新高考物理第一轮复习课时强化训练带电粒子体在电场中运动的综合问题解析版.docx

1、新高考物理第一轮复习课时强化训练带电粒子体在电场中运动的综合问题解析版2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练带电粒子（体）在电场中运动的综合问题一、选择题1、如图所示，真空中存在一个水平向左的匀强电场，场强大小为E，一根不可伸长的绝缘细线长度为l，细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球，另一端固定在O点。把小球拉到使细线水平的A点，由静止释放，小球沿弧线运动到细线与水平方向成60角的B点时速度为零。以下说法中正确的是( )A小球在B点处于静止状态B小球受到的重力与电场力的关系是 qEmgC小球将在A、B之间往复运动，且幅度将逐渐减小D小球从A运动到B的过程中，电场力对其做的功为qE

2、l解析：选D根据动能定理得：mglsin qEl(1cos )0，解得：qEmg，故B错误；tan ，解得：30ACBA、B、C三点场强大小关系为ECEBEAC粒子从A点经B点运动到C点，电势能先增加后减少D粒子从A点经B点运动到C点，电场力先做正功后做负功解析：选C因为不知道带电粒子的电性，所以无法判断电势的关系，故A错误；由速度图像可知，加速度先增大后减小，所以B点的加速度最大，电场强度最大，故B错误；由图像可知：动能先减小后增大，根据能量守恒可知：电势能先增大后减小，故C正确；因为电势能先增大后减小，所以电场力先做负功后做正功，故D错误。4、有一种电荷控制式喷墨打印机，它的打印头的结构简

3、图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符。不考虑墨汁的重力，为使打在纸上的字迹缩小，下列措施可行的是()A减小墨汁微粒的质量 B增大墨汁微粒所带的电荷量C增大偏转电场的电压 D增大墨汁微粒的喷出速度解析：选D根据偏转距离公式y可知，为使打在纸上的字迹缩小，要增大墨汁微粒的质量，减小墨汁微粒所带的电荷量，减小偏转电场的电压，增大墨汁微粒的喷出速度，D正确。5(多选)一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电荷量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比。若两极板间电压为零，经一段

4、时间后，油滴以速率v匀速下降；若两极板间的电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升。若两极板间电压为2U，油滴做匀速运动时速度的大小可能为()A3v B4vC5v D6v解析：选AC若两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降，有mgkv，若两极板间的电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升，知电场力大于重力，有：qmgkv，若两极板间电压为2U，如果电场力方向向上，油滴向上做匀速运动时，有qmgkv，联立解得v3v，故A正确，如果电场力方向向下，油滴向下做匀速运动时，有qmgkv，联立解得v5v，C正确。6.(多选)某静电场中x轴上电场强度E随x变化的关系如图所示，设x轴正

5、方向为电场强度的正方向。一带电荷量大小为q的粒子从坐标原点O沿x轴正方向运动，结果粒子刚好静止于x3x0处。假设粒子仅受电场力作用，E0和x0已知，则()A粒子一定带负电B粒子的初动能大小为qE0x0C粒子沿x轴正方向运动过程中电势能先增大后减小D粒子沿x轴正方向运动过程中最大动能为2qE0x0解析：选BD如果粒子带负电，粒子沿x轴正方向一定先做减速运动后做加速运动，因此粒子在x3x0处的速度不可能为零，故粒子一定带正电，A错误；结合题图，根据动能定理qE0x02qE02x00Ek0，可得Ek0qE0x0，B正确；粒子沿x轴正方向运动的过程中，电场力先做正功后做负功，因此电势能先减小后增大，C

6、错误；粒子运动到x0处动能最大，根据动能定理qE0x0EkmaxEk0，解得Ekmax2qE0x0，D正确。7如图所示为某静电除尘装置的原理图，废气先经过机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)，仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉积的轨迹，A、B两点是轨迹与电场线的交点。若不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，以下说法正确的是()AA点电势高于B点电势B尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度C尘埃在迁移过程中做匀变速运动D尘埃在迁移过程中电势能始终在增大解析：选B沿电场线方向电势降低，由题图可知，B点的电势高于A点的电势，A错误；A点电场线比B点密集，因此A点的

7、场强大于B点的场强，故尘埃在A点受到的电场力大于在B点受到的电场力，则尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度，B正确；放电极与集尘极间为非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的，故尘埃不可能做匀变速运动，C错误；尘埃进入静电除尘区时，速度方向与电场力方向的夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大；后来变为锐角，电场力做正功，电势能减小，D错误。8.如图，AB为竖直平面内的光滑圆弧绝缘轨道，其半径为0.5 m。A点与圆心O等高，最低点B与绝缘水平面平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中，场强为5103 N/C。将一个质量为0.1 kg、电荷量为8105 C的滑块(可视为质点)从A点由静止释放，已知滑块

8、与水平面间的动摩擦因数为0.05，取g10 m/s2，则滑块()A第一次经过B点时速度大小为 m/sB第一次经过B点时对B点的压力为1.2 NC在水平面向右运动的加速度大小为3.5 m/s2D在水平面上通过的总路程为6 m解析：选D设滑块第一次到达B点时的速度为vB，根据动能定理可得mgRqERmvB2，解得vB m/s，选项A错误；在圆弧轨道最低点B，对滑块运用牛顿第二定律可得FNmgm，根据牛顿第三定律FNFN，所以滑块第一次经过圆弧形轨道最低点B时，对B点的压力FN2.2 N，选项B错误；滑块在水平面向右运动时有qEmgma，解得a4.5 m/s2，选项C错误；电场力大小qE810551

9、03 N0.4 N，摩擦力大小fmg0.050.110 N0.05 N，可知qE f；所以滑块最终在圆弧轨道的下部分做往复运动，并且滑块运动到B点时速度恰好为零，对滑块运用动能定理可得mgRqERmgx00，解得滑块在水平面上通过的总路程为x6 m，选项D正确。9、(多选)如图所示，一绝缘细线Oa下端系一轻质带正电的小球a(重力不计)，地面上固定一光滑的绝缘圆弧管道AB，圆心与小球a位置重合。一质量为m、带负电的小球b由A点静止释放，小球a由于受到绝缘细线的拉力而静止，其中细线Oa水平，细线Oa与竖直方向的夹角为。当小球b沿圆弧管道运动到小球a正下方B点时，对管道壁恰好无压力，在此过程中(a、

10、b两球均可视为点电荷)()A小球b所受的库仑力大小为3mgB小球b的机械能逐渐减小C细线Oa的拉力先增大后减小D细线Oa的拉力先增大后减小解析：选AC库仑力对小球b不做功，故小球b的机械能守恒，由机械能守恒定律可得mvB2mgR，则小球b运动到B点的速度vB；小球b对管道无压力，则Fmgm，解得F3mg，A正确，B错误；设小球b在某位置时和小球a位置连线与竖直方向的夹角为，细线Oa的拉力为FT1，细线Oa的拉力为FT2，则对小球a，可得FT2FT1sin Fsin ，FT1cos Fcos ，当小球b从A点向B点运动时，一直减小，可知FT1一直增大，D错误；FT2Fcos tan Fsin s

11、in()，则当小球b从A点向B点运动时，从90减小到0，FT2先增大后减小，C正确。10、如图甲所示，M、N为正对竖直放置的平行金属板，A、B为两板中线上的两点。当M、N板间不加电压时，一带电小球从A点由静止释放经时间T到达B点，此时速度为v。若两板间加上如图乙所示的交变电压，t0时，将带电小球仍从A点由静止释放，小球运动过程中始终未接触极板，则tT时，小球()A在B点上方 B恰好到达B点C速度大于v D速度小于v解析：选B在M、N两板间加上如题图乙所示的交变电压，小球受到重力和电场力的作用，电场力作周期性变化，且电场力在水平方向，所以小球竖直方向做自由落体运动。在水平方向小球先做匀加速直线运

12、动，后沿原方向做匀减速直线运动，t时速度为零，接着反向做匀加速直线运动，后继续沿反方向做匀减速直线运动，tT时速度为零。根据对称性可知在tT时小球的水平位移为零，所以tT时，小球恰好到达B点，故A错误，B正确。在0T时间内，小球所受的电场力做功为零，小球机械能变化量为零，所以tT时，小球速度等于v，故C、D错误。二、非选择题11、制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示。加在极板A、B间的电压UAB做周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为kU0(k1)，电压变化的周期为2t，如图乙所示。在t0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场力作用由静止开

13、始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。若k，电子在02t时间内不能到达极板A，求d应满足的条件。解析：电子在0t时间内做匀加速运动加速度的大小a1位移x1a1t2在t2t时间内先做匀减速运动，后反向做匀加速运动加速度的大小a2初速度的大小v1a1t匀减速运动阶段的位移x2依据题意dx1x2，解得d 。答案：d 12、如图3723所示，两金属板P、Q水平放置，间距为d.两金属板正中间有一水平放置的金属网G，P、Q、G的尺寸相同G接地，P、Q的电势均为(0)质量为m，电荷量为q(q0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计图37

14、23(1)求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？解：(1)PG、QG间场强方向相反大小相等，均为E，粒子在PG间所受电场力F的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为a，有EE，FqEma设粒子第一次到达G时动能为Ek，由动能定理有qEhEkmv02设粒子第一次到达G时所用时间为t，粒子在水平方向的位移为l，则有hat2，lv0t联立式解得Ekmv02qh，lv0(2)设粒子穿过G一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短，由对称性知，此时金属板的长度L为L2l2v013、如图所示，

15、在竖直边界线O1O2左侧空间存在一竖直向下的匀强电场，电场强度E100 N/C，电场区域内有一固定的粗糙绝缘斜面AB，其倾角为30，A点距水平地面的高度为h4 m。BC段为一粗糙绝缘平面，其长度为L m。斜面AB与水平面BC由一段极短的光滑小圆弧连接(图中未标出)，竖直边界线O1O2右侧区域固定一半径为R0.5 m的半圆形光滑绝缘轨道，CD为半圆形光滑绝缘轨道的直径，C、D两点紧贴竖直边界线O1O2，位于电场区域的外部(忽略电场对O1O2右侧空间的影响)。现将一个质量为m1 kg、电荷量为q0.1 C的带正电的小球(可视为质点)在A点由静止释放，且该小球与斜面AB和水平面BC间的动摩擦因数均为

16、。求：(g取10 m/s2)(1)小球到达C点时的速度大小；(2)小球到达D点时所受轨道的压力大小；(3)小球落地点距离C点的水平距离。解析：(1)以小球为研究对象，由A点至C点的运动过程中，根据动能定理可得(mgEq)h(mgEq)cos 30(mgEq)LmvC20，解得vC2 m/s。(2)以小球为研究对象，在由C点至D点的运动过程中，根据机械能守恒定律可得mvC2mvD2mg2R在最高点以小球为研究对象，可得FNmgm，解得FN30 N，vD2 m/s。(3)设小球做类平抛运动的加速度大小为a，根据牛顿第二定律可得mgqEma，解得a20 m/s2假设小球落在BC段，则应用类平抛运动的规律列式可得xvDt,2Rat2，解得x m m，假设正确。即小球落地点距离C点的水平距离为 m。答案：(1)2 m/s(2)30 N(3) m