（讲练测）2017年高考物理一轮复习专题30带电粒子在电场中的运动综合问题分析（测）（含解析）专题30 带电粒子在电场中的运动综合问题分析（测）【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1如图所示，处于真空中的匀强电场与水平方向成15角，AB直线与匀强电场E垂直，在A点以大小为的初速度水平抛出一质量为m、电荷量为+q的小球，经时间t，小球下落一段距离过C点（图中未画出）时速度大小仍为，在小球由A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是： （ ）A、电场力对小球做功为零 B、小球的电势能减小C、C可能位于AB直线的左侧 D、小球的电势能增量大于【答案】D【名师点睛】关键是正确理解各个力的功和动能定理的关系知道电场力做功与电势能变化的关系，对小球受力分析，受重力和电场力，对小球的从抛出到C点的运动过程运用动能定理列式分析得到电场力做功情况，根据电场力做功与电势能变化关系得到电势能的变化情况。2如图所示，在竖直向上的匀强电场中，从倾角为的斜面上的M点水平抛出一个带负电小球，小球的初速度为，最后小球落在斜面上的N点。在已知、和小球所受的电场力大小F及重力加速度g的条件下，不计空气阻力，则下列的判断正确的是： （ ）A由图可知小球所受的重力大小一定大于电场力B可求出小球落到N点时重力的功率C可求出小球落到N点时速度的大小和方向D可求出小球从M点到N点的过程中电势能的变化量【答案】C【名师点睛】此题是对类平抛运动的规律的考查；关键是知道平抛运动的规律：水平方向匀速运动，竖直方向做自由落体运动，结合斜面的边角关系即可求解各个物理量，在根据已知条件进行判断；此题难度中等，考查学生基本规律的运用3如图所示，在水平向右的匀强电场中，某带电粒子从A点运动到B点，在A点时速度竖直向上，在B点时速度水平向右，在这一运动过程中粒子只受电场力和重力，并且克服重力做的功为1J，电场力做的正功为3J，则下列说法中不正确的是： （ ）A粒子带正电B粒子在A点的动能比在B点多2JC粒子在A点的机械能比在B点少3JD粒子由A点到B点过程中速度最小时，速度的方向与水平方向的夹角为60【答案】B【名师点睛】本题综合考查了动能定理以及动量定理和功能关系，要搞清功和能之间的转化关系：合外力的功等于动能变化量；除重力以外的其他力做功等于机械能的变化量；D选项较难，关键知道当合力方向与合速度方向垂直时，速度达到最小值4如图所示，水平放置的两个平行金属板间有竖直方向的匀强电场，板长为L，板间距离为d，在距极板右端L处有一个竖直放置的屏M，一个带电荷量为q、质量为m的质点从两板中央平行于极板正对屏的P点射入电场，最后垂直打在M屏上。以下说法中正确的是： （ ）A质点打在屏的P点上方，板间的场强大小为2mg/qB质点打在屏的P点上方，板间的场强大小为mg/qC质点打在屏的P点下方，板间的场强大小为2mg/qD质点打在屏的P点下方，板间的场强大小为mg/q【答案】A【解析】质点才能最后垂直打在M屏上，前后过程质点的运动轨迹有对称性，即在竖直方向质点必然是先做加速运动后做减速运动到零，轨迹如图，可见两次偏转的加速度大小相等，根据牛顿第二定律得，qE-mg=mg，得到，故选A【名师点睛】本题是带电粒子在复合场中的运动以及平抛运动的问题；关键是将整个运动沿着水平和竖直方向正交分解，然后根据牛顿第二定律和运动学公式列式后联立求解；要知道在板间和板外的运动是对称的运动5如图所示，L为竖直、固定的光滑绝缘杆，杆上O点套有一质量为m、带电荷量为-q的小环，在杆的左侧固定一电荷量为+Q的点电荷，杆上a、b两点到+Q的距离相等Oa之间距离为h1，ab之间距离为h2，使小环从图示位置的O点由静止释放后，通过a点的速率为则下列说法正确的是 ： （ ）A小环通过b点的速率为B小环从O到b，电场力做的功可能为零C小环在Oa之间的速度是先增大后减小 D小环在ab之间的速度是先减小后增大【答案】A【名师点睛】本题运用动能定理分析物体的运动情况，关键确定电场力做功，要抓住电场力做功的特点：电荷与初末位置的电势差有关，与路径无关。由题可知，a点与b点电势相等，则小环从O点移到a点与移到b点电场力做功相等，根据动能定理分别研究小环从O点移到a点与O点移到b点，求解小环通过b点的速率根据动能定理分析小环从o到b电场力做功不等于零小环在oa之间运动时，重力和电场力均做正功速度一直增大根据动能定理研究小环滑到ab的速度大小，分析小环在ab之间的速度如何变化6如图所示，在水平向左的匀强电场中，倾角=53的光滑绝缘斜面固定，斜面高为H。一个带正电的物块（可视为质点）受到的电场力是重力的倍，现将其从斜面顶端由静止释放，重力加速度为，则物块落地时的速度大小为： （ ）A BC D【答案】C【名师点睛】对物块进行受力分析，画出物块的运动轨迹运用动能定理或牛顿第二定律和运动学公式解决问题了解研究对象的运动过程是解决问题的前提，根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题物体的运动是由所受到的力和初状态决定的这个题目容易认为物块沿着斜面下滑7一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔（小孔对电场的影响可忽略不计）小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处（未与极板接触）返回若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将： （ ）A打到下极板上 B在下极板处返回C在距上极板d处返回 D在距上极板处返回【答案】D【解析】设带电粒子的质量为m，电容器两基板的电压为U，由动能定理得，若将下极板向上移动d/3，设带电粒子在电场中下降h，再由动能定理得，联立解得，所以带电粒子还没达到下极板就减速为零，D正确。【名师点睛】带电粒子进入两板间之后受到电场力作用，在下极板处（未与极板接触）返回，说明电场力做负功，根据电场力做功特点，由动能定理可得在此过程中重力做功与电场力做功相等，电场力做负功；当下板向上移动后，电势差没变，两板间的场强增大，电场力增大，移动相同距离电场力做功增多，所以到达最低点位置上移，再利用动能定理求出带电粒子能到达的最低点。8如图所示，两块平行金属板倾斜放置，其间有一匀强电场，PQ是中央线。一带电小球从a点以速度平行于PQ线射入板间，从b点射出。以下说法正确的是： （ ）A小球一定带正电B从a到b，小球一定做类平拋运动C小球在b点的速度一定大于v0D从a到b，小球的电势能一定增加【答案】C综上可知，粒子不一定带正电，从a到b，粒子不一定做类平抛运动，速度一定增大，即粒子在b点的速度一定大于v0，电势能不一定增加，故ABD错误，C正确故选：C【名师点睛】解决本题的关键要掌握类平抛运动的条件、曲线运动的受力特点：合力指向轨迹的内侧，由于题设条件不明，要考虑各种可能的情况：带电粒子可能考虑重力，也可能不考虑重力，可能作类平抛运动，也可能不作类平抛运动。9如图所示，不带电物体A和带电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，A、B的质量分别是2m和m劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平面上，另一端与物体A相连，倾角为的绝缘斜面处于沿斜面向上的匀强电场中开始时，物体B受到沿斜面向上的外力F=3mgsin的作用而保持静止，且轻绳恰好伸直现撤去外力F，直到物体B获得最大速度，且弹簧未超过弹性限度，不计一切摩擦则在此过程中： （ ）A物体B所受电场力大小为BB的速度最大时，弹簧的伸长量为C撤去外力F的瞬间，物体B的加速度为D物体A、弹簧和地球组成的系统机械能增加量等于物体B和地球组成的系统机械能的减少量【答案】BC【名师点睛】本题要正确分析物体的受力情况，判断其运动情况，确定速度最大的条件：合力为零，运用共点力平衡、牛顿第二定律、胡克定律、电场力做功与电势能的关系等知识进行分析10如图所示，在竖直平面内坐标系中分布着与水平方向夹角的匀强电场，将一质量为、带电量为的小球，以某一初速度从O点竖直向上抛出，它的轨迹恰好满足抛物线方程，且小球通过点。已知重力加速度为，则： （ ）A、电场强度的大小为B、小球初速度的大小为C、小球通过点P时的动能为D、小球从O点运动到P点的过程中，电势能减少【答案】BC【名师点睛】结合小球运动的特点与平抛运动的方程，判断出小球在竖直方向受到重力与电场力在竖直方向的分力大小相等，方向相反，由此求出电场力的大小，再由即可求出电场强度；由平抛运动的方程即可求出平抛运动的初速度，以及到达P时的速度；由动能定理即可求出电势能的变化。11如图所示，平行板电容器两极板水平放置，电容为C，开始开关闭合，电容器与一直流电源相连，极板间电压为U，两极板间距为d，电容器储存的能量一电荷量大小为q的带电油滴以初动能Ek从一平行板电容器的两个极板中央水平射入（极板足够长），带电油滴恰能沿图中所示水平虚线匀速通过电容器，则： （ ）A保持开关闭合，将上极板下移，带电油滴仍能沿水平线运动B保持开关闭合，将上极板下移，带电油滴将撞击上极板，撞击上极板时的动能为C断开开关，将上极板上移，带电油滴将撞击下极板，撞击下极板时的动能为D断开开关，将上极板上移，若不考虑电容器极板的重力势能变化，外力对极板做功至少为【答案】BD【名师点睛】本题考查了带电微粒在复合场中的运动，得出合力的方向以及极板间距离变化后电场力和重力的关系是解决本题的关键。12如图所示，水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，一带电金属滑块以Ek030J的初动能从斜面底端A冲上斜面，到顶端B时返回，已知滑块从A滑到B的过程中克服摩擦力做功10J，克服重力做功24J，则： （ ）A滑块带正电，上滑过程中电势能减小4JB滑块上滑过程中机械能增加4JC滑块上滑到斜面中点时重力势能增加12JD滑块返回到斜面底端时动能为15J【答案】AC【解析】 A、由动能定理知上滑过程中W电WGWfEk，代入数值得W电4J，电场力做正功，滑块带正电，电势能减小4 J，A对；B、由功能关系知滑块上滑过程中机械能的变化量为EW电Wf6J，即机械能减小6 J，B错；C、由题意知滑块上滑到斜面中点时克服重力做功为12J，即重力势能增加12J，C对；D、由动能定理知2WfEk0Ek，所以滑块返回到斜面底端时动能为10J，D错。故选AC。【名师点睛】解决本题的关键掌握功能关系，知道重力做功等于重力势能的减小量，合力做功等于动能的增加量，除重力以外其它力做功等于机械能的变化量，电场力做功等于电势能的减小量二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分）赤热的金属丝发射出一束质量为m，电荷量为q的电子，从静止经加速电压U 1加速后，沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U