2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題三 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 專題跟蹤檢測(cè)（十四）帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.doc

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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題三 電場(chǎng)與磁場(chǎng) 專題跟蹤檢測(cè)（十四）帶電體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 一、選擇題(第1～5題為單項(xiàng)選擇題，第6～9題為多項(xiàng)選擇題) 1.(xx東海期中)如圖所示，帶電的平行金屬板電容器水平放置，質(zhì)量相同、重力不計(jì)的帶電微粒A、B以平行于極板的相同初速度從不同位置射入電場(chǎng)，結(jié)果打在極板上同一點(diǎn)P。不計(jì)兩微粒之間的庫(kù)侖力，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在電場(chǎng)中微粒A運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比B長(zhǎng) B．在電場(chǎng)中微粒A運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比B短 C．靜電力對(duì)微粒A做的功比B少 D．微粒A所帶的電荷量比B多 解析：選D　水平方向兩微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t＝，因?yàn)閤、v0相等，則t相等，故A、B錯(cuò)誤；在豎直方向上兩微粒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由y＝at2＝t2得電荷量為：q＝，可知，q∝y，所以微粒A所帶的電荷量多。電場(chǎng)力做功為：W＝qEy＝Ey＝，則有：W∝y2，可知電場(chǎng)力對(duì)微粒A做的功多，故C錯(cuò)誤，D正確。 2.(xx姑蘇模擬)如圖，左側(cè)為加速電場(chǎng)，右側(cè)為偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，加速電場(chǎng)的加速電壓是偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓的k倍，有一初速度為零的電荷經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板正中間垂直電場(chǎng)方向射入，且正好能從極板下邊緣穿出電場(chǎng)，不計(jì)電荷的重力，則偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)長(zhǎng)寬之比的值為(　　) A.　　　　　　　　　 B. C. D. 解析：選B　設(shè)加速電壓為kU，偏轉(zhuǎn)電壓為U，對(duì)直線加速過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理，有：qkU＝mv2，對(duì)類平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程，有：l＝vt，＝t2，聯(lián)立解得：＝，故B正確。 3．(xx南通一模)如圖甲所示，兩平行金屬板MN、PQ的板長(zhǎng)和板間距離相等，板間存在如圖乙所示的隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與兩板垂直，在t＝0時(shí)刻，一不計(jì)重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)，粒子射入電場(chǎng)時(shí)的速度為v0，t＝T時(shí)刻粒子剛好沿MN板右邊緣射出電場(chǎng)。則(　　) A．該粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向一定沿垂直電場(chǎng)方向 B．在t＝時(shí)刻，該粒子的速度大小為2v0 C．若該粒子在時(shí)刻以速度v0進(jìn)入電場(chǎng)，則粒子會(huì)打在板上 D．若該粒子的入射速度變?yōu)?v0，則該粒子仍在t＝T時(shí)刻射出電場(chǎng) 解析：選A　粒子射入電場(chǎng)，在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上前半個(gè)周期內(nèi)先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，后半個(gè)周期內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，一個(gè)周期末豎直方向上的分速度恰好為零，可知粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向一定沿垂直電場(chǎng)方向，故A正確；在t＝時(shí)刻，粒子在水平方向上的分速度為v0，因?yàn)閮善叫薪饘侔錗N、PQ的板長(zhǎng)和板間距離相等，結(jié)合上述分析則有：v0T＝2，解得vy＝2v0，則t＝時(shí)刻，vy′＝＝v0，根據(jù)平行四邊形定則知，粒子的速度大小為v＝v0，故B錯(cuò)誤；若該粒子在時(shí)刻以速度v0進(jìn)入電場(chǎng)，粒子在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)情況與0時(shí)刻進(jìn)入時(shí)運(yùn)動(dòng)的方向相反，運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，則粒子不會(huì)打在板上，故C錯(cuò)誤；若該粒子的入射速度變?yōu)?v0，則粒子射出電場(chǎng)的時(shí)間t＝＝，故D錯(cuò)誤。 4.(xx詔安模擬)如圖所示，在真空中有一對(duì)帶電的平行金屬板水平放置。一帶電粒子沿平行于板面的方向，從左側(cè)兩極板中央射入電場(chǎng)中，恰能從右側(cè)極板邊緣處離開(kāi)電場(chǎng)，不計(jì)粒子重力，若可以改變某個(gè)量，下列哪種變化，仍能確保粒子一定飛出電場(chǎng)(　　) A．只增大粒子的帶電量 B．只增大電場(chǎng)強(qiáng)度 C．只減小粒子的比荷 D．只減小粒子的入射速度 解析：選C　設(shè)帶電粒子的初速度為v0，右側(cè)極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，根據(jù)牛頓第二定律，有a＝，水平方向：L＝v0t，豎直方向：y＝at2，聯(lián)立得：y＝，只增大粒子的帶電量，只增大電場(chǎng)強(qiáng)度，只減小粒子的入射速度，都會(huì)使豎直位移y增大，粒子可能打到極板上，粒子不一定能飛出電場(chǎng)，故A、B、D錯(cuò)誤；只減小粒子的比荷，豎直位移y減小，一定能飛出電場(chǎng)，故C正確。 5．(xx南京模擬)用輕繩拴著一質(zhì)量為m、帶正電的小球在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，豎直面內(nèi)加有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，如圖甲所示，不計(jì)一切阻力，小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能Ek與繩中張力F間的關(guān)系如圖乙所示，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則(　　) A．小球所帶電荷量為 B．輕繩的長(zhǎng)度為 C．小球在最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為 D．小球在最低點(diǎn)時(shí)的最小速度為 解析：選C　在最高點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)小球的拉力、重力和電場(chǎng)力的合力提供向心力，則得：F＋mg＋Eq＝m，即mv2＝F＋mg＋Eq，由于Ek＝mv2，故Ek＝F＋(mg＋Eq)，由題圖乙可知，圖線斜率k＝＝，即L＝，故B錯(cuò)誤；當(dāng)F＝0時(shí)，由mg＋Eq＝m，mv2＝a，解得q＝，故A錯(cuò)誤；當(dāng)F＝0時(shí)，重力和電場(chǎng)力提供向心力，此時(shí)對(duì)應(yīng)最小速度，mv2＝a，解得v＝，故C正確，D錯(cuò)誤。 6.如圖所示，帶電荷量之比為qA∶qB＝1∶3的帶電粒子A、B以相等的速度v0從同一點(diǎn)出發(fā)，沿著跟電場(chǎng)強(qiáng)度垂直的方向射入平行板電容器中，分別打在C、D點(diǎn)，若OC＝CD，忽略粒子重力的影響，則(　　) A．A和B在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1∶2 B．A和B運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為4∶1 C．A和B的質(zhì)量之比為1∶12 D．A和B的位移大小之比為1∶1 解析：選ABC　粒子A和B在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向由x＝v0t及OC＝CD得，tA∶tB＝1∶2；豎直方向由h＝at2得a＝，它們沿豎直方向下落的加速度大小之比為aA∶aB＝4∶1；根據(jù)a＝得m＝，故＝，由題圖可知，A和B的位移大小不相等，故選項(xiàng)A、B、C正確。 7. (xx張家港高三統(tǒng)考)如圖所示，水平面MN的下方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電小球由MN上方的A點(diǎn)以一定初速度水平拋出，從B點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度方向恰好水平，由此可知(　　) A．從B到C，小球的動(dòng)能減小 B．從B到C，小球的電勢(shì)能減小 C．從A到B與從B到C小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定相等 D．從A到B與從B到C小球的速度變化量大小一定相等 解析：選AD　根據(jù)帶電小球在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡可知，帶電小球受到的合力豎直向上，電場(chǎng)力豎直向上，并且電場(chǎng)力大于重力，從B到C，合外力對(duì)小球做負(fù)功，小球的動(dòng)能減小，A對(duì)；電場(chǎng)力對(duì)小球做負(fù)功，小球的電勢(shì)能增大，B錯(cuò)；全過(guò)程小球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由于AB的水平距離和BC的水平距離大小關(guān)系不確定，所以兩段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間的大小關(guān)系也不確定，C錯(cuò)；C點(diǎn)的速度恰好水平，可知兩段的速度變化量的大小一定相等，D對(duì)。 8.(xx南通檢測(cè))在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有兩個(gè)質(zhì)量相等、帶異種電荷的小球A、B(均可視為質(zhì)點(diǎn))處在同一水平面上?，F(xiàn)將兩球以相同的水平速度v0向右拋出，最后落到水平地面上，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，兩球之間的靜電力和空氣阻力均不考慮，則(　　) A．A球帶正電，B球帶負(fù)電 B．A球比B球先落地 C．在下落過(guò)程中，A球的電勢(shì)能減少，B球的電勢(shì)能增加 D．兩球從拋出到各自落地的過(guò)程中，A球的速率變化量比B球的小 解析：選AD　兩球均做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上有x＝v0t，豎直方向上有h＝at2，得加速度大小a＝，可見(jiàn)水平距離x越大，加速度a越小，相應(yīng)所用時(shí)間t越長(zhǎng)，即B球先落地，A球的加速度a1小于B球的加速度a2，說(shuō)明A球帶正電而受到豎直向上的電場(chǎng)力，B球帶負(fù)電而受到豎直向下的電場(chǎng)力，在下落過(guò)程中，電場(chǎng)力對(duì)A球做負(fù)功，A球電勢(shì)能增加，電場(chǎng)力對(duì)B球做正功，B球電勢(shì)能減少，選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理有mah＝mv2－mv02，而Δv＝v－v0，可見(jiàn)加速度a越大，落地速度v越大，速率變化量Δv越大，即A球的速率變化量較小，選項(xiàng)D正確。 9.(xx香坊區(qū)四模)如圖所示，一充電后的平行板電容器的兩極板水平放置，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間距離為d，距板右端L處有一豎直屏M。一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以初速度v0沿中線射入兩板間，最后垂直打在M上，則下列結(jié)論正確的是(已知重力加速度為g)(　　) A．板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 B．兩極板間電勢(shì)差為 C．整個(gè)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)的重力勢(shì)能增加 D．若僅增大兩極板間距，則該質(zhì)點(diǎn)不可能垂直打在M上 解析：選AC　據(jù)題分析可知，質(zhì)點(diǎn)在平行金屬板間軌跡應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)，做類平拋運(yùn)動(dòng)，飛出電場(chǎng)后，質(zhì)點(diǎn)的軌跡向下偏轉(zhuǎn)，最后才能垂直打在M上，前后過(guò)程質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡有對(duì)稱性，可知前后兩次偏轉(zhuǎn)的加速度大小相等，根據(jù)牛頓第二定律得：qE－mg＝mg，得到：E＝，故A正確；由U＝Ed可知，板間電勢(shì)差U＝d＝，故B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)在兩極板間向上偏轉(zhuǎn)的距離 y＝at2，而a＝ ＝g，t＝，解得：y＝，故質(zhì)點(diǎn)打在M上的位置與中線的高度差為：s＝2y＝，重力勢(shì)能的增加量為Ep＝mgs＝，故C正確；僅增大兩極板間距，因兩板上電量不變，根據(jù)E＝＝＝＝可知，板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，質(zhì)點(diǎn)在兩極板間受力情況不變，則運(yùn)動(dòng)情況不變，故仍垂直打在M上，故D錯(cuò)誤。 二、非選擇題 10.反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場(chǎng)中的振蕩來(lái)產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過(guò)程類似。如圖所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電微粒從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始，在電場(chǎng)力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng)。已知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別是E1＝2.0103 N/C和E2＝4.0103 N/C，方向如圖所示。帶電微粒質(zhì)量m＝1.010－20 kg，帶電荷量q＝－1.010－9 C，A點(diǎn)距虛線MN的距離d1＝1.0 cm，不計(jì)帶電微粒的重力，忽略相對(duì)論效應(yīng)。求： (1)B點(diǎn)到虛線MN的距離d2； (2)帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t。 解析：(1)帶電微粒由A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有|q|E1d1－|q|E2d2＝0，E1d1＝E2d2， 解得d2＝0.50 cm。 (2)設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)的加速度大小分別為a1、a2，由牛頓第二定律有 |q|E1＝ma1， |q|E2＝ma2， 設(shè)微粒在虛線MN兩側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大小分別為t1、t2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 d1＝a1t12， d2＝a2t22， 又t＝t1＋t2， 解得t＝1.510－8 s。 答案：(1)0.50 cm　(2)1.510－8 s 11．(xx徐州一模)如圖甲所示，A、B兩塊金屬板水平放置，相距為d＝0.6 cm，兩板間加一周期性變化的電壓，當(dāng)B板接地(φB＝0)時(shí)，A板電勢(shì)φA隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示?，F(xiàn)有一帶負(fù)電的微粒在t＝0時(shí)刻從B板中央小孔射入電場(chǎng)，若該帶電微粒受到的電場(chǎng)力為重力的兩倍，且射入電場(chǎng)時(shí)初速度可忽略不計(jì)(g＝10 m/s2)。求： (1)在0～和～T這兩段時(shí)間內(nèi)微粒的加速度大小和方向； (2)要使該微粒不與A板相碰，所加電壓的周期最長(zhǎng)為多少。 解析：(1)設(shè)電場(chǎng)力大小為F，則F＝2mg， 對(duì)于t＝0時(shí)刻射入的微粒，在0～時(shí)間內(nèi)，有 F－mg＝ma1 又由題意，F(xiàn)＝2mg 解得a1＝g，方向向上 在～T時(shí)間內(nèi)的加速度a2滿足 F＋mg＝ma2 解得 a2＝3g，方向向下。 (2)前半個(gè)周期上升的高度h1＝a12＝gT2 前半個(gè)周期微粒的末速度為v1＝gT 后半個(gè)周期先向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)減速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，則3gt1＝gT，則得t1＝， 此段時(shí)間內(nèi)上升的高度 h2＝a2t12＝3g2＝ 則上升的總高度為H＝h1＋h2＝ 后半個(gè)周期的－t1＝時(shí)間內(nèi)，微粒向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，下降的高度H3＝3g2＝， 上述計(jì)算表明，微粒在一個(gè)周期內(nèi)的總位移為零，只要在上升過(guò)程中不與A板相碰即可，則H≤d，即≤d 所加電壓的周期最長(zhǎng)為Tm＝ ＝610－2 s。 答案：(1)g，方向向上　3g，方向向下 (2)610－2 s