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2022年高三物理第一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練 5 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

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2022年高三物理第一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練 5 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

2022年高三物理第一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練 5 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一、選擇題(本題共10小題,每小題6分,共60分)1. 如圖所示,平行板電容器與電源相連,下極板接地。一帶電油滴位于兩極板的中心P點(diǎn)且恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將平行板電容器上極板迅速向下移動(dòng)一些,則下列說法中正確的是()A. 帶電油滴仍將保持靜止?fàn)顟B(tài)B. 帶電油滴將向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C. 帶電油滴將向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D. 帶電油滴到達(dá)極板前電勢(shì)能增大解析:設(shè)原來兩極板間距為d,兩極板的電勢(shì)差為U,帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài),則qmg。由于電容器始終與電源相連,兩極板的電勢(shì)差U保持不變,將平行板電容器上極板迅速向下移動(dòng)一些,板間距離d減小,此時(shí)的電場(chǎng)力大于重力,則帶電油滴將向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),A、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;油滴向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),此過程中電場(chǎng)力做正功,油滴的電勢(shì)能不斷減小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:B2. 如圖所示,在某一真空中,只有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)和豎直向下的重力場(chǎng),在豎直平面內(nèi)有初速度為v0的帶電微粒,恰能沿圖示虛線由A向B做直線運(yùn)動(dòng)。那么()A. 微粒帶正、負(fù)電荷都有可能B. 微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C. 微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)D. 微粒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)解析:微粒做直線運(yùn)動(dòng)的條件是速度方向和合外力的方向在同一條直線上,只有微粒受到水平向左的電場(chǎng)力才能使得合力方向與速度方向相反且在同一條直線上,由此可知微粒所受的電場(chǎng)力的方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反,則微粒必帶負(fù)電,且運(yùn)動(dòng)過程中微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故B正確。答案:B3. xx·安徽合肥聯(lián)考如圖所示,六面體真空盒置于水平面上,它的ABCD面與EFGH面為金屬板,其他面為絕緣材料。ABCD面帶正電,EFGH面帶負(fù)電。從小孔P沿水平方向以相同速度射入三個(gè)質(zhì)量相同的帶正電液滴A、B、C,最后分別落在1、2、3三點(diǎn)。則下列說法正確的是()A. 三個(gè)液滴在真空盒中都做平拋運(yùn)動(dòng)B. 三個(gè)液滴的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不一定相同C. 三個(gè)液滴落到底板時(shí)的速率相同D. 液滴C所帶電荷量最多解析:三個(gè)液滴具有相同的水平初速度,但除了受重力以外,還受水平方向的電場(chǎng)力作用,不是平拋運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在豎直方向上三個(gè)液滴都做自由落體運(yùn)動(dòng),下落高度又相同,運(yùn)動(dòng)時(shí)間必相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在相同的運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi),液滴C水平位移最大,說明它在水平方向的加速度最大,它受到的電場(chǎng)力最大,故它所帶電荷量也最多,選項(xiàng)D正確;因?yàn)殡妶?chǎng)力對(duì)液滴C做功最多,它落到底板時(shí)的速率最大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案:D4. (多選)如圖,水平放置的三塊帶孔的平行金屬板與一個(gè)直流電源相連,一個(gè)帶正電的液滴從A板上方M點(diǎn)處由靜止釋放,不計(jì)空氣阻力,設(shè)液滴電荷量不變。從釋放到到達(dá)B板小孔處為過程,在BC之間運(yùn)動(dòng)為過程,則()A. 液滴一定能從C板小孔中穿出B. 過程中一定是重力勢(shì)能向電勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化C. 過程和過程系統(tǒng)機(jī)械能變化量大小相等D. 過程中一定是重力勢(shì)能向電勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)化解析:設(shè)MC之間的高度為H,A、B之間的電勢(shì)差為U,則可得B、C之間的電勢(shì)差為U,M到C板小孔由動(dòng)能定理可得:mgHqUqUmv2,可得v,A正確;從A板小孔運(yùn)動(dòng)到B板小孔的過程中電勢(shì)能減少,所以過程中重力勢(shì)能和電勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化,B錯(cuò)誤;由功能關(guān)系可得機(jī)械能的變化量取決于除重力以外的力所做的功,即電場(chǎng)力所做的功,在過程和過程中電場(chǎng)力做功分別為qU和qU,電勢(shì)能分別減少和增加qU,C正確;對(duì)于過程,重力勢(shì)能減少,電勢(shì)能增加,動(dòng)能變化未知,D錯(cuò)誤。答案:AC5. xx·宿州測(cè)試如圖所示豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng),與兩板上邊緣等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球,P小球從緊靠左極板處由靜止釋放,Q小球從兩板正中央由靜止釋放,兩小球最終都能運(yùn)動(dòng)到右極板上的同一位置,則從釋放到運(yùn)動(dòng)到右極板的過程中它們的()A. 運(yùn)動(dòng)時(shí)間tP>tQB. 電勢(shì)能減少量之比EPEQ21C. 電荷量之比qPqQ21D. 動(dòng)能增加量之比EkPEkQ41解析:兩球均受重力、恒定的電場(chǎng)力作用,做勻加速直線運(yùn)動(dòng),按運(yùn)動(dòng)的分解,豎直方向是重力作用下的自由落體運(yùn)動(dòng),二者下降位移相同,運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,A錯(cuò)誤;水平方向是電場(chǎng)力作用下的初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移之比xPxQ21,由公式xt2得它們的電荷量之比qPqQ21,C正確;又EPqPU,EQqQ·,故EPEQ41,B錯(cuò)誤;動(dòng)能增加量EkPEPmgh,EkQEQmgh,故EkPEkQ41,D錯(cuò)誤。答案:C6. (多選)一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的小球以初速度v0水平拋出,在小球經(jīng)過的豎直平面內(nèi),存在著若干個(gè)如圖所示的無電場(chǎng)區(qū)和有理想上下邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū),兩區(qū)域相互間隔、豎直高度相等,電場(chǎng)區(qū)水平方向無限長,已知每一電場(chǎng)區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向均豎直向上,不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A. 小球在水平方向一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)B. 若場(chǎng)強(qiáng)大小等于,則小球經(jīng)過每一電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同C. 若場(chǎng)強(qiáng)大小等于,則小球經(jīng)過每一無電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同D. 無論場(chǎng)強(qiáng)大小如何,小球通過所有無電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同解析:由于水平方向不受外力,A對(duì);若mgqE,則小球在電場(chǎng)內(nèi)豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng),由于經(jīng)過無電場(chǎng)區(qū)一次就加速一次,則經(jīng)電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間越來越短,BD錯(cuò);C選項(xiàng)中小球在豎直方向先加速后以同樣大小加速度減速,周期性地向下運(yùn)動(dòng),C對(duì)。答案:AC7. 如圖所示,C為中間插有電介質(zhì)的電容器,a和b為其兩極板,a板接地。P和Q為兩豎直放置的平行金屬板,在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球。P板與b板用導(dǎo)線相連,Q板接地。開始時(shí)懸線靜止在豎直方向,在b板帶電后,懸線偏轉(zhuǎn)了角度?,F(xiàn)在通過調(diào)節(jié)a、b間的距離,使懸線的偏角變大,則在調(diào)節(jié)的過程中下列說法中正確的是()A. a、b間的距離在增大 B. 電容器C的帶電荷量在增大C. a、b兩極板間的電勢(shì)差減小 D. a、b兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度在增大解析:在調(diào)節(jié)a、b間的距離時(shí)懸線的偏角變大,說明P板上的帶電荷量在增大,因而電容器C的帶電荷量在減小,同時(shí)也表明電容器C的電容減小了,故a、b間的距離在增大,所以A正確、B錯(cuò)誤;因?yàn)閍板接地,在a、b間的距離增大的過程中,a板電勢(shì)不變,所以a、b兩板間的電勢(shì)差增大,故C錯(cuò)誤;因?yàn)閍、b兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E,U,C,故a、b兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度隨電容器C的帶電荷量的減小而減小,所以D錯(cuò)誤。答案:A8. xx·杭州模擬(多選)如圖所示為一勻強(qiáng)電場(chǎng),某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。在這一運(yùn)動(dòng)過程中克服重力做的功為2.0 J,電場(chǎng)力做的功為1.5 J。則下列說法正確的是()A. 粒子帶負(fù)電B. 粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少1.5 JC. 粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多0.5 JD. 粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在B點(diǎn)少1.5 J解析:從粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可以看出,粒子所受的電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同,粒子帶正電,A錯(cuò)誤;粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),電場(chǎng)力做功1.5 J,說明電勢(shì)能減少1.5 J,B錯(cuò)誤;對(duì)粒子應(yīng)用動(dòng)能定理得:W電W重EkBEkA,代入數(shù)據(jù)解得EkBEkA1.5 J2.0 J0.5 J,C正確;粒子機(jī)械能的變化量等于除重力外其他力做的功,電場(chǎng)力做功1.5 J,則粒子的機(jī)械能增加1.5 J,D正確。答案:CD9. (多選)如圖所示,質(zhì)量為m帶電荷量為q的帶電微粒,以初速度v0從A點(diǎn)豎直向上射入真空中的沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,微粒通過電場(chǎng)中B點(diǎn)時(shí)速率vB2v0,方向與電場(chǎng)的方向一致,則下列選項(xiàng)正確的是()A. 微粒所受的電場(chǎng)力大小是其所受重力的2倍B. 帶電微粒的機(jī)械能增加了2mvC. A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為2mv/qD. A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為3mv/2q解析:由題意知:從A到B的運(yùn)動(dòng)可以看成水平方向上初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),其加速度為,豎直方向上以初速度為v0的豎直上拋運(yùn)動(dòng),且兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得:2v0t,v0gt,則qE2mg,選項(xiàng)A正確;根據(jù)功能關(guān)系,機(jī)械能的增加量等于除重力外其他力做的功,即Em(2v0)22mv,選項(xiàng)B正確;根據(jù)電場(chǎng)力做功的特點(diǎn),qU2mv,U,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:ABC10. (多選)如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以豎直和水平方向建立直角坐標(biāo)系,一帶負(fù)電的油滴從坐標(biāo)原點(diǎn)以初速度v0向第一象限某方向拋出,當(dāng)油滴運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A(圖中未畫出)時(shí)速度為vt,下列說法中正確的是()A. 若vt>v0,則重力和電場(chǎng)力都對(duì)油滴做正功引起油滴動(dòng)能增大B. 若vt>v0,則油滴電勢(shì)能的改變量大于油滴重力勢(shì)能的改變量C. 若vtv0,則A點(diǎn)可能位于第一象限D(zhuǎn). 若vtv0,則A點(diǎn)一定位于第二象限 解析:油滴在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A的過程中,重力做負(fù)功,A錯(cuò)誤;若vt>v0,則由動(dòng)能定理可知,合力對(duì)油滴所做的功為正,故油滴電勢(shì)能的改變量大于油滴重力勢(shì)能的改變量,所以B正確;若vtv0,則由動(dòng)能定理可知,合力對(duì)油滴所做的功為零,故油滴在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A的過程中,重力做負(fù)功,電場(chǎng)力必做正功,所以A點(diǎn)一定位于第二象限,故C錯(cuò)誤,D正確。答案:BD二、非選擇題(本題共2小題,共40分)11. (18分)如右圖所示,板長L4 cm的平行板電容器,板間距離d3 cm,板與水平線夾角37°,兩板所加電壓為U100 V。有一帶負(fù)電液滴,帶電荷量為q3×1010 C,以v01 m/s的水平速度自A板邊緣水平進(jìn)入電場(chǎng),在電場(chǎng)中仍沿水平方向并恰好從B板邊緣水平飛出(取g10 m/s2,sin0.6,cos0.8)。求:(1)液滴的質(zhì)量;(2)液滴飛出時(shí)的速度。解析:(1)根據(jù)題意畫出帶電液滴的受力圖如圖所示,由圖可得:qEcosmgE解得:m代入數(shù)據(jù)得m8×108 kg(2)對(duì)液滴由動(dòng)能定理得:qUmv2mvv所以v m/s1.32 m/s。答案:(1)8×108 kg(2)1.32 m/s12. (22分)xx·江南十校摸底如圖所示,傾角為的斜面處于豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,在斜面上某點(diǎn)以初速度為v0水平拋出一個(gè)質(zhì)量為m的帶正電小球,小球受到的電場(chǎng)力與重力相等,地球表面重力加速度為g,設(shè)斜面足夠長,求:(1)小球經(jīng)多長時(shí)間落到斜面上;(2)從水平拋出至落到斜面的過程中,小球的電勢(shì)能是如何變化的,其變化量為多大。解析:(1)小球在運(yùn)動(dòng)過程中,qEmgma,qEmg,解得a2g。yat2,xv0t,又y/xtan,聯(lián)立解得:ttan。(2)yat2×2g×(tan)2tan2。電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,則有EWqEymgymvtan2。答案:(1)tan(2)減小mvtan2

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