直線運(yùn)動(dòng);加B圖電壓,電子開始向B板做勻加速運(yùn)動(dòng),再做加速度大小相同的勻減速運(yùn)動(dòng),速度減為零后做反向勻加速運(yùn)動(dòng)及勻減速運(yùn)動(dòng),由對(duì)稱性可知,電子將做周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng),所以電子有可能到不了B板;加C圖電壓,電子先勻加速,再勻減速到靜止,完成一個(gè)周期,所以電子一直向B板運(yùn)動(dòng),即電子一定能到達(dá)B板;加D圖電壓,電子的運(yùn)動(dòng)與C圖情形相同,只是加速度是變化的,所以電子也一直向B板運(yùn)動(dòng),即電子一定能到達(dá)B板,綜上所述可知選項(xiàng)B正確。 答案B 4. 平行板間加如圖所示的周期性變化的電壓,重力不計(jì)的帶電粒子靜止在平行板中央,從t=T2時(shí)刻開始將其釋放,運(yùn)動(dòng)過程無碰板情況,則能定性描述粒子運(yùn)動(dòng)的速度圖象的是(　　) 解析每半個(gè)周期兩板間的電壓恒定,板間電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng),粒子所受電場(chǎng)力恒定,因此粒子從T2時(shí)刻開始在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在T時(shí)刻電場(chǎng)反向,電場(chǎng)力大小不變,粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng),在32T時(shí)刻速度減為零,以后循環(huán)此過程。 答案A 二、多項(xiàng)選擇題 5. 一個(gè)正點(diǎn)電荷Q靜止在正方形的一個(gè)角上,另一個(gè)帶電質(zhì)點(diǎn)射入該區(qū)域時(shí),恰好能經(jīng)過正方形的另外三個(gè)角A、B、C,如圖所示,則有(　　) A.A、B、C三點(diǎn)電勢(shì)高低及電場(chǎng)強(qiáng)度大小的關(guān)系是φA=φC>φB,EA=EC=2EB B.質(zhì)點(diǎn)由A到B電勢(shì)能增加,由B到C電場(chǎng)力做正功,在B點(diǎn)動(dòng)能最小 C.質(zhì)點(diǎn)在A、B、C三處的加速度大小之比是1∶2∶1 D.若改變帶電質(zhì)點(diǎn)在A處的速度大小和方向,有可能使其經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析根據(jù)正點(diǎn)電荷周圍電場(chǎng)線分布,以及沿著電場(chǎng)線電勢(shì)降低的規(guī)律可知,A、C兩點(diǎn)電勢(shì)相同,B點(diǎn)電勢(shì)最低,設(shè)A點(diǎn)距離場(chǎng)源電荷為r,EA=kQr2,EB=kQ2r2,EA=2EB,A正確;質(zhì)點(diǎn)由A到B運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力為引力,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,由B到C過程中電場(chǎng)力指向場(chǎng)源電荷,為引力,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增大,由此可知質(zhì)點(diǎn)在B點(diǎn)動(dòng)能最小,B正確;質(zhì)點(diǎn)在A、B、C三處的庫侖力之比為2∶1∶2,加速度之比為2∶1∶2,C錯(cuò)誤;帶電質(zhì)點(diǎn)如果做勻速圓周運(yùn)動(dòng),必須以場(chǎng)源電荷為圓心,而A、B、C三點(diǎn)不在同一個(gè)圓周上,由此可知D錯(cuò)誤。 答案AB 6.如圖甲,兩水平金屬板間距為d,板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間,0~T3時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng),T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出。微粒運(yùn)動(dòng)過程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為g。關(guān)于微粒在0~T時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的描述,正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.末速度大小為2v0 B.末速度沿水平方向 C.重力勢(shì)能減少了12mgd D.克服電場(chǎng)力做功為mgd 解析0~T3時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng),有mg=qE0。把微粒的運(yùn)動(dòng)分解,水平方向:做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng);豎直方向:T3~2T3時(shí)間內(nèi),只受重力,做自由落體運(yùn)動(dòng),2T3時(shí)刻,v1y=gT3;2T3~T時(shí)間內(nèi),a=2qE0-mgm=g,做勻減速直線運(yùn)動(dòng),T時(shí)刻,v2y=v1y-a·T3=0,所以末速度v=v0,方向沿水平方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。重力勢(shì)能的減少量ΔEp=mg·d2=12mgd,所以選項(xiàng)C正確。根據(jù)動(dòng)能定理:12mgd-W克電=0,得W克電=12mgd,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案BC 7. 如圖所示,光滑的水平軌道AB與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn),AB水平軌道部分存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),半圓形軌道在豎直平面內(nèi),B為最低點(diǎn),D為最高點(diǎn)。一質(zhì)量為m、帶正電的小球從距B點(diǎn)x的位置在電場(chǎng)力的作用下由靜止開始沿AB向右運(yùn)動(dòng),恰能通過最高點(diǎn),則(　　) A.R越大,x越大 B.R越大,小球經(jīng)過B點(diǎn)后瞬間對(duì)軌道的壓力越大 C.m越大,x越大 D.m與R同時(shí)增大,電場(chǎng)力做功增大?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420274? 解析小球在BCD做圓周運(yùn)動(dòng),在D點(diǎn),mg=mvD2R,小球由B到D的過程中有-2mgR=12mvD2-12mvB2,解得vB=5gR,R越大,小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度越大,則x越大,選項(xiàng)A正確;在B點(diǎn)有FN-mg=mvB2R,解得FN=6mg,與R無關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由Eqx=12mvB2,知m、R越大,小球在B點(diǎn)的動(dòng)能越大,則x越大,電場(chǎng)力做功越多,選項(xiàng)C、D正確。 答案ACD 三、非選擇題 8.如圖甲所示,在真空中足夠大的絕緣水平地面上,一個(gè)質(zhì)量為m=0.2 kg,電荷量為q=2.0×10-6 C的小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài),小物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1。從t=0時(shí)刻開始,空間加上一個(gè)如圖乙所示的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向呈周期性變化的電場(chǎng)(取水平向右為正方向,g取10 m/s2),求: (1)23 s內(nèi)小物塊的位移大小。 (2)23 s內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功。 解析(1)0~2 s內(nèi)小物塊的加速度為a1 由牛頓第二定律得E1q-μmg=ma1,即 a1=E1q-μmgm=2 m/s2, 位移x1=12a1t12=4 m 2 s末的速度為v2=a1t1=4 m/s 2~4 s內(nèi)小物塊的加速度為a2,由牛頓第二定律得E2q-μmg=ma2 即a2=E2q-μmgm=-2 m/s2 位移x2=x1=4 m,4 s末小物塊的速度為v4=0 因此小物塊做周期為4 s的勻加速和勻減速運(yùn)動(dòng) 第22 s末的速度為v22=4 m/s,第23 s末的速度v23=v22+a2t=2 m/s(t=23 s-22 s=1 s) 所求位移為x=222x1+v22+v232t=47 m。 (2)23 s內(nèi),設(shè)電場(chǎng)力對(duì)小物塊所做的功為W,由動(dòng)能定理得W-μmgx=12mv232 解得W=9.8 J。 答案(1)47 m　(2)9.8 J 9. 如圖所示,絕緣光滑軌道AB部分為傾角為30°的斜面,AC部分為豎直平面上半徑為R的圓軌道,斜面與圓軌道相切。整個(gè)裝置處于電場(chǎng)強(qiáng)度為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中?，F(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m的小球,帶正電荷量為q=3mg3E,要使小球能安全通過圓軌道,在O點(diǎn)的初速度應(yīng)滿足什么條件? ?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420275? 解析 小球先在斜面上運(yùn)動(dòng),受重力、電場(chǎng)力、支持力,然后在圓軌道上運(yùn)動(dòng),受重力、電場(chǎng)力、軌道作用力,如圖所示,類比重力場(chǎng),將電場(chǎng)力與重力的合力視為等效重力mg',大小為mg'=(qE)2+(mg)2=23mg3,tan θ=qEmg=33,得θ=30°。等效重力的方向與斜面垂直,指向右下方。小球在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)。 因要使小球能安全通過圓軌道,在圓軌道的“等效最高點(diǎn)”(D點(diǎn))滿足“等效重力”剛好提供向心力,即有mg'=mvD2R,因θ=30°與斜面的傾角相等,由幾何關(guān)系知AD=2R,令小球以最小初速度v0運(yùn)動(dòng),由動(dòng)能定理知 -2mg'R=12mvD2-12mv02 解得v0=103gR3,因此要使小球安全通過圓軌道,初速度應(yīng)滿足v≥103gR3。 答案103gR3 10.制備納米薄膜裝置的工作電極可簡(jiǎn)化為真空中間距為d的兩平行極板,如圖甲所示。加在極板A、B間的電壓UAB做周期性變化,其正向電壓為U0,反向電壓為-kU0(k>1),電壓變化的周期為2τ,如圖乙所示。在t=0時(shí),極板B附近的一個(gè)電子,質(zhì)量為m、電荷量為e,受電場(chǎng)作用由靜止開始運(yùn)動(dòng)。若整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,電子未碰到極板A,且不考慮重力作用。若k=54,電子在0~2τ時(shí)間內(nèi)不能到達(dá)極板A,求d應(yīng)滿足的條件。 解析電子在0~τ時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng) 加速度的大小a1=eU0md 位移x1=12a1τ2 在τ~2τ時(shí)間內(nèi)先做勻減速運(yùn)動(dòng),后反向做勻加速運(yùn)動(dòng) 加速度的大小a2=keU0md 初速度的大小v1=a1τ 勻減速運(yùn)動(dòng)階段的位移x2=v122a2 由題知d>x1+x2,解得d>9eU0τ210m。 答案d>9eU0τ210m 11.(2016·上海十三校聯(lián)考)如圖所示,在粗糙水平面內(nèi)存在著2n個(gè)有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū),水平向右的電場(chǎng)和豎直向上的電場(chǎng)相互間隔,每一電場(chǎng)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)的大小均為E,且E=mgq,電場(chǎng)寬度均為d,一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電的電荷量為q的物體(看作質(zhì)點(diǎn)),從第一個(gè)向右的電場(chǎng)區(qū)域的邊緣由靜止進(jìn)入電場(chǎng),該物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則物體從開始運(yùn)動(dòng)到離開第2n個(gè)電場(chǎng)區(qū)域的過程中,求: (1)電場(chǎng)力對(duì)物體所做的總功和摩擦力對(duì)物體所做的總功。 (2)物體在第2n個(gè)電場(chǎng)(豎直向上的)區(qū)域中所經(jīng)歷的時(shí)間。 (3)物體在所有水平向右的電場(chǎng)區(qū)域中所經(jīng)歷的總時(shí)間。 ?導(dǎo)學(xué)號(hào)17420276? 解析(1)電場(chǎng)力對(duì)物體所做的總功W電=nEqd=nmgd 摩擦力對(duì)物體所做的總功Wf=-nμmgd。 (2)W電+Wf=12mv2 解得v=2n(1-μ)gd 物體在第2n個(gè)電場(chǎng)中,電場(chǎng)力豎直向上等于豎直向下的重力,所以物體勻速運(yùn)動(dòng) t=dv=d2n(1-μ)g。 (3)若將物體在水平向右的加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)連起來,物體的運(yùn)動(dòng)可以看成初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),nd=12(Eq-μmg)mt2 nd=12(mg-μmg)mt2 t=2ndg(1-μ)。 答案(1)nmgd　-nμmgd　(2)d2n(1-μ)g　(3)2ndg(1-μ) 8