2020版高考物理大一轮复习第七章能力课带电粒子在电场中运动的综合问题训练（含解析）教科版

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1、能力课　带电粒子在电场中运动的综合问题一、选择题(1～3题为单项选择题，4～5题为多项选择题)1.如图1所示，实线是电场线，一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B的过程中，其速度－时间图像是选项中的(　　)图1解析　电场力的方向指向轨迹的凹侧且沿与电场线相切的方向，因此粒子从A运动到B的过程中电场力方向与速度方向的夹角大于90°，粒子做减速运动，电场力越来越小，加速度越来越小，故B项正确。答案　B2．两带电荷量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的图

2、是(　　)解析　越靠近两电荷的地方场强越大，两等量异种点电荷连线的中点处场强最小，但不是零，B、D错误；两电荷的电荷量大小相等，场强大小关于中点对称分布，A正确，C错误。答案　A3．将如图2所示的交变电压加在平行板电容器A、B两板上，开始B板电势比A板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设A、B两极板间的距离足够大，下列说法正确的是(　　)图2A．电子一直向着A板运动B．电子一直向着B板运动C．电子先向A板运动，然后返回向B板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动

3、D．电子先向B板运动，然后返回向A板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动解析　根据交变电压的变化规律，作出电子的加速度a、速度v随时间变化的图线，如图甲、乙。从图中可知，电子在第一个内做匀加速运动，第二个内做匀减速运动，在这半周期内，因初始B板电势比A板电势高，所以电子向B板运动，加速度大小为。在第三个内电子做匀加速运动，第四个内做匀减速运动，但在这半周期内运动方向与前半周期相反，向A板运动，加速度大小为。所以电子在交变电场中将以t＝时刻所在位置为平衡位置做周期性往复运动，综上分析选项D正确。答案　D

4、4．(2017·河北唐山模拟)粗糙绝缘的水平桌面上，有两块竖直平行相对而立的金属板A、B。板间桌面上静止着带正电的物块，如图3甲所示，当两金属板加图乙所示的交变电压时，设直到t1时刻物块才开始运动，(最大静摩擦力与滑动摩擦力可认为相等)，则(　　)图3A．在0～t1时间内，物块受到逐渐增大的摩擦力，方向水平向左B．在t1～t3时间内，物块受到的摩擦力先逐渐增大，后逐渐减小C．t3时刻物块的速度最大D．t4时刻物块的速度最大解析　在0～t1时间内，电场力小于最大静摩擦力，物块静止，静摩擦力与电场力大小相等，

5、即Ff＝qE＝q，随电压增大，摩擦力增大，但是正电荷所受电场力与电场同向，均向右，所以摩擦力方向水平向左，选项A正确；在t1～t3时间内，电场力大于最大静摩擦力，物块一直加速运动，摩擦力为滑动摩擦力，由于正压力即是物块的重力，所以摩擦力不变，选项B错误；t3到t4阶段，电场力小于摩擦力，但物块仍在运动且为减速运动，故t3时刻速度最大，选项C正确，D错误。答案　AC5．如图4所示，点电荷＋4Q与＋Q分别固定在A、B两点，C、D两点将AB连线三等分，现使一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动，不计粒子

6、的重力，则该粒子在CD之间运动的速度大小v与时间t的关系图像(如图所示)可能是(　　)图4解析　设AC＝CD＝DB＝r，则EC＝k－k＝，方向水平向右。ED＝k－k＝0，则负电荷由C到D所受电场力始终向左。第一种情况，该负电荷做减速运动，且加速度逐渐减小，直到电荷以一定速度通过D点，故B正确；第二种情况，电荷向右减速，在到达D点之前反向运动，因此，由C→D电荷先减速后加速，加速度先减小后增大，故C正确。本题正确答案为B、C。答案　BC二、非选择题6．(2017·北京东城区检测)如图5所示，一带电荷量为＋q

7、、质量为m的小物块处于一倾角为37°的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止。重力加速度取g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：图5(1)水平向右电场的电场强度的大小；(2)若将电场强度减小为原来的，小物块的加速度是多大；(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时的动能。解析　(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力(如图所示)，则Nsin37°＝qE①Ncos37°＝mg②由①②可得E＝。(2)若电场强度减小为原来的，则E′＝，mgsin37°－qE′c

8、os37°＝ma，可得a＝0.3g。(3)电场强度变化后小物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得：mgLsin37°－qE′Lcos37°＝Ek－0可得Ek＝0.3mgL答案　(1)　(2)0.3g　(3)0.3mgL7．如图6甲所示，相距d＝15cm的A、B两极板是在真空中平行放置的金属板，当给他们加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场。今在A、B两板之间加上如图乙所示的交变电压，交变电压的周期T＝1.0