（新課標(biāo)）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題六 靜電場 課時跟蹤訓(xùn)練33

（新課標(biāo)）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題六 靜電場 課時跟蹤訓(xùn)練33一、選擇題1(2017·山西臨汾二模)如圖甲所示，兩平行金屬板MN、PQ的板長和板間距離相等，板間存在如圖乙所示的隨時間周期性變化的電場，電場方向與兩板垂直，在t0時刻，一不計重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向射入電場，粒子射入電場時的速度為v0，tT時刻粒子剛好沿MN板右邊緣射出電場則()A該粒子射出電場時的速度方向一定是沿垂直電場方向的B在t時刻，該粒子的速度大小為2v0C若該粒子在時刻以速度v0進(jìn)入電場，則粒子會打在板上D若該粒子的入射速度變?yōu)?v0，則該粒子仍在tT時刻射出電場解析粒子射入電場在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上前半個周期內(nèi)先做勻加速直線運動，在后半個周期內(nèi)做勻減速直線運動，一個周期末豎直方向上的分速度為零，可知粒子射出電場時的速度方向一定沿垂直電場方向，故A正確在t時刻，粒子在水平方向上的分速度為v0，因為兩平行金屬板的板長和板間距離相等，則有v0T××2，解得vyv0，根據(jù)平行四邊形定則知，粒子的速度為vv0，故B錯誤若該粒子在時刻以速度v0進(jìn)入電場，粒子在豎直方向上的運動情況與t0時刻進(jìn)入時運動的方向相反，運動規(guī)律相同，則粒子不會打在板上，故C錯誤若該粒子的入射速度變?yōu)?v0，則粒子射出電場的時間t，故D錯誤答案A2如圖甲所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖乙所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上則t0可能屬于的時間段是()A0<t0< B.<t0<TC.T<t0<T D.T<t0<解析設(shè)粒子的速度、位移方向向右為正方向，分別作出t0取不同值時粒子運動的圖象，如圖所示，由圖象可得，t0時刻釋放的粒子，一直向B板運動；t時刻釋放的粒子，時而向A板運動，時而向B板運動，正負(fù)位移相等，一個周期內(nèi)的合位移為零根據(jù)題意粒子時而向A板運動，時而向B板運動，一周期內(nèi)最終位移為負(fù)，符合題意的是B選項答案B3(多選)如圖甲所示，兩平行金屬板MN、PQ的板長相等，板間存在如圖乙所示的隨時間周期性變化的電場，電場方向與兩板垂直，不計重力的帶電粒子沿板間中線垂直電場方向源源不斷地射入電場，粒子射入電場時的初動能均為Ek0.已知t0時刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場，則()A所有粒子都不會打到兩極板上B所有粒子最終都垂直電場方向射出電場C運動過程中所有粒子的最大動能不可能超過2Ek0D只有tn(n0,1,2，)時刻射入電場的粒子才能垂直電場方向射出電場解析由t0時刻射入電場的粒子剛好沿上板右邊緣垂直電場方向射出電場可知，粒子射出電場的時間間隔為周期T的整數(shù)倍，此時粒子的偏轉(zhuǎn)位移最大，A正確在豎直方向上，粒子做勻加速運動與勻減速運動的時間相同，最終豎直速度為零，故所有粒子最終都垂直電場方向射出，B正確，D錯誤t0時刻射入的粒子在豎直方向加速時間最長，故t時刻它達(dá)到所有粒子的最大動能，設(shè)此時粒子水平位移為，則豎直位移為，對應(yīng)的位移偏角的正切值tan，由速度偏角正切值tan2tan可得45°，那么vyv0，則有最大動能Ekmmvmv2Ek0，C正確答案ABC4如下圖甲所示，兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓開始A板的電勢比B板高，此時兩板中間原來靜止的電子在電場力作用下開始運動設(shè)電子在運動中不與極板發(fā)生碰撞，向A板運動時為速度的正方向，則下列圖象中能正確反映電子速度變化規(guī)律的是(其中C、D兩項中的圖線按正弦函數(shù)規(guī)律變化)()解析電子在交變電場中所受電場力恒定，加速度大小不變，故C、D兩項錯誤，從0時刻開始，電子向A板做勻加速直線運動，T后電場力反向，電子向A板做勻減速直線運動，直到tT時刻速度變?yōu)榱阒笾貜?fù)上述運動，A項正確，B項錯誤答案A5(多選)(2017·長春模擬)如圖甲所示，A、B是一對平行金屬板A板的電勢A0，B板的電勢B隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示現(xiàn)有一電子從A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場區(qū)內(nèi)，電子的初速度和重力的影響均可忽略，則()A若電子是在t0時刻進(jìn)入的，它可能不會到達(dá)B板B若電子是在t時刻進(jìn)入的，它一定不能到達(dá)B板C若電子是在t時刻進(jìn)入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動，最后穿過B板D若電子是在t時刻進(jìn)入的，它可能時而向B板運動，時而向A板運動，最后穿過B板解析若電子從t0時刻進(jìn)入，電子將做單向直線運動，A錯誤；若電子從時刻進(jìn)入兩板，則電子受到電場力方向向左，故無法到達(dá)B板，B正確；電子從時刻進(jìn)入兩板時，電子先加速，經(jīng)時速度最大，此時電子受到電場力反向，經(jīng)速度減為零，再加速反向速度最大，接著減速回到原位置，即電子在大于時刻進(jìn)入時一定不能到達(dá)B板，小于時刻進(jìn)入時一定能到達(dá)B板，所以C正確，D錯誤此題作vt圖象更易理解答案BC6(多選)如下圖所示為勻強電場的電場強度E隨時間t變化的圖象當(dāng)t0時，在此勻強電場中由靜止釋放一個帶電粒子，設(shè)帶電粒子只受電場力的作用，則下列說法中正確的是()A帶電粒子將始終向同一個方向運動B2 s末帶電粒子回到原出發(fā)點C3 s末帶電粒子的速度為零D03 s內(nèi)，電場力做的總功為零解析設(shè)第1 s內(nèi)粒子的加速度為a1，第2 s內(nèi)的加速度為a2，由a可知，a22a1，可見，粒子第1 s內(nèi)向負(fù)方向運動，1.5 s末粒子的速度為零，然后向正方向運動，至3 s末回到原出發(fā)點，粒子的速度為0，vt圖象如圖所示，由動能定理可知，此過程中電場力做的總功為零，綜上所述，可知C、D正確答案CD7如下圖所示，真空中存在一個水平向左的勻強電場，場強大小為E，一根不可伸長的絕緣細(xì)線長度為l，細(xì)線一端拴一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電小球，另一端固定在O點把小球拉到使細(xì)線水平的位置A處，由靜止釋放，小球沿弧線運動到細(xì)線與水平方向成60°角的位置B時速度為零以下說法中正確的是()A小球在B位置處于平衡狀態(tài)B小球受到的重力與電場力的關(guān)系是EqmgC小球?qū)⒃贏B之間往復(fù)運動，且幅度將逐漸減小D小球從A運動到B的過程中，電場力對其做的功為qEl解析小球的受力圖如下圖所示，由圖可知小球的運動可看作是在一個等效重力場中的擺動過程，根據(jù)擺球模型的特點，小球在B位置時受力不平衡，并且小球?qū)⒃贏B之間往復(fù)運動，其幅度不變，故選項A、C錯誤；根據(jù)擺球模型的對稱性可知，當(dāng)小球處在AB軌跡的中點位置時，小球沿切線方向的合力為零，此時細(xì)線與水平方向夾角恰為30°，根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可得：qEsin30°mgcos30°，化簡可知，qEmg，選項B錯誤；小球從A運動到B的過程中，電場力對其做的功為WqEl(1cos60°)qEl，選項D正確答案D8一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔(小孔對電場的影響可忽略不計)小孔正上方處的P點有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處(未與極板接觸)返回若將下極板向上平移，則從P點開始下落的相同粒子將()A打到下極板上B在下極板處返回C在距上極板處返回D在距上極板d處返回解析當(dāng)兩極板距離為d時，粒子從開始下落到恰好到達(dá)下極板過程中，根據(jù)動能定理可得：mg×dqU0，當(dāng)下極板向上移動時，設(shè)粒子在電場中運動距離x時速度減為零，全過程應(yīng)用動能定理可得mgqx0，兩式聯(lián)立解得xd，選項D正確答案D9如右圖所示，場強大小為E、方向豎直向下的勻強電場中有一矩形區(qū)域abcd，水平邊ab長為s，豎直邊ad長為h.質(zhì)量均為m、帶電量分別為q和q的兩粒子，由a、c兩點先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時出現(xiàn)在電場中)不計重力若兩粒子軌跡恰好相切，則v0等于()A. B. C. D. 解析由兩粒子軌跡恰好相切，根據(jù)對稱性，兩個粒子的軌跡相切點一定在矩形區(qū)域的中心，并且兩粒子均做類平拋運動，根據(jù)運動的獨立性和等時性可得切點位置的粒子在水平方向上v0t，在豎直方向上at2 t2，聯(lián)立以上兩式可求得v0 ，由此可知，選項B正確，A、C、D錯誤答案B10(多選)如圖所示，勻強電場分布在邊長為L的正方形區(qū)域ABCD內(nèi)，M、N分別為AB和AD的中點，一個初速度為v0、質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子沿紙面射入電場帶電粒子的重力不計，如果帶電粒子從M點垂直電場方向進(jìn)入電場，則恰好從D點離開電場若帶電粒子從N點垂直BC方向射入電場，則帶電粒子()A從BC邊界離開電場B從AD邊界離開電場C在電場中的運動時間為D離開電場時的動能為mv解析帶電粒子從M點以垂直電場線方向進(jìn)入電場后做類平拋運動，水平方向上有Lv0t，豎直方向上有LqEt2，聯(lián)立解得E；帶電粒子從N點進(jìn)入電場后做勻減速直線運動，設(shè)帶電粒子在電場中減速為零時的位移為x，由動能定理有qEx0mv，解得xL，當(dāng)粒子速度減至零后沿原路返回，從N點射出，粒子在電場中運動的時間t1，由于電場力做功為零，根據(jù)動能定理有0Ek2mv，選項B、D正確答案BD二、非選擇題11(2018·陜西重點中學(xué)摸底)如圖甲所示，一對平行金屬板M、N長為L，相距為d，O1O為中軸線，兩板間為勻強電場，忽略兩極板外的電場當(dāng)兩板間加電壓UMNU0時，某一帶負(fù)電的粒子從O1點以速度v0沿O1O方向射入電場，粒子恰好打在上極板M的中點，粒子重力忽略不計(1)求帶電粒子的比荷；(2)若M、N間加如圖乙所示的交變電壓，其周期T，從t0開始，前時間內(nèi)UMN2U，后時間內(nèi)UMNU，大量的上述粒子仍然以速度v0沿O1O方向持續(xù)射入電場，最終所有粒子恰好能全部離開電場而不打在極板上，求U的值解析(1)設(shè)粒子經(jīng)過時間t0打在M板中點沿極板方向有v0t0垂直極板方向有t解得(2)粒子通過兩板間的時間tT從t0時刻開始，粒子在兩板間運動時，每個電壓變化周期的前三分之一時間內(nèi)的加速度大小a1，在每個電壓變化周期的后三分之二時間內(nèi)的加速度大小a2上圖所示為從不同時刻射入電場粒子的速度時間圖象，根據(jù)題意和圖象分析可知，從tnT(n0、1、2、)或tnT(n0、1、2、)時刻入射的粒子恰好不打在極板上，則有×T×解得U答案(1)(2)12(2018·甘肅重點中學(xué)聯(lián)考)真空室中有如圖甲所示的裝置，電極K持續(xù)發(fā)出的電子(初速不計)經(jīng)過電場加速后，從小孔O沿水平放置的偏轉(zhuǎn)極板M、N的中心軸線OO射入加速電壓U1，M、N板長均為L，偏轉(zhuǎn)極板右側(cè)有熒光屏(足夠大且未畫出)M、N兩板間的電壓UMN隨時間t變化的圖線如圖乙所示，其中U2.調(diào)節(jié)兩板之間的距離，使得每個電子都能通過偏轉(zhuǎn)極板已知電子的質(zhì)量、電荷量分別為m、e，不計電子重力(1)求電子通過偏轉(zhuǎn)極板的時間t；(2)求偏轉(zhuǎn)極板之間的最小距離d；(3)當(dāng)偏轉(zhuǎn)極板間的距離為最小值d時，熒光屏如何放置時電子擊中的范圍最小，該范圍的長度是多大？解析本題依托電子在交變電場中的運動考查動能定理、牛頓第二定律、運動學(xué)知識(1)電子在加速電場中，根據(jù)動能定理有eU1mv0電子在偏轉(zhuǎn)電場中，水平方向Lv0t解得tT(2)t0、T、2T、時刻進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的電子，豎直方向先加速運動，后做勻速直線運動，射出電場時沿豎直方向偏移的距離y最大豎直方向加速階段有y1·2豎直方向勻速運動階段有y22y1電子恰好能通過偏轉(zhuǎn)極板時有y1y2聯(lián)立得dL，即最小距離為L(3)對滿足(2)問條件下任意確定的d，不同時刻射出偏轉(zhuǎn)電場的電子沿垂直于極板方向的速度均為vy電子速度偏轉(zhuǎn)角的正切值均為tan，即tan電子射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角度相同，即電子出偏轉(zhuǎn)電場時速度的大小和方向均相同不同時刻射出偏轉(zhuǎn)電場的電子沿垂直于極板方向的側(cè)移距離可能不同，側(cè)移距離的最大值與最小值之差y2，即y若熒光屏與電子出偏轉(zhuǎn)極板后的速度垂直，則電子擊中熒光屏的范圍最小，該最小范圍為yycos聯(lián)立解得yL答案(1)T(2)L(3)L