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2020届高考物理总复习第七章静电场核心素养提升练二十二7.3电场能的性质含解析新人教版20190625196

2020届高考物理总复习第七章静电场核心素养提升练二十二7.3电场能的性质含解析新人教版20190625196
2020届高考物理总复习第七章静电场核心素养提升练二十二7.3电场能的性质含解析新人教版20190625196

电容器与电容带电粒子在电场中的运动

(45分钟100分)

(20分钟50分)

一、选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分,1~4题为单选题,5题为多选题)

1.(2019·濮阳模拟)如图所示,两个水平平行放置的带电极板之间存在匀强电场,两个相同的带电粒子(不计重力)从两侧同一高度同时水平射入电场,经过时间t在电场中某点相遇。则以下说法中正确的是( )

A.若两粒子入射速度都变为原来的两倍,则两粒子从射入到相遇经过的时间为t

B.若两粒子入射速度都变为原来的两倍,则两粒子从射入到相遇经过的时间为t

C.若匀强电场的电场强度大小变为原来的两倍,则两粒子从射入到相遇经过的时间为t

D.若匀强电场的电场强度大小变为原来的两倍,则两粒子从射入到相遇经过的时间为t 【解析】选A。粒子受电场力作用,两个相同的粒子加速度相同,方向竖直向下,粒子初速度和加速度垂直,水平方向做匀速运动,竖直方向做匀加速运动,两粒子从射入到相遇经过的时间只和初速度大小有关,当两粒子入射速度都变为原来的两倍,则两粒子从射入到相遇经

过的时间为t,故A正确,B、C、D错误。

2.(2018·江苏高考)如图所示,水平金属板A、B分别与电源两极相连,带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离,两金属板表面仍均为等势面,则该油滴( )

A.仍然保持静止

B.竖直向下运动

C.向左下方运动

D.向右下方运动

【解析】选D。将B板右端向下移动一小段距离后,电容器内部电荷重新分布,右侧电荷稀疏,左侧电荷密集,电场力方向不再竖直向上,而是向右侧倾斜,使得带电油滴不再受力平衡,合力方向向右下方,如图所示,油滴向右下方运动,选项D正确。

【加固训练】

如图,两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)顺时针旋转45°,再由a点从静止释放一个同样的微粒,该微粒将( )

A.保持静止状态

B.向右下方做匀加速运动

C.向正下方做匀加速运动

D.向左下方做匀加速运动

【解析】选B。在两板中间a点静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态,微粒受重力和电场力平衡,故电场力大小F=mg,方向竖直向上,将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)顺时针旋转45°,电场强度大小不变,方向顺时针旋转45°,电场力顺时针旋转45°,大小仍然为mg,重力和电场力的大小均为mg,夹角为135°,故合力向右下方,微粒的加速度恒定,向右下方做匀加速运动,故B正确,A、C、D错误。

3.如图所示,D是一只二极管,AB是平行板电容器,在电容器两极板间有一带电微粒P处于静止状态,当两极板A和B间的距离增大一些的瞬间(两极板仍平行),带电微粒P的运动情况是( )

A.向下运动

B.向上运动

C.仍静止不动

D.不能确定

【解析】选C。当带电微粒P静止时,对其进行受力分析得Eq=mg,即q=mg。当A、B之间距离增大时,电容器的电容C减小,由Q=CU得,Q也减小,但由于电路中连接了一个二极管,它具有单向导电性,不能放电,电容器A、B两极板上的电荷量不变,场强不变,电场力仍等于微粒的重力,带电微粒仍保持静止状态,故A、B、D错误,C正确。

4.(创新预测)一个带正电的微粒放在电场中,场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示。带电微粒只在电场力的作用下,由静止开始运动,则下列说法中正确的是( )

A.微粒将做往复运动

B.微粒在第2 s末的速度最大

C.微粒在第1 s内的加速度与第2 s内的加速度不同

D.微粒在第1 s内的位移与第2 s内的位移不同

【解析】选C。由图可知,E1和E2大小相等、方向相反,所以微粒奇数秒内和偶数秒内的加速度大小相等、方向相反,根据运动的对称性可知在第2 s 末的速度恰好是0,即微粒第1 s

做加速运动,第2 s做减速运动,然后再加速,再减速,一直持续下去,微粒将沿着一条直线运动,故A、B错误,C正确;由对称性可知,微粒在第1 s内的平均速度与第2 s内的平

均速度相同,由x=vt得,微粒在第1 s内的位移与第2 s内的位移相同,故D错误。

5.质量为m、带电量为+q的小金属块A以初速度v0从光滑绝缘水平高台上飞出。已知在足够高的高台边缘右面空间中存在水平向左的匀强电场,场强大小E=。则( )

A.金属块不一定会与高台边缘相碰

B.金属块一定会与高台边缘相碰,相碰前金属块在做匀变速运动

C.金属块运动过程中距高台边缘的最大水平距离为

D.金属块运动过程的最小速度为

【解析】选B、D。电场力F=qE=3mg,方向向左,小金属块竖直方向做自由落体运动,水平方向先向右做匀减速直线运动,然后向左做匀加速直线运动,一定会与高台边缘相碰,故A错误,B正确;小金属块水平方向先向右做匀减速直线运动,加速度大小为3g,根据速度位移

关系公式得x m==,故C错误;小金属块水平方向向右做匀减速直线运动,v x=v0-3gt,竖直方向做自由落体运动,v y=gt,合速度v==,当

t=时,v有极小值,v min=,故D正确。

二、计算题(本题共15分,需写出规范的解题步骤)

6.如图所示,xOy为竖直平面内的直角坐标系,空间存在着沿x轴正方向的匀强电场。一带正电小球,质量为m,电量为q,将其从O点由静止释放,小球在第四象限内沿与x轴成45°的直线运动。重力加速度为g。求:

(1)电场强度大小。

(2)若小球从O点以速度v0进入第一象限,方向与x轴成45°角。小球再次经过x轴时,距O 点的距离。

【解析】(1)由题意可知,小球所受合力和x轴成45°偏向y轴负向,即:qE=

mgtan 45°

解得:E=

(2)小球进入第一象限后,做匀变速曲线运动。在竖直方向分运动为竖直上抛运动。当小球经过x轴时,竖直位移为零,则:

t=2=

水平方向做匀加速直线运动,则:

a x==g

x=v0cos 45°·t+a x t2=

答案:(1)(2)

【总结提升】分析力电综合问题的两个观点

(1)动力学的观点

①由于匀强电场中带电粒子所受电场力和重力都是恒力,可用正交分解法。

②综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动的公式,注意受力分析要全面,特别注意是否考虑重力。

(2)能量的观点

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