高考物理选修知识点带电物体在电场中的综合计算A试题

【巩固练习】一、选择题：1、有一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中的虚线所示，电场强度的方向竖直向下，若不计空气阻力，则油滴从A运动到B的过程中能量变化情况是( )A、动能逐渐减少 B、电势能增加C、电势能和动能之和减少 D、重力势能和电势能之和增加2、如图所示，实线为电场线，虚线为等势面.一个正电荷在等势面L3时，动能为J；运动到L1时，动能为J.若以L2为零势面，且不计空气阻力和重力，则当电荷的电势能J时，其动能为( )A、JB、JC、JD、J3、如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力的作用下，做以Q为焦点的椭圆运动.M、P、N为椭圆上的三个点，P点是椭圆上距离Q点最近的点.电子在从M经P到达N点的过程中( )A、速率先增大后减小B、速率先减小后增大C、电势能先减小后增大D、电势能先增大后减小4、一带电粒子射入一固定在O点的点电荷的电场中，粒子运动轨迹如图中虚线abc所示，图中实线是同心圆弧，表示电场的等势面.不计重力.可以判断( )A、此粒子一直受到静电排斥力作用B、粒子在b点的电势能一定大于在a点的电势能C、粒子在b点的速度一定大于在a点的速度D、粒子在a点和c点的速度大小一定相等 5、（2015 资阳市期末考）有一静电场，其电势随x坐标的改变而改变，变化的图线如图所示。若将一带负电的粒子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，粒子沿x轴运动，电场中P、Q两点的坐标分别为1 mm、4mm。下列说法正确的是A粒子经过P点和Q点时，加速度大小相等、方向相反B粒子经过P点与Q点时，电场力做功的功率相等C粒子经过P点与Q点时，动能相等D粒子在P点的电势能为正值二、解答题：1、（2015 宁德市期末考）如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，ab距离为d1=5cm，bc距离为d2=12cm，其中ab沿电场方向，bc与电场方向成60角。一个电荷量为q=4108 C的正电荷从a点移到b点，电场力做功为Wab=1.6107 J，求：(1) a、b两点的电势差Uab；(2) 匀强电场的场强E；(3) 电荷从b点移到c点，电场力做功Wbc。2、 如图所示，一个电子以的速度沿与等势面平行的方向从M点进入一个有界的匀强电场，从N点射出电场时与电场强度方向成150角，试求M、N两点间的电势差.(电子质量为)3、两块平行金属A、B彼此平行放置，板间距离为d，两板分别带有等量异种电荷，且A板带正电，B板带负电，两板正中间有一带负电的油滴P，当两板水平放置时，油滴恰好平衡，若把两板倾斜，如图所示，把油滴从P点静止释放，油滴可以打在金属板上，问：（1）两板倾斜后，油滴将怎样运动？打在哪个金属板上？（2）油滴打在金属板上时的速率是多少？4、（2015 资阳市期末考）如图所示，在一水平向左的匀强电场中，光滑绝缘直角三角形斜劈ABC被固定在水平面上，其斜面长L1.5m，倾角为37。有一个电荷量为q310-5C、质量为m410-3kg的带电小物块（可视为质点）恰能静止在斜面的顶端A处。g10m/s2，sin370.6，cos370.8求：（1）AB两点间的电势差UAB；（2）若电场强度减小为原来的一半时小物块从A下滑到B的时间t。5、如图所示的装置中，平行板电场中有一质量为m，带电量为q的小球，用长L的细线拴住后在电场中处于平衡位置，此时线与竖直方向的夹角为，两板间的距离为d，求：（1）小球带何种电荷？（2）两板间的电势差是多少？（3）把线拉成竖直向下的位置，放平后小球到达平衡位置时的速度为多大？6、在方向水平的匀强电场中，一不可伸长的不导电线细的一端系着一个质量为m的带电小球，另一端固定于O点，把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速释放.已知小球能摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为（如图所示），求小球经过最低点时细线对小球的拉力.7、在电场强度为E的匀强电场中，有一条与电场线平行的直线，如图X118中虚线所示直线上有两个静止的小球A和B(均可视为质点)，两小球的质量均为m，A球带电量为q，B球不带电开始时两球相距L，在电场力的作用下，A球开始沿直线运动，并与B球发生正对碰撞，碰撞中A、B两球的总动能无损失设每次碰撞后A、B两球速度互换，碰撞时，A、B两球间无电荷转移，且不考虑重力及两球间的万有引力，不计碰撞时间，问： (1)A球经过多长时间与B球发生第一次碰撞？ (2)再经过多长时间A球与B球发生第二次碰撞？ 【答案与解析】一、选择题：1、C解析：因为油滴的轨迹向上弯曲，受到的合力是向上的，所以油滴一定受到竖直向上的电场力且大于油滴的重力，它从A运动到B的过程中电场力做正功，电势能减少，动能增加，重力势能增加，选项AB错误.由于总能量守恒，重力势能增加，电势能和动能之和减少；动能增加，重力势能和电势能之和减少，选项C正确，D错误.2、D解析：设两相邻等势面的电势差为，电荷的电量为q.根据仅在电场力作用下，电荷的电势能与动能之和保持不变，有，从而可得.所以正确选项为D.3、AC解析：电子从M到P点的过程受到静电引力的作用，电场力做正功，电势能减少动能增加，从P到N点的过程引力做负功，电势能增加动能减少.所以电势能先减少后增加，选项C正确；电子的动能先增大而后减小，即速率先增加后减小，选项A正确.4、ABD解析：（1）粒子运动的轨迹说明，粒子进入电场后，由a至b速度减小，由b至c反向速度增加，说明带电粒子受到电荷电场斥力作用，A选项是正确的.（2）粒子由a至b受斥力作用，一定是克服电场力做功，或说电场力做负功.根据电场力做功特点，粒子的动能转化为势能，一定大于.所以B选项也是正确的.（3）根据上面所分析的粒子由a至b动能转化为势能的结论，一定小于，C选项是错误的.（4）根据能量守恒定律，a和c同处一等势面， ，所以 .D选项也是正确的.5、AC解析：沿着电场线方向电势降低，由图知：0-2mm内，电场线沿x轴负方向，粒子所受电场力方向沿x轴正方向；0-6mm内电场线沿x轴正方向，粒子所受电场力方向沿x轴负方向做减速运动，加速度沿x轴负方向；图像斜率大小等于场强E，则可知P点场强大于Q点场强，粒子在P点的加速度大于在Q点的加速度，加速度方向相反，故A错误，粒子经过P点与Q点时，电势相等，则其电势能相等。由能量守恒知动能相等，故C正确。粒子经过P点与Q点时，速率相等，但电场力不同，根据功率公式P=Fv知，电场力做功功率不等，故B错。在P点，由电势能公式，因，故，D错。二、解答题：1、 解析：（1）设a、b两点的电势差为Uab，有：Wab =qUab （2） （3） Wbc=qUbc 解得：Wbc =1.9210-7J 2、 136.5V解析：对电子运动过程运用动能定理有，将电子在N的速度v分解为垂直于电场方向和平行于电场方向的两个分量，可得，代入数据解得，M、N两点间的电势差的大小为136.5V，由于可知136.5V.3、 （1）匀加速直线运动 （2）解析，（1）两板水平时，油滴恰好平衡，；倾斜600后，带电油滴受力如图所示，油滴受到恒定的合力F,其大小等于mg，从静止做匀加速直线运动，加速度大小为g,方向与A板成300角.（2）由图可见，油滴到达A板的距离是，由得到油滴达到金属板上的速度是4、 解析：（1）微粒受力平衡，所以电场方向竖直向上，大小为(2)对微粒做直线运动受力分析如图所示，要保证微粒仍沿v0方向进行运动，必须使微粒在垂直v0的y方向所受合力为零，则所加电场方向沿y轴正向时，电场强度E最小，并且qEmgcos所以 5、（1）负电（2） （3）解析：（1）由小球的受力可知，小球带负电. （2）则. （3）小球从竖直向下的位置到达平衡位置的过程中，根据动能定理有：将代入解得：6、解析：设带电小球带有正电荷电量为q，如果小球能沿圆孤运动到B点而速