高考物理一轮总复习第七章静电场专题强化5带电粒子在电场中的综合问题训练

发布时间:2024-10-23

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〔专题强化训练〕

1.(2017·山东日照二模)图甲为两水平金属板,在两板间加上周期为T 的交变电压u ,

电压u 随时间t 变化的图线如图乙所示。质量为m 、重力不计的带电粒子以初速度v 0沿中线

射入两板间,经时间T 从两板间飞出。下列关于粒子运动描述错误的是导学号 21992509

( B )

A .t =0时入射的粒子,离开电场时偏离中线的距离最大

B .t =14

T 时入射的粒子,离开电场时偏离中线的距离最大 C .无论哪个时刻入射的粒子,离开电场时的速度方向都水平

D .无论哪个时刻入射的粒子,离开电场时的速度大小都相等

[解析] 由题可知,粒子在电场中运动的时间是相同的;t =0时入射的粒子,在竖直

方向上先加速,然后减速,再加速……直到离开电场区域,故t =0时入射的粒子离开电场

时偏离中线的距离最大,选项A 正确;而t =14

T 时入射的粒子,在竖直方向上先加速,然后减速,再反向加速,反向减速……直到离开电场区域,故此时刻射入的粒子离开电场时偏离

中线的距离不是最大,选项B 错误;因粒子在电场中运动的时间等于电场变化的周期T ,根

据动量定理,竖直方向电场力的冲量的矢量和为零,故所有粒子离开电场时的竖直速度为零,即最终都垂直电场方向射出电场,离开电场时的速度大小都等于初速度,选项C 、D 正确。

2.(2017·辽宁省实验中学等五校联考)一匀强电场的电场强度E 随时间t 变化的图象

如图所示,在该匀强电场中,有一个带电粒子在t =0时刻由静止释放,若带电粒子只受电

场力作用,则下列说法中正确的是导学号 21992510( D )

A .带电粒子只向一个方向运动

B .0~2s 内,电场力所做的功等于零

C .4s 末带电粒子回到原出发点

D .2.5~4s 内,速度的改变量等于零

2 [解析] 由牛顿第二定律可知,带电粒子在第1s 内的加速

度a 1=E 0q m ,为第2s 内加速度a 2=2E 0q m 的12

,因此粒子先加速1s 再减速0.5s 至速度减为零,接下来的0.5s 粒子将反向加速,v

-t 图象如图所示,可知A 错误;0~2s 内,带电粒子的初速度

为零,但末速度不为零,由动能定理可知,电场力所做的功不为零,B 错误;v -t 图象中图线与横坐标所围图形的面积表示物体的位移,由对称性可看出,前4s 内粒子的位移不为零,所以带电粒子不会回到原出发点,C 错误;由图象可知,2.5s 和4s 两个时刻粒子的速度大小相等,方向相同,所以2.5~4s 内,速度的改变量等于零,D 正确。

3.(2017·福建拓荣一中、宁德高中第二次联考)一质量为m 、带电荷量为+q 的小球从距离地面高h 处以一定初速度水平抛出。在距抛出点水平距离L 处,有一根管口比小球直径略大的竖直细管。管上口距地面h 2

,为使小球能无碰撞地通过管子,可在管子上方的整个区域加一个场强方向水平向左的匀强电场,如图所示,求:

导学号 21992511

(1)小球的初速度v 0、电场强度E 的大小;

(2)小球落地时的动能E k 。

答案:(1)2L gh h 2mgL qh

(2)mgh [解析] (1)电场中运动的带电小球,在水平方向上 v 0=q Et m

① 竖直方向上h 2=gt 22

② 又v 20=2Eq

m L

③ 联立①②③式得v 0=2L

gh h ,E =2mgL qh (2)从抛出到落地由动能定理得mgh -EqL =E k -12

mv 20, 小球落地时动能E k =mv 20

2+mgh -EqL =mgh

4.(2017·山东潍坊期中

)如图甲所示,平行金属板M 、N 水平放置,板右侧有一竖直荧

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