2020版高考物理一轮总复习第八章第4课时带电粒子或带电体在电场中运动的综合问题能力课时限时规范训练含解析新人教版.doc
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1、带电粒子(或带电体)在电场中运动的综合问题基础巩固题组(20分钟,50分)1如图所示,高为h的固定光滑绝缘斜面,倾角53,将其置于水平向右的匀强电场中,现将一带正电的物块(可视为质点)从斜面顶端由静止释放,其所受的电场力是重力的倍,重力加速度为g,则物块落地的速度大小为()A2B2C2 D解析:选D.对物块受力分析知, 物块不沿斜面下滑, 离开斜面后沿重力、 电场力合力的方向运动,F合mg,xh,由动能定理得F合xmv2,解得v.2如图甲所示,两极板间加上如图乙所示的交变电压开始A板的电势比B板高,此时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动设电子在运动中不与极板发生碰撞,向A板运动时为速
2、度的正方向,则下列图象中能正确反映电子速度变化规律的是(其中C、D两项中的图线按正弦函数规律变化)()解析:选A.电子在交变电场中所受电场力恒定,加速度大小不变,故C、D两项错误;从0时刻开始,电子向A板做匀加速直线运动,T后电场力反向,电子向A板做匀减速直线运动,直到tT时刻速度变为零之后重复上述运动,A项正确,B项错误3如图所示,在竖直向上的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细绳的一端系着一个带电小球,另一端固定于O点,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,最高点为a,最低点为b.不计空气阻力,则下列说法正确的是()A小球带负电B电场力跟重力平衡C小球在从a点运动到b点的过程中,电势能减小D小球在运
3、动过程中机械能守恒解析:选B.由于小球在竖直平面内做匀速圆周运动,所以重力与电场力的合力为0,电场力方向竖直向上,小球带正电,A错,B对;从ab,电场力做负功,电势能增大,C错;由于有电场力做功,机械能不守恒,D错4如图所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h0.8 m有一质量为500 g的带电小环套在直杆上,正以某一速度沿杆匀速下滑小环离杆后正好通过C端的正下方P点处(g取10 m/s2)求:(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向;(2)小环从C运动到P过程中的动能增量;(3)小环在直杆上匀速运动速度的大小v0.解析:(1)结合
4、题意分析知:qEmg,F合mgma,ag10 m/s2,方向垂直于杆向下(2)设小环从C运动到P的过程中动能的增量为EkW重W电其中W重mgh4 J,W电0,所以Ek4 J.(3)环离开杆做类平抛运动,平行杆方向匀速运动,有hv0t垂直杆方向匀加速运动,有hat2,解得v02 m/s.答案:(1)10 m/s2垂直于杆向下(2)4 J(3)2 m/s5.如图所示,绝缘轨道CDGH位于竖直平面内,圆弧段DG的圆心角为37,DG与水平段CD、倾斜段GH分别相切于D点和G点,CD段粗糙,DGH段光滑,在H处固定一垂直于轨道的绝缘挡板,整个轨道处于场强为E1104 N/C、水平向右的匀强电场中一质量m
5、4103 kg、带电荷量q3106 C的小滑块在C处由静止释放,经挡板碰撞后滑回到CD段的中点P处时速度恰好为零已知CD段长度L0.8 m,圆弧DG的半径r0.2 m,不计滑块与挡板碰撞时的动能损失,滑块可视为质点求:(1)滑块与CD段之间的动摩擦因数;(2)滑块在CD段上运动的总路程;(3)滑块与绝缘挡板碰撞时的最大动能和最小动能解析:(1)滑块由C处释放,经挡板碰撞后第一次滑回P点的过程中,由动能定理得qEmg0解得0.25(2)滑块在CD段上受到的滑动摩擦力mg0.01 N,电场力qE0.03 N,滑动摩擦力小于电场力,故不可能停在CD段,滑块最终会在PDGH间来回往复运动,最终到达D点
6、的速度为0.全过程由动能定理得qELmgs00解得sL3L2.4 m(3)GH段的倾角37,滑块受到的重力mg0.04 N,电场力qE0.03 N,qEcos mgsin 0.024 N,加速度a0,所以滑块与绝缘挡板碰撞的最大动能为滑块第一次运动到G点的动能对C到G过程由动能定理得Ek最大Eq(Lrsin )mgLmg(rrcos )0.018 J滑块最终在PDGH间来回往复运动,最后一次碰撞滑块有最小动能,对D到G过程由动能定理得Ek最小Eqrsin mg(rrcos )0.002 J.答案:(1)0.25(2)2.4 m(3)0.018 J0.002 J能力提升题组(25分钟,50分)1
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