2019年度高考物理一轮复习第七章静电场专题强化八带电粒子带电体在电场中运动的综合问题课时达标训练.doc

1、【 精品教育资源文库 】 带电粒子在电场中运动的综合问题 一、选择题 (1 3 题为单项选择题， 4 5 题为多项选择题 ) 1如图 1 所示，实线是电场线，一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由 A 运动到 B 的过程中，其速度时间图 象是选项中的 ( ) 图 1 解析 电场力的方向指向轨迹的凹侧且沿与电场线相切的方向，因此粒子从 A 运动到 B 的过程中电场力方向与速度方向的夹角大于 90 ，粒子做减速运动，电场力越来越小，加速度越来越小，故 B 项正确。 答案 B 2两带电荷量分别为 q 和 q 的点电荷放在 x 轴上，相距为 L，能正确反映两电荷连线上场强 大小 E 与 x 关系的图是

2、 ( ) 解析 越靠近两电荷的地方场强越大，两等量异种点电荷连线的中点处场强最小，但不是零， B、 D 错误；两电荷的电荷量大小相等，场强大小关于中点对称分布， A 正确， C 错误。 【 精品教育资源文库 】 答案 A 3将如图 2 所示的交变电压加在平行板电容器 A、 B 两板上，开始 B 板电势比 A 板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设 A、 B 两极板间的距离足够大，下列说法正确的是 ( ) 图 2 A电子一直向着 A 板运动 B电子一直向着 B 板运动 C电子先向 A 板运动，然后返 回向 B 板运动，之后在 A、 B 两板间做周期性往

3、复运动 D电子先向 B 板运动，然后返回向 A 板运动，之后在 A、 B 两板间做周期性往复运动 解析 根据交变电压的变化规律，作出电子的加速度 a、速度 v 随时间变化的图线，如图甲、乙。从图中可知，电子在第一个 T4内做匀加速运动，第二个 T4内做匀减速运动，在这半周期内，因初始 B 板电势比 A 板电势高，所以电子向 B 板运动，加速度大小为 eUmd。在第三个 T4内电子做匀加速运动，第四个 T4内做匀减速运动，但在这半周期内运动方向与前半周期相反，向 A 板运动，加速度大小为 eUmd。所以电子在交变电场中将以 t T4时刻所在位置为平衡位置做周期性往复运动，综上分析选项 D 正确。

4、 答案 D 4 (2017 河北唐山模拟 )粗糙绝缘的水平桌面上，有两块竖直平行相对而立的金属板 A、 B。板间桌面上静止着带正电的物块，如图 3 甲所示，当两金属板加图乙所示的交变电压时，设直到 t1时刻物块才开始运动，(最大静摩擦力与滑动摩擦力可认为相等 )，则 ( ) 图 3 A在 0 t1时间内，物块受到逐渐增大的摩擦力，方向水平向左 【 精品教育资源文库 】 B在 t1 t3时间内，物块受到的摩擦力先逐渐增大，后逐渐减小 C t3时刻物块的速度最大 D t4时刻物块的速度最大 解析 在 0 t1时间内，电场力小于最大静摩擦力，物块静止，静摩擦力与电场力大小相等，即 Ff qEqUd

5、，随电压增大，摩擦力增大，但是正电荷所受电场力与电场同向，均向右，所以摩擦力方向水平向左，选项 A 正确；在 t1 t3时间内，电场力大于最大静摩擦力，物块一直加速运动，摩擦力为滑动摩擦力，由于正压力即是物块的重力 ，所以摩擦力不变，选项 B 错误； t3到 t4阶段，电场力小于摩擦力，但物块仍在运动且为减速运动，故 t3时刻速度最大，选项 C 正确， D 错误。 答案 AC 5如图 4 所示，点电荷 4Q 与 Q 分别固定在 A、 B 两点， C、 D 两点将 AB 连线三等分，现使一个带负电的粒子从 C 点开始以某一初速度向右运动，不计粒子的重力，则该粒子在 CD 之间运动的速度大小 v

6、与时间 t的关系图象 (如图所示 )可能是 ( ) 图 4 解析 设 AC CD DB r，则 EC k4Qr2 k Q（ 2r） 2 15kQ4r2 ，方向水平向右。 ED k 4Q（ 2r） 2 kQr2 0，则负电荷由 C 到 D 所受电场力始终向左。第一种情况，该负电荷做减速运动，且加速度逐渐减小，直到电荷以一定速度通过 D 点，故 B 正确；第二种情况，电荷向右减速，在到达 D 点之前反向运动，因此，由 C D 电荷先减速后加速，加速度先减小后增大，故 C 正确。本题正确答案为 B、 C。 答案 BC 二、非选择题 6 (2017 北京东城区检测 )如图 5 所示，一带电荷量为 q、

7、质量为 m 的小物块处于一倾角为 37 的光滑斜面 上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止。重力加速度取 g， sin 37 0.6，cos 37 0.8。求： 图 5 【 精品教育资源文库 】 (1)水平向右电场的电场强度的 大小； (2)若将电场强度减小为原来的 12，小物块的加速度是多大； (3)电场强度变化后小物块下滑距离 L 时的动能。 解析 (1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力 (如图所示 )，则 FNsin 37 qE FNcos 37 mg 由 可得 E 3mg4q 。 (2)若电场强度减小为原来的 12，则 E 3mg8q ， mgsin

8、 37 qEcos 37 ma， 可得 a 0.3g。 (3)电场强度变化后小物块下滑距离 L 时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得： mgLsin 37 qE Lcos 37 Ek 0 可得 Ek 0.3mgL 答案 (1)3mg4q (2)0.3g (3)0.3mgL 7如图 6 甲所示，相距 d 15 cm 的 A、 B 两极板是在真空 中平行放置的金属板，当给他们加上电 压后，它们之间的电场可视为匀强电场。今在 A、 B 两板之间加上如图乙所示的交变电压，交变电压的周期 T 1.010 6 s， t 0 时 A 板的电势比 B 板的电势高，且 U0 1 080 V，一个比荷qm

9、1.0108 C/kg 的带负电荷的粒子在 t 0 时刻从 B 板附近由静止开始运动不计重力。 图 6 (1)当粒子的位移为多大时，速度第一次达到最大，最大值是多少？ (2)粒子运动过程中，将与某一极板相碰撞，求粒子碰撞极板时速度大小。 【 精品教育资源文库 】 解析 粒子在电场中的运动情况比较复杂，可借助于 v t 图象分析运 动的过程，如图所示为一个周期的 v t 图象，以后粒子将重复这种运动。 (1)在 0 T3时间内，粒子加速向 A 运动；当 t T3时，粒子速度第一次达到最大，根据牛顿第二定律可知，粒子运动的加速度为 a Fm qU0md， 设粒子的最大速度为 vm，此时位移为 x

10、，则 x 12at2 12 qU0md( T3)2 0.04 m， vm at qU0T3md 2.410 5 m/s。 (2)粒子在一个周期的前 2T3 时间内，先加速后减速向 A 板运动，位移为 xA；在后 T3时间内，先加 速后减速向B 运动，位移为 xB，以后的每个周期将重复上述运动，由于粒子加速和减速运动中的加速度大小相等，即有 xA 2x 0.08 m， xB 2 qU0T22md36 0.02 m。所以粒子在一个周期内的位移 x xA xB 0.06 m。显然，第 2 个周期末粒子距 A 板的距离为 L d 2x 0.03 0.04 m，表明粒子将在第 3 个周期内的前 T3时间

11、内到达 A 板，设粒子到达 A 板的速度为 v，则由 v2 2aL，有 v2 2qU0Lmd ，解得 v 2.110 5 m/s。 答案 (1)0.04 m 2.410 5 m/s (2)2.110 5 m/s 8如图 7 所示，长为 2L 的平板绝缘小车放在光滑水平面上，小车两端固定两个绝缘的带电小球 A 和 B， A 的带电荷量为 2q， B 的带电荷量为 3q， 小车 (包括带电小球 A、 B)总质量为 m。虚线 MN 与 PQ 均沿竖直方向且相距 3L，开始时虚线 MN 位于 小车正中间。若视带电小球为质点，在虚线 MN、 PQ 间加上方向水平向右、电场强度大小为 E 的匀强电场后，小

12、车开始运动。试求： 图 7 (1)小车向右运动的最大距离和此过程中 B 球电势能的变化量； (2)A 球从开始运动至刚离开电场所用的时间。 解析 (1)设 A 球出电场的最大位移为 x，由动能定理得 2qEL qEL 3qEx 0 【 精品教育资源文库 】 解得 x L3 则小车向右运 动的最大距离为 xA 2L L3 73L B 球从刚进入电场到小车速度第一次为零时的位移为 xB 73L L 43L 则 B 球电势能的变化量为 Ep W 3qE 43L 4qEL。 (2)设 B 球刚进入电场时小车速度为 v1，由动能定理得 2qEL 12mv21 解得 v1 2 qELm 取向右为正方向， B 球 进入电场前，小车加速度为 a1 2qEm 运动时间 t1 v1a1 mLqE B 球进入电场 后， A 球离开电场前，小车加速度为 a2 qEm 由运动学规律有 v1t2 12a2t22 L 解得运动时间 t2 (2 2) mLqE (t2 (2 2) mLqE舍去 ) 则 A 球从开始运动到刚离开电场所用总时间 t t1 t2 (3 2) mLqE。 答案 (1)73L 4qEL (2)(3 2) mLqE