浙江省2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6章（靜電場(chǎng)）第4講 電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（二）練習(xí)（含解析）.doc

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第6章（靜電場(chǎng)） 李仕才 題組1　示波管類問(wèn)題 1．示波器可以顯示待測(cè)電壓的變化波形和測(cè)定恒定電壓，其核心部件示波管如圖(1)所示，它由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極YY′、水平偏轉(zhuǎn)電極XX′和熒光屏組成．電子槍發(fā)射的電子打在熒光屏上將出現(xiàn)亮點(diǎn)，不在偏轉(zhuǎn)電極上加任何電壓時(shí)，亮點(diǎn)在熒光屏中心．若亮點(diǎn)很快移動(dòng)，由于視覺暫留關(guān)系，能在熒光屏看到一條亮線．下列操作與觀察結(jié)果對(duì)應(yīng)的是(　　) A．如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，應(yīng)觀察到圖(a)所示的亮線 B．如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示的電壓，應(yīng)觀察到如圖(b)所示的亮線 C．如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示的電壓，應(yīng)觀察到如圖(c)所示的亮線 D．如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示的電壓，應(yīng)觀察到如圖(d)所示的亮線 解析：根據(jù)電子在平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)，如果只在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上如圖(2)所示的電壓，電子從熒光屏中心O開始向X正方向偏轉(zhuǎn)，打成一條水平亮線，如圖(e)，A錯(cuò)；如果只在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上如圖(3)所示的電壓，則前半個(gè)周期在Y正方向的一個(gè)確定的距離出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)A，后半個(gè)周期在Y的負(fù)方向出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)B，由y＝at2＝可知，B到屏中心的距離是A的一半，如圖(f)，B錯(cuò)；如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加上圖(2)所示的電壓，同時(shí)在偏轉(zhuǎn)電極YY′上加上圖(3)所示的電壓，就會(huì)將圖(f)中的亮點(diǎn)按時(shí)間順序向X正方向拉開成直線，如圖(c)所示，C正確、D錯(cuò)誤． 答案：C 題組2　用動(dòng)力學(xué)和功能觀點(diǎn)處理帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 2. 如圖所示，在絕緣粗糙平面上方存在著足夠大的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶正電的小金屬塊以一定初速度v從A點(diǎn)開始沿水平面向左做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)L長(zhǎng)度到達(dá)B點(diǎn)，速度變?yōu)榱悖诉^(guò)程中，金屬塊損失的動(dòng)能有轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能．金屬塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到某點(diǎn)C(圖中未標(biāo)出)時(shí)的動(dòng)能和A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相同，則金屬塊從A開始運(yùn)動(dòng)到C整個(gè)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的總路程為(　　) A．1.5L　　　B．2L　　　　C．3L　　　　D．4L 解析：根據(jù)題述，小金屬塊從A運(yùn)動(dòng)到B，克服摩擦力做功Wf＝Ek＝FfL，克服電場(chǎng)力做功WE＝Ek＝qEL.設(shè)小金屬塊從B運(yùn)動(dòng)到C經(jīng)過(guò)的路程為s，由動(dòng)能定理得qEs－Ffs＝Ek，解得s＝3L.金屬塊從A開始運(yùn)動(dòng)到C整個(gè)過(guò)程中經(jīng)過(guò)的總路程為L(zhǎng)＋s＝4L，選項(xiàng)D正確． 答案：D 3. (多選)如圖所示，豎直平面內(nèi)有一固定的光滑橢圓大環(huán)，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)BD＝4L、短軸長(zhǎng)AC＝2L.勁度系數(shù)為k的輕彈簧上端固定在大環(huán)的中心O，下端連接一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q、可視為質(zhì)點(diǎn)的小環(huán)，小環(huán)剛好套在大環(huán)上且與大環(huán)及彈簧絕緣，整個(gè)裝置處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．將小環(huán)從A點(diǎn)由靜止釋放，小環(huán)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度恰好為0.已知小環(huán)在A、B兩點(diǎn)時(shí)彈簧的形變量大小相等．則(　　) A．小環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能一直增大 B．小環(huán)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，小環(huán)的電勢(shì)能一直減小 C．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E＝ D．小環(huán)在A點(diǎn)時(shí)受到大環(huán)對(duì)它的彈力大小F＝mg＋kL 解析：小環(huán)在A點(diǎn)時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，在B點(diǎn)時(shí)彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，因此小環(huán)由A到B，彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．小環(huán)受向右的電場(chǎng)力，小環(huán)由A到B，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)B正確． 小環(huán)從A到B，由動(dòng)能定理得： qE2L－mgL＝0 所以E＝.選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 設(shè)彈簧原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，則得L0－L＝2L－L0，得L0＝.在A點(diǎn)，大環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力F＝mg＋k(L0－L)＝mg＋，選項(xiàng)D正確． 答案：BD 4. (2014江西八校聯(lián)考)如圖所示，小車質(zhì)量M＝8 kg，帶電量q＝＋310－2 C，置于光滑水平面上，水平面上方有方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小E＝2102 N/C，當(dāng)小車向右的速度v＝3 m/s時(shí)，將一個(gè)不帶電、可視為質(zhì)點(diǎn)的絕緣物塊輕放在小車的右端，物塊質(zhì)量m＝1 kg，物塊與小車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，小車足夠長(zhǎng)，g取10 m/s2.求： (1)物塊在小車上滑動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能； (2)從物塊放上小車后5 s內(nèi)小車電勢(shì)能的增量． 解析：(1)對(duì)物塊：a1＝＝μg＝2 m/s2 對(duì)小車：a2＝＝0.5 m/s2 設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t0物塊和小車速度相等； a1t0＝v＋a2t0，t0＝2 s v1＝a1t0＝4 m/s，x1＝t0＝4 m，x2＝t0＝7 m Q＝μmg(x2－x1)＝6 J (2)當(dāng)物塊與小車相對(duì)靜止時(shí)，它們的加速度為 a＝＝ m/s2 2 s～5 s，小車又發(fā)生的位移： x3＝v1(t－t0)＋a(t－t0)2＝15 m 從物塊放上小車后5 s內(nèi)電場(chǎng)力對(duì)小車做的功W＝Eq(x2＋x3)＝132 J 電勢(shì)能的增量：ΔEp＝－W＝－132 J 答案：(1)6 J　(2)－132 J 題組3　用等效法處理帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 5. (多選)在水平界面MN的下方存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，絕緣光滑桿AB與水平面成45角，帶電小球從桿上A點(diǎn)由靜止滑下，進(jìn)入電場(chǎng)后恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，并從B端離開桿AB，之后又經(jīng)過(guò)B點(diǎn)正下方距B為h的C點(diǎn)．設(shè)小球在桿上滑動(dòng)時(shí)電荷量不變．那么(　　) A．場(chǎng)強(qiáng)方向一定沿水平方向 B．小球離開B端后的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線 C．若場(chǎng)強(qiáng)方向沿水平方向，則小球從B到C的時(shí)間為 D．小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度方向與豎直方向成22.5角 解析： 小球進(jìn)入電場(chǎng)后在桿上做勻速運(yùn)動(dòng)，合力為零；過(guò)B點(diǎn)脫離桿后又能經(jīng)過(guò)B點(diǎn)正下方的C點(diǎn)，B點(diǎn)速度與BC成45角沿AB向下，表明小球運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線，合力與ABC同平面指向BC右側(cè)，設(shè)為F，則當(dāng)小球在桿上運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿的彈力與F等大反向，所以F垂直于桿斜向右下方且為恒力，即F的方向與小球離開桿時(shí)的速度方向垂直，因此小球脫離桿后做類平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線，B對(duì)；重力與電場(chǎng)力的合力沿垂直于桿的方向，所以電場(chǎng)力方向不確定如圖(a)所示，即場(chǎng)強(qiáng)方向不確定，A錯(cuò)；若場(chǎng)強(qiáng)方向水平，則合力F＝mg，沿合力方向小球做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)如圖(b)所示，位移DC＝h，有h＝t2＝gt2，解得t＝，C對(duì)；由平拋運(yùn)動(dòng)可得：tanθ＝2tan45，故可知D錯(cuò)． 答案：BC 6. 如圖，半徑為r的絕緣光滑環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為m，帶電荷量為＋q的珠子，現(xiàn)欲加一個(gè)與圓環(huán)面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使珠子由最高點(diǎn)A從靜止開始釋放，沿圓弧經(jīng)過(guò)B、C剛好能運(yùn)動(dòng)到D. (1)求所加電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的最小值及所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)強(qiáng)的方向，珠子由A到達(dá)D的過(guò)程中速度最大時(shí)對(duì)環(huán)的作用力大?。? (2)在(1)問(wèn)的電場(chǎng)中，要使珠子能完成完整的圓周運(yùn)動(dòng)，那么在A點(diǎn)至少要使它具有多大的初動(dòng)能？ 解析：(1)設(shè)電場(chǎng)力與重力的合力為F，方向沿NM方向，BC弧中點(diǎn)為M，珠子在該點(diǎn)的速度最大，在M點(diǎn)建立F、重力、電場(chǎng)力的平行四邊形，當(dāng)E最小時(shí)，有 Eq＝mg，即：E＝，方向與平行 此時(shí)F＝mg 對(duì)珠子從A運(yùn)動(dòng)到M的過(guò)程，由動(dòng)能定理得 F＝mv2－0 由牛頓第二定律得FN－F＝m 解得FN＝mg (2)由A到N過(guò)程，由動(dòng)能定理得－F＝0－EkA 解EkA＝mgr. 答案：(1)，方向與平行，mg (2)mgr