高考物理一轮总复习课时规范练33 带电粒子在电场中运动的综合问题.docVIP

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课时规范练33带电粒子在电场中运动的综合问题

《课时规范练》P407

一、基础对点练

1.(带电粒子在交变电场中的直线运动)如图甲所示,两极板间加上如图乙所示的交变电压。开始A板的电势比B板高,此时两板中间原来静止的电子在静电力作用下开始运动。设电子在运动中不与极板发生碰撞,向A板运动时的速度方向为正方向,则下列图象中能正确反映电子速度变化规律的是(其中C、D两项中的图线按正弦函数规律变化)()

答案:A

解析:电子在交变电场中所受静电力大小恒定,加速度大小不变,C、D错误;从0时刻开始,电子向A板做匀加速直线运动,12

2.(“等效场”在电场中的应用)(多选)如图所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用下,从静止开始由b沿直线运动到d,且bd与竖直方向所夹的锐角为45°,下列说法正确的是()

A.此液滴带正电

B.液滴的加速度等于2g

C.合力对液滴做的总功等于零

D.液滴的电势能减少

答案:BD

解析:带电液滴沿直线由b运动到d,带电液滴所受重力与静电力的合力一定与其运动方向在同一直线上,对液滴进行受力分析,其受力情况如图所示,则静电力方向一定水平向右,与电场强度方向相反,所以该液滴带负电,A错误;物体所受合力F=2mg,故物体的加速度a=Fm=2g,B正确;由

3.(带电粒子在电场中的类平抛运动)(河北石家庄模拟)如图甲所示,间距为d的两金属板水平放置,板间电场强度随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻,质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间,13T~2

A.微粒飞出时的速度沿水平方向且大于v0

B.微粒的最大速度为v0+gT

C.微粒受到的静电力做功为mgd

D.微粒飞出时重力的功率为mgv0

答案:C

解析:13T~23T时间内微粒匀速运动,则qE0=mg,可知0~13T内和23T~T内,由牛顿第二定律2E0-mg=ma1,mg=ma2,得a1=a2=g,微粒进入两板间做类平抛运动,0~13T内和23T~T内的运动是互逆的,所以微粒飞出两板间的速度为入射的速度v0,故A错误;t=13T时微粒速度最大,最大速度为vm=v02+gT32,故B错误;微粒沿电场线方向分别做匀加速直线运动、匀速直线运动和匀减速直线运动,恰好从金属板边缘飞出,则d2=2×12gT32+gT

4.(力电综合问题)(多选)如图所示,质量为m、电荷量为+2q的小金属块a,在绝缘光滑水平台面上以水平初速度v0向右匀速运动,与完全相同的不带电的静止金属块b发生正碰,碰撞过程无机械能损失。碰后滑块b从高台上水平飞出,a恰好竖直下落。已知高台足够高且侧壁竖直绝缘光滑,高台边缘的右侧空间中,存在水平向左的匀强电场,电场强度大小E=nmgq(n为静电力和重力大小的比值),碰撞前后两金属块之间的静电作用力不计,空气阻力不计。则

A.在b返回竖直侧壁前,a金属块下落过程的机械能守恒

B.两小金属块碰撞之后,a、b金属块组成的系统机械能守恒

C.第一次碰撞后两金属块不可能发生第二次碰撞

D.碰撞后运动过程中b金属块距高台侧壁的最大水平距离为v

答案:AD

解析:侧壁光滑的高台,a金属块下落的运动只受重力,故机械能守恒,A正确;由于静电力对b做功,所以a、b系统的机械能不守恒,B错误;第一次碰撞后,a金属块为自由落体运动,b金属块在竖直方向为自由落体运动,竖直方向位移总相等;b金属块水平方向向右做匀减速运动,当它的水平位移为0时,会发生第二次碰撞,所以一定会发生第二次碰撞,C错误;第一次碰撞后,b水平方向的加速度大小为a=qEm=ng,方向向左,根据速度位移关系公式,有xm=v

5.(力电综合问题)(多选)(全国乙卷)一种可用于卫星上的带电粒子探测装置,由两个同轴的半圆柱形带电导体极板(半径分别为R和R+d)和探测器组成,其横截面如图甲所示,点O为圆心。在截面内,极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比,方向指向O点。4个带正电的同种粒子从极板间通过,到达探测器。不计粒子重力。粒子1、2做圆周运动,圆的圆心为O、半径分别为r1、r2(Rr1r2R+d);粒子3从距O点r2的位置入射并从距O点r1的位置出射;粒子4从距O点r1的位置入射并从距O点r2的位置出射,轨迹如图乙中虚线所示。则 ()

甲

乙

A.粒子3入射时的动能比它出射时的大

B.粒子4入射时的动能比它出射时的大

C.粒子1入射时的动能小于粒子2入射时的动能

D.粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能

答案:BD

解析:本题考查带电粒子在辐向电场中的运动。在截面内,极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比,可设为Er=k,带正电的同种粒子1、2在均匀辐向电场中做匀速圆周运动,则有qE1=mv12r1,qE2=mv