2024年高考物理总复习专题强化练(十一) 带电粒子(体)在电场中的力电综合问题.docxVIP

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专题强化练(十一)带电粒子(体)在电场中的力电综合问题

(40分钟60分)

一、选择题

1.(6分)(多选)如图所示,一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点,另一端系一带电小球,置于水平向右的匀强电场中,现把细线水平拉直,小球从A点由静止释放,经最低点B后,小球摆到C点时速度为0,则()

A.小球在B点时速度最大

B.小球从A点到B点的过程中,机械能一直在减少

C.小球在B点时细线的拉力最大

D.从B点到C点的过程中小球的电势能一直增加

【解析】选B、D。小球所受重力和电场力恒定,重力和电场力的合力恒定,小球相当于在重力和电场力的合力及细线的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动。当小球运动到重力和电场力的合力和细线的拉力共线时(不是B点),小球的速度最大,此时细线的拉力最大,A、C错误;从A点到C点,小球所受重力做正功,小球摆到C点时速度为0,所以电场力对小球做负功,小球从A点到B点的过程中,机械能一直在减少,B正确;从B点到C点的过程中,小球克服电场力做功,小球的电势能一直增加,D正确。

2.(6分)(多选)如图所示,光滑绝缘斜面体ABC处于水平向右的匀强电场中,斜面AB的长度L为0.5m,倾角θ=37°,带电荷量为+q、质量为m的小球(可视为质点)以大小为2m/s的速度v0沿斜面匀速上滑。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。下列说法中正确的是()

A.小球在B点的电势能大于在A点的电势能

B.水平匀强电场的电场强度为3

C.若电场强度变为原来的2倍,则小球运动的加速度大小为3m/s2

D.若电场强度变为原来的一半,则小球运动到B点时的速度为初速度v0的一半

【解析】选B、D。小球由A到B的过程中,电场力做正功,小球的电势能减小,选项A错误;因小球做匀速运动,由平衡条件知qEcosθ=mgsinθ,所以电场强度E=3mg4q,选项B正确;电场强度变为原来的2倍后,则有q·2Ecosθ-mgsinθ=ma,所以a=6m/s2,选项C错误;电场强度变为原来的一半后,则有mgsinθ-q·E2cosθ=ma1,所以a1=3m/s2,由v02-v2=2

3.(6分)如图所示,倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ,极板间距为d,带负电的微粒质量为m、带电荷量为q,从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入,沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出,则()

A.微粒到达B点时动能为12m

B.微粒的加速度大小等于gsinθ

C.两极板的电势差UMN=mgd

D.微粒从A点到B点的过程电势能减少mgd

【解析】选C。微粒仅受电场力和重力,电场力方向垂直于极板,重力的方向竖直向下,微粒做直线运动,合力方向沿水平方向,由此可得,电场力方向垂直于极板斜向左上方,合力方向水平向左,微粒做减速运动,微粒到达B点时动能小于12mv02,选项A错误;根据qEsinθ=ma,qEcosθ=mg,解得a=gtanθ,选项B错误;两极板的电势差UMN=Ed=mgdqcosθ,选项C正确;微粒从A点到B

4.(6分)(多选)(2023·抚顺模拟)如图所示,有三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的小球,从平行板电容器中的P点以相同的水平初速度垂直于电场强度E进入电场,它们分别落在A、B、C三点,则可判断()

A.落到A点的小球带正电,落到B点的小球不带电

B.三小球在电场中运动时间相等

C.三小球到达正极板时的动能关系是EkA>EkB>EkC

D.三小球在电场中运动的加速度关系是aC>aB>aA

【解析】选A、D。在平行板间不带电小球、带正电小球和带负电小球的受力如图所示。

三小球在水平方向都不受力,做匀速直线运动,则落在板上时水平方向的距离与下落时间成正比,即tA>tB>tC,由于竖直位移相同,根据h=12at2知aA<aB<aC,结合牛顿第二定律知,落在A点的小球带正电,落在B点的小球不带电,落在C点的小球带负电,故A、D正确,B错误;根据动能定理得W合=Ek-Ek0,三小球所受合力关系是FA<FB<FC,三小球的初动能相等,可知三小球到达正极板时的动能关系是EkA<EkB<EkC

二、计算题

5.(10分)如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,坐标系内有A、B、C三点,其中A点坐标为(6cm,0),B点坐标为(0,3cm),C点坐标为(3cm,0),坐标原点O处的电势为0,A点的电势为8V,B点的电势为4V。现有一带电粒子从坐标原点O处沿电势为0的等势线方向以速度v=4×105m/s射入电场,粒子运动时恰好通过B

(1)图中C处的电势;

答案:(1)4V

【解析】(1)设C处的电势为φC,因为OC=CA

所以φO-φC=φC-φA

解