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1、(江蘇專用)2022高考物理總復(fù)習(xí) 優(yōu)編題型增分練:基礎(chǔ)回扣練11 帶電粒子在電場中的運動
1.(2018·揚州中學(xué)下學(xué)期開學(xué)考)一帶電粒子在電場中僅在電場力作用下,從A點運動到B點,速度隨時間變化的圖象如圖1所示, tA、tB分別是帶電粒子到達A、B兩點對應(yīng)的時刻,則下列說法中正確的是( )
圖1
A.A處的場強一定小于B處的場強
B.A處的電勢一定高于B處的電勢
C.電荷在A處的電勢能一定小于在B處的電勢能
D.電荷在A到B的過程中,電場力一定對電荷做正功
答案 D
解析 根據(jù)v-t圖象的斜率等于加速度,由數(shù)學(xué)知識可以看出,從A點運動到B點的過程中帶電粒子的加速度減小
2、,則其所受的電場力減小,電場強度減小,即有A處的場強一定大于B處的場強,A錯誤.由于帶電粒子的電性未知,無法判斷電場方向,也就不能判斷電勢高低,故B錯誤.由題圖看出,帶電粒子的速度增大,動能增大,則由能量守恒定律得知,其電勢能減小,電場力做正功,故C錯誤,D正確.
2.(多選)(2018·泰州中學(xué)模擬)如圖2所示,一帶電小球固定在光滑水平面上的O點,虛線a、b、c、d是帶電小球激發(fā)的電場線的四條等距離的等勢線,一個帶電小滑塊從等勢線d上的1處以水平初速度v0運動,結(jié)果形成了實線所示的小滑塊的運動軌跡.1、2、3、4、5是等勢線與小滑塊運動軌跡的一些交點.由此可以判定( )
圖2
A
3、.固定小球與小滑塊帶異種電荷
B.在整個運動過程中小滑塊具有的動能與電勢能之和保持不變
C.在整個過程中小滑塊的加速度先變大后變小
D.小滑塊從位置3到4和從位置4到5的過程中,電場力做功的大小關(guān)系是W34=W45
答案 BC
解析 由題圖軌跡可知滑塊受到了斥力作用,則知小球與小滑塊電性一定相同,故A項錯誤.根據(jù)能量守恒定律得知,小滑塊運動過程中具有的動能與電勢能之和保持不變,故B項正確.滑塊與小球的距離先減小后增大,由庫侖定律得知滑塊所受的庫侖力先增大后減小,則其加速度先增大后減小,故C項正確.小滑塊從位置3到4和從位置4到5的過程中電場強度在變小,則W34>W45,故D項錯誤.
4、
3.(2018·豐縣中學(xué)模擬)一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用,做初速度為零的直線運動.取該直線為x軸,起始點O為坐標(biāo)原點,其電勢能Ep與位移x的關(guān)系如圖3所示.下列圖象中合理的是( )
圖3
答案 D
解析 在粒子運動中的某一小段位移Δx內(nèi)靜電力做功qEΔx.由功能關(guān)系知ΔEp=-qE·Δx,即=-qE,Ep-x圖線切線的斜率的絕對值表示靜電力,故由圖線可知E逐漸減小,A錯誤;因粒子僅受靜電力作用,由qE=ma可知a也逐漸減小,D正確;再由動能定理有ΔEk=qE·Δx,即=qE,Ek-x圖線切線的斜率也表示靜電力,則Ek-x圖線應(yīng)是一條斜率逐漸減小的曲線,B錯誤;由v2
5、=2ax有v=,可知v-x圖線應(yīng)是一條曲線,C錯誤.
4.(多選)(2018·蘇州市模擬)如圖4所示,在水平向右的勻強電場中,某帶電粒子從A點運動到B點,在A點時速度方向豎直向上,在B點時速度方向水平向右,在這一運動過程中粒子只受電場力和重力,所受電場力是重力的倍,并且克服重力做的功為1 J,電場力做的正功為3 J,則下列說法中正確的是( )
圖4
A.粒子帶正電
B.粒子在A點的動能比在B點多2 J
C.粒子在A點的機械能比在B點少3 J
D.粒子由A點到B點過程中速度最小時,速度的方向與水平方向的夾角為60°
答案 ACD
5.(多選)(2018·丹陽高級中學(xué)模擬)如
6、圖5所示,虛線框的真空區(qū)域內(nèi)存在著沿紙面方向的勻強電場(具體方向未畫出),一質(zhì)子從bc邊上的M點以速度v0垂直于bc邊射入電場,從cd邊上的Q點飛出電場,不計質(zhì)子重力.下列說法正確的有( )
圖5
A.質(zhì)子到Q點時的速度可能大于v0
B.質(zhì)子到Q點時的速度可能等于v0
C.質(zhì)子到Q點時的速度方向可能與cd邊平行
D.質(zhì)子到Q點時的速度方向可能與cd邊垂直
答案 ABD
解析 若電場強度方向水平向右,則質(zhì)子從M點到Q點電場力做正功,動能變大,此時質(zhì)子到Q點時的速度大于v0,選項A正確;若電場強度方向垂直于MQ連線向下,則質(zhì)子從M到Q點電場力不做功,動能不變,此時質(zhì)子到Q點時的
7、速度等于v0,選項B正確;質(zhì)子能到達Q點說明電場力有向右的分量,則到達Q點后一定有水平向右的分速度,即質(zhì)子到Q點時的速度方向不可能與cd邊平行,選項C錯誤;若電場方向斜向右下方,則質(zhì)子有水平向右的加速度和豎直向下的加速度,當(dāng)運動到Q點時,豎直速度可能減小為零,而只具有水平向右的速度,此時質(zhì)子到Q點時的速度方向與cd邊垂直,選項D正確.
6.(2018·蘇州市模擬)如圖6所示,一個電荷量為+Q的點電荷甲,固定在絕緣水平面上的O點,另一個電荷量為-q、質(zhì)量為m的點電荷乙從A點以初速度v0沿它們的連線向甲滑動,到B點時速度最小且為v.已知靜電力常量為k,點電荷乙與水平面的動摩擦因數(shù)為μ,A、B間距
8、離為L,則以下說法不正確的是( )
圖6
A.O、B間的距離為
B.從開始運動到碰到甲之前的瞬間,乙的加速度逐漸減小
C.從A到B的過程中,電場力對點電荷乙做的功為W=μmgL+mv2-mv02
D.從A到B的過程中,乙的電勢能減少
答案 B
解析 由題意,乙到達B點時速度最小,乙先做減速運動后做加速運動,當(dāng)速度最小時有:μmg=F庫=k,解得OB間的距離r=,故A正確;滑動摩擦力的大小及方向不變,兩點電荷靠近過程中庫侖力逐漸增大,乙在運動到B點之前,有μmg-F庫=ma,因此乙的加速度逐漸減?。?dāng)越過B點后,庫侖力大于滑動摩擦力,由F庫-μmg=ma′,則加速度逐漸增大,
9、因此從開始運動到碰到甲之前的瞬間,乙的加速度先逐漸減小后逐漸增大,故B錯誤;從A到B的過程中,根據(jù)動能定理得:W-μmgL=mv2-mv02,得W=μmgL+mv2-mv02,故C正確;從A到B的過程中,電場力對乙做正功,乙的電勢能減少,故D正確.
7.(多選)(2018·蘇州市模擬)如圖7所示,H、H、H三種粒子從同一位置無初速度地飄入水平向右的勻強電場,被加速后進入豎直向下的勻強電場發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在屏上.整個裝置處于真空中,不計粒子重力及其相互作用,那么( )
圖7
A.偏轉(zhuǎn)電場對三種粒子做功一樣多
B.三種粒子打到屏上時速度一樣大
C.三種粒子運動到屏上所用時間相同
10、D.三種粒子一定打到屏上的同一位置
答案 AD
解析 帶電粒子在加速電場中加速,電場力做功W=E1qd,由動能定理可知:E1qd=mv2,解得,v=,粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間t=,出偏轉(zhuǎn)電場的瞬間豎直方向的速度v0=at=,豎直方向的位移x=at2=,即豎直方向的位移與比荷無關(guān),與速度無關(guān),則可知三種粒子的偏轉(zhuǎn)位移相同,則偏轉(zhuǎn)電場對三種粒子做功一樣多,故A正確,B錯誤;因三種粒子由同一點射入偏轉(zhuǎn)電場,且偏轉(zhuǎn)位移相同,故三種粒子打在屏上的位置一定相同,因粒子運動到屏上所用時間與水平方向的速度成反比,而加速后的速度大小不同,故三種粒子運動到屏上所用時間不相同,故C錯誤,D正確.
8.(多選)(2018·南京市期中)如圖8所示,A、B為水平放置的平行正對金屬板,在板中央分別有一小孔M、N,D為理想二極管,R為滑動變阻器.閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶正電荷的帶電小球從M、N的正上方的P點由靜止釋放,小球恰好能運動至小孔N處.下列說法正確的是( )
圖8
A.若僅將A板上移,小球?qū)o法運動至N處
B.若僅將B板上移,小球?qū)男】譔穿出
C.若僅將滑動交阻器的滑片上移,帶電小球?qū)o法運動至N處
D.?dāng)嚅_開關(guān)S,從P處將小球由靜止釋放,小球恰好能運動至小孔N處
答案 ACD