2020版高考物理专题1.30电场中的能量动量问题（电磁部分）（含解析）

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1、专题1.30电场中的能量动量问题一．选择题1.(2017·河南六市一联，17)在真空中A、B两点分别放有异种点电荷－Q和＋2Q，以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径acbd，如图4所示，则下列说法正确的是(　　)A.场强大小关系有Ea＝Eb、Ec＝EdB.电势高低关系有φa>φb、φc>φdC.将一负点电荷沿圆弧由a运动到b的过程中电场力做正功D.将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能始终不变【参考答案】C【名师解析】对比等量异种点电荷的电场分布可知，题图中场强大小关系有Eb>Ea，Ec＝Ed，选项A错误；因沿着电场线方向电势逐

2、渐降低可知，φa<φb，再由对称性可知φc＝φd，选项B错误；由于a点电势低于b点电势，将负点电荷由a沿圆弧运动到b，电场力做正功，选项C正确；因沿直线由c到d过程中电势先升高再降低，所以将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能先增大再减小，选项D错误。二．计算题1．（18分）（2019江西南昌二模）如图，竖直平面内（纸面）存在平行于纸面的匀强电场，方向与水平方向成θ＝60°角，纸面内的线段MN与水平方向成α＝30°角，MN长度为d。现将一质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电小球从M由静止释放，小球沿MN方向运动，到达N点的速度大

3、小为vN（待求）；若将该小球从M点沿垂直于MN的方向，以大小vN的速度抛出，小球将经过M点正上方的P点（未画出），已知重力加速度大小为g，求：（l）匀强电场的电场强度E及小球在N点的速度vN；（2）M点和P点之间的电势差；（3）小球在P点动能与在M点动能的比值。【思路分析】（1）小球从M由静止释放，小球沿MN方向运动，则小球所受合力方向沿MN方向，受力分析，根据正弦定理列式求解电场强度，根据牛顿第二定律和运动学公式求解小球在N点的速度vN；（2）垂直MN抛出，小球做类平抛运动，根据运动规律求解MP之间距离，然后根据U＝Ed求解M点和P

4、点之间的电势差；（3）根据动能定理求解小球在P点动能，然后求解小球在P点动能与在M点动能的比值。【名师解析】（1）由小球运动方向可知，小球受合力沿MN方向，如图甲，由正弦定理得：解得：合力为：F＝mg由牛顿第二定律得：小球运动的加速度为：从M→N，有：解得：（2）如图乙，设MP为h，作PC垂直于电场线，小球做类平抛运动：hsin60°＝υNtUMC＝Ehcos30°UMP＝UMC联立解得：（3）如图乙，作PD垂直于MN，从M→P，由动能定理：FSMD＝EKP﹣EKMSMD＝hsin30°答：（l）匀强电场的电场强度E及小球在N点的速度

5、vN为；（2）M点和P点之间的电势差为；（3）小球在P点动能与在M点动能的比值为7：3。【点评】本题考查带电小球在电场中的直线运动和偏转，关键是抓住受力特点，分析运动规律，利用运动规律和动能定理即可列式求解。2.如图所示，有一固定在水平面的平直轨道，该轨道由白色轨道和黑色轨道交替排列并平滑连接而成。各段轨道的编号已在图中标出。仅黑色轨道处在竖直向上的匀强电场中，一不带电的小滑块A静止在第1段轨道的最左端，绝缘带电小滑块B静止在第1段轨道的最右端。某时刻给小滑块A施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始沿轨道向右运动，小滑块A运动到与小滑

6、块B碰撞前瞬间撤去小滑块A所受水平恒力。滑块A、B碰撞时间极短，碰后粘在一起沿轨道向右运动。已知白色轨道和黑色轨道各段的长度均为L=0.10m，匀强电场的电场强度的大小E=1.0×104N/C；滑块A、B的质量均为m=0.010kg，滑块A、B与轨道间的动摩擦因数处处相等，均为μ=0.40，绝缘滑块B所带电荷量q=+1.0×10-5C，小滑块A与小滑块B碰撞前瞬间的速度大小v=6.0m/s。A、B均可视为质点（忽略它们的尺寸大小），且不计A、B间的静电力作。在A、B粘在一起沿轨道向右运动过程中电荷量保持不变，取重力加速度g=10m/s

7、2。（1）求F的大小；（2）碰撞过程中滑块B对滑块A的冲量；（3）若A和B最终停在轨道上编号为k的一段，求k的数值。【参考答案】（1）1.84N（2）I=－0.030N•s，滑块B对滑块A冲量的方向水平向左（3）17【名师解析】（1）以滑块A为研究对象，在第1段轨道上，滑块A受到摩擦力的大小对于滑块A在第1段轨道上从最左端到最右端的过程，根据动能定理有，解得：F=1.84N；（2）设滑块A、B碰撞后瞬间A和B的共同速度为vAB，根据动量守恒定律有，设滑块B对滑块A的冲量为I，规定水平向右为正方向，以滑块A为研究对象，根据动量定理有：，

8、解得：I=－0.030N•s，滑块B对滑块A冲量的方向水平向左；（3）设滑块A和B每经过一段长为L的黑色轨道损失的动能为ΔE1，则设滑块A和B每经过一段长为L的白色轨道，损失的动能为ΔE2，则设滑块A和B碰撞后瞬间的总动