2022届高考物理一轮复习课时作业二十六带电粒子在电场中运动的综合问题含解析新人教版

word 文档 - 1 - / 8 带电粒子在电场中运动的综合问题 [双基巩固练] 1．(多选)一个带正电的微粒放在电场中，场强的大小和方向随时间变化的规律如图所 示．带电微粒只在电场力的作用下(不计微粒重力)，由静止开始运动，则下列说法中正确的是 ( ) A．微粒将沿着一条直线运动 B．微粒在第 2s 末的速度为零 C．微粒在第 1s 内的加速度与第 2s 内的加速度相同 D．微粒在第 1s 内的位移与第 2s 内的位移相同 2.[2020·某某等五市八校联考]如图所示，处于真空中的匀强电场水平向右，有一质量为 m、带电荷量为－q 的小球从 P 点以大小为 v0 的初速度水平向右抛出，经过 t 时间到达 Q 点(图 中未画出)时的速度仍为 v0，则小球由 P 点运动到 Q 点的过程中，下列判断正确的是( ) A．Q 点在 P 点正下方 B．小球电势能减小 word 文档 - 2 - / 8 C．小球重力势能减少量等于 1 2 mg2t2 D．Q 点应位于 P 点所在竖直线的左侧 3．[2021·潍坊一模]如图甲所示，平行金属板 A、B 正对竖直放置，CD 为两板中线上的 两点．A、B 板间不加电压时，一带电小球从 C 点无初速度释放，经时间 T 到达 D 点，此时 速度为 v0.在 A、B 两板间加上如图乙所示的交变电压，t＝0 带电小球仍从 C 点无初速度释放， 小球运动过程中未接触极板，则 t＝T 时，小球( ) A．在 D 点上方 B．恰好到达 D 点 C．速度大于 v0D．速度小于 v0 4．(多选)如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势 随时间变化的规律如图乙所示．电子原来静止在左极板小孔处(不计重力作用)．下列说法中正 确的是( ) A．从 t＝0 时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上 B．从 t＝0 时刻释放电子，电子可能在两板间振动 C．从 t＝ T 4 时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上 word 文档 - 3 - / 8 D．从 t＝ T 4 时刻释放电子，电子必将打到左极板上 [综合提升练] 5．如图甲所示，在绝缘水平面上方的 MM′和 PP′X 围内有方向水平向右的电场，电场强 度大小沿电场线方向的变化关系如图乙所示．一质量为 m、带电荷量为＋q 的小物块(可视为 点电荷)从水平面上的 A 点以初速度 v0 向右运动，到达 B 点时速度恰好为零，若滑块与水平面 之间的动摩擦因数为μ，A、B 两点间的距离为 l，重力加速度为 g.则以下判断正确的是( ) A．小物块在运动过程中所受到的电场力一直小于滑动摩擦力 B．此过程中产生的内能大于 1 2 mv2 0 C．A、B 两点间的电势差为 m2μgl－v2 0 2q D．小物块在运动过程中的中间时刻，速度大小等于 v0 2 6．质量为 M、长度为 l 的矩形绝缘板放在光滑的水平面上，质量为 m、带电荷量的绝对 word 文档 - 4 - / 8 值为 q 的物块(视为质点)以初速度 v0 从绝缘板上表面的左端沿水平方向滑入，绝缘板所在空 间有 X 围足够大的匀强电场，其场强大小 E＝ 3mg 5q (g 为重力加速度)，方向竖直向下，如图所 示．已知物块与绝缘板间的动摩擦因数恒定，物块运动到绝缘板的右端时恰好相对绝缘板静 止．若将匀强电场的方向改为竖直向上，场强大小不变，且物块仍以原初速度从绝缘板左端 的上表面滑入，结果当二者相对静止时，物块未到达绝缘板的右端． (1)当场强方向竖直向下时，求物块在绝缘板上滑动的过程中系统产生的热量； (2)求场强方向竖直向下时与竖直向上时物块受到的支持力大小的比值； (3)当场强方向竖直向上时，求物块相对于绝缘板滑行的距离． word 文档 - 5 - / 8 课时作业(二十六) 1．解析：根据题中条件作出如图所示带电粒子的速度—时间图象，根据 vt 图象可知微 粒将沿着一条直线运动，A、B 项正确；由图象的斜率可知第 1 s 内与第 2 s 内加速度方向相 反，所以 C 项错误；由图象的面积可知 D 选项正确． 答案：ABD 2．解析：从 P 到 Q，由动能定理有 mgh＋W 电＝ 1 2 mv2 0－ 1 2 mv2 0＝0，因为重力做正功， 电场力做负功，电势能增大，则 Q 点应在 P 点的右下方，故 A、B、D 错误；小球在竖直方 向下落的高度 h＝ 1 2 gt2，则小球重力势能减少量等于ΔEp＝mgh＝ 1 2 mg2t2，故 C 正确． 答案：C 3．解析：在 A、B 两板间加上如图乙所示的交变电压，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动，后沿原方向做匀减速直线运动，t＝ T 2 时速度为零，接着， 沿相反方向先做匀加速直线运动，后继续沿反方向做匀减速直线运动，t＝T 时速度为零．根 据对称性可知在 t＝T 时小球的水平位移为零，所以 t＝T 时，小球恰好到达 D 点，小球速度 等于 v0，故 A 项错误，B 项正确，C、D 两项错误． 答案：B 4．解析：根据题中条件作出带电粒子的 vt 图象，根据 vt 图象包围的面积分析粒子的 运动．由图(a)知，t＝0 时刻释放电子，电子的位移始终是正值，说明一直向右运动，一定能 word 文档 - 6 - / 8 够击中右极板，选项 A 正确、B 错误． 由图(b)知，t＝ T 4 时刻释放电子，电子向右的位移与向左的位移大小相等，若释放后的 T 2 时 间内不能到达右极板，则之后往复运动，选项 C 正确、D 错误． 答案：AC 5．解析：滑块所受的电场力水平向右，摩擦力水平向左，由图象知，电场强度逐渐增大， 电场力逐渐增大，滑块做减速运动，可知电场力一直小于滑动摩擦力，A 项正确；根据能量守 恒知，电势能减小、动能减小，全部转化为内能，则产生的内能大于 1 2 mv2 0，B 项正确；根据 动能定理得 qU－μmgl＝0－ 1 2 mv2 0，解得，A、B 点间的电势差 U＝ m2μgl－v2 0 2q ，C 项正确； 因为电场力逐渐增大，所以小滑块做加速度逐渐减小的减速运动，根据速度—时间图线可知， 若为匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于 v0 2 ，从图中可知，中间时刻的瞬时速度小于 v0 2 ， D 项错误． 答案：ABC 6．解析：(1)无论场强方向竖直向上还是竖直向下，系统在水平方向上均动量守恒，有 word 文档 - 7 - / 8 mv0＝(m＋M)v 由能量守恒定律得 Q＝Ffx＝ 1 2 mv2 0－ 1 2 (m＋M)v2 联立解得系统产生的热量 Q＝ mMv2 0 2m＋M . (2)场强方向竖直向下时，有 Q＝Ff1x1 场强方向竖直向上时，有 Q＝Ff2x2 所以 Ff1x1＝Ff2x2 由题意知 x1>x2，则 Ff1FN1 说明物块带负电 场强方向竖直向下时，有 FN1＝mg－qE 场强方向竖直向上时，有 FN2＝mg＋qE 又知 E＝ 3mg 5q 故 FN1 FN2 ＝ 1 4 . word 文档 - 8 - / 8 (3)由以上各式得 x2＝ 1 4 x1＝ 1 4 l. 答案：(1) mMv2 0 2m＋M (2) 1 4 (3) 1 4 l