2020版高考物理课时检测（四十五）带电粒子（体）在电场中运动的综合问题（题型研究课）

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1、带电粒子(体)在电场中运动的综合问题(题型研究课)1.(多选)(2019·安徽八校联考)某静电场中x轴上电场强度E随x变化的关系如图所示，设x轴正方向为电场强度的正方向。一带电荷量大小为q的粒子从坐标原点O沿x轴正方向运动，结果粒子刚好静止于x＝3x0处。假设粒子仅受电场力作用，E0和x0已知，则(　　)A．粒子一定带负电B．粒子的初动能大小为qE0x0C．粒子沿x轴正方向运动过程中电势能先增大后减小D．粒子沿x轴正方向运动过程中最大动能为2qE0x0解析：选BD　如果粒子带负电，粒子沿x轴正方向一定先做减速运动后

2、做加速运动，因此粒子在x＝3x0处的速度不可能为零，故粒子一定带正电，A错误；结合题图，根据动能定理qE0x0－×2qE0·2x0＝0－Ek0，可得Ek0＝qE0x0，B正确；粒子沿x轴正方向运动的过程中，电场力先做正功后做负功，因此电势能先减小后增大，C错误；粒子运动到x0处动能最大，根据动能定理qE0x0＝Ekmax－Ek0，解得Ekmax＝2qE0x0，D正确。2．如图所示为某静电除尘装置的原理图，废气先经过机械过滤装置再进入静电除尘区。图中虚线是某一带负电的尘埃(不计重力)，仅在电场力作用下向集尘极迁移并沉

3、积的轨迹，A、B两点是轨迹与电场线的交点。若不考虑尘埃在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，以下说法正确的是(　　)A．A点电势高于B点电势B．尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度C．尘埃在迁移过程中做匀变速运动D．尘埃在迁移过程中电势能始终在增大解析：选B　沿电场线方向电势降低，由题图可知，B点的电势高于A点的电势，A错误；A点电场线比B点密集，因此A点的场强大于B点的场强，故尘埃在A点受到的电场力大于在B点受到的电场力，则尘埃在A点的加速度大于在B点的加速度，B正确；放电极与集尘极间为非匀强电场，尘埃所受的电场力

4、是变化的，故尘埃不可能做匀变速运动，C错误；尘埃进入静电除尘区时，速度方向与电场力方向的夹角为钝角，电场力做负功，电势能增大；后来变为锐角，电场力做正功，电势能减小，D错误。3.如图所示，真空中存在一个水平向左的匀强电场，场强大小为E，一根不可伸长的绝缘细线长度为l，细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球，另一端固定在O点。把小球拉到使细线水平的A点，由静止释放，小球沿弧线运动到细线与水平方向成θ＝60°角的B点时速度为零。以下说法中正确的是(　　)A．小球在B点处于平衡状态B．小球受到的重力与电场力的关系

5、是qE＝mgC．小球将在A、B之间往复运动，且幅度将逐渐减小D．小球从A运动到B的过程中，电场力对其做的功为－qEl解析：选D　根据动能定理得：mglsinθ－qEl(1－cosθ)＝0，解得：qE＝mg，故B错误；tanα＝＝，解得：α＝30°<θ，在B点电场力与重力的合力和细线拉力不共线，所以小球在B点不是处于平衡状态，故A错误；类比单摆，小球将在A、B之间往复运动，能量守恒，幅度不变，故C错误；小球从A运动到B的过程中电场力做功：W＝－qEl(1－cosθ)＝－qEl，故D正确。4．(多选)(2019·安徽八

6、校联考)如图所示，一绝缘细线Oa下端系一轻质带正电的小球a(重力不计)，地面上固定一光滑的绝缘圆弧管道AB，圆心与小球a位置重合。一质量为m、带负电的小球b由A点静止释放，小球a由于受到绝缘细线的拉力而静止，其中细线O′a水平，细线Oa与竖直方向的夹角为θ。当小球b沿圆弧管道运动到小球a正下方B点时，对管道壁恰好无压力，在此过程中(a、b两球均可视为点电荷)(　　)A．小球b所受的库仑力大小为3mgB．小球b的机械能逐渐减小C．细线O′a的拉力先增大后减小D．细线Oa的拉力先增大后减小解析：选AC　库仑力对小球b不

7、做功，故小球b的机械能守恒，由机械能守恒定律可得mvB2＝mgR，则小球b运动到B点的速度vB＝；小球b对管道无压力，则F－mg＝m，解得F＝3mg，A正确，B错误；设小球b在某位置时和小球a位置连线与竖直方向的夹角为α，细线Oa的拉力为FT1，细线O′a的拉力为FT2，则对小球a，可得FT2＝FT1sinθ＋Fsinα，FT1cosθ＝Fcosα，当小球b从A点向B点运动时，α一直减小，可知FT1一直增大，D错误；FT2＝Fcosαtanθ＋Fsinα＝sin(θ＋α)，则当小球b从A点向B点运动时，α从90°减

8、小到0，FT2先增大后减小，C正确。5．制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如图甲所示。加在极板A、B间的电压UAB周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为－kU0(k>1)，电压变化的周期为2t，如图乙所示。在t＝0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场力作用由静止开始运动，不考虑重力作用，若k＝，为使电子在0～2