高中物理沪科版1第五章磁场与回旋加速器 重点强化卷

重点强化卷(一)电场的性质及带电粒子在电场中的运动一、选择题1.(多选)(2023·衡阳高二检测)如图1所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用EA、EB表示A、B两处的场强大小，则()图1A．A、B两点的场强方向相同B．电场线从A指向B，所以EA>EBC．A、B在同一条电场线上，且电场线是直线，所以EA＝EBD．不知A、B附近的电场线分布状况，无法比较EA与EB的大小【解析】一条电场线无法确定电场强度的大小，由于电场线为直线，故A、B电场强度方向相同，故A、D正确，B、C错误．【答案】AD2.如图2所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点，一带正电粒子以速度vA经过A点向B点运动，经过一段时间后，粒子以速度vB经过B点，且vB与vA方向相反，不计粒子重力，下面说法正确的是()图2A．A点的场强一定大小B点的场强B．A点的电势一定高于B点的电势C．粒子在A点的速度一定小于在B点的速度D．粒子在A点的电势能一定小于在B点的电势能【解析】粒子受电场力方向向左，粒子带正电，故场强向左，B错D对；一条电场线无法判断场强大小，故A错；粒子从A点到B点，电场力做负功，A点速度大于B点速度，C错．【答案】D3.(多选)如图3所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上两点．下列说法正确的是()图3A．M点电势一定高于N点电势B．M点场强一定大于N点场强C．正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能D．将电子从M点移动到N点，电场力做正功【解析】由于沿电场线的方向，电势逐渐降低，M点电势高于N点电势，故A正确；电场线密的地方，场强大，反之场强小，则N点场强大，故B错误；正电荷从M点运动到N点的过程中，电场力做正功，电势能减少，故C正确；电子从M点移动到N点，电场力做负功，故D错误．【答案】AC4．(2023·宜昌高二检测)如图4所示是一个匀强电场的等势面，每两个相邻等势面相距2cm，由此可以确定电场强度的方向和数值是()图4A．竖直向下，E＝100V/m B．水平向左，E＝100V/mC．水平向左，E＝200V/m D．水平向右，E＝200V/m【解析】由电势降低最快的方向就是电场强度的方向以及电场线与等势面垂直的特点可知，电场强度方向水平向左，又由E＝eq\f(U,d)得E＝eq\f(2V,2×10－2m)＝100V/m，故B正确．【答案】B5．电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，现增大两极板间的电压，但仍使电子能够穿过平行金属板，则电子穿过平行金属板所需要的时间()A．随电压的增大而减小B．随电压的增大而增大C．加大两板间距离，时间将减小D．与电压及两板间距离均无关【解析】电子穿过平行金属板的时间t＝eq\f(l,v0)，速度方向垂直于电场方向，所以时间t与电压及两板间距离均没有关系．正确答案为D.【答案】D6．一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()A．C和U均增大 B．C增大，U减小C．C减小，U增大 D．C和U均减小【解析】由C＝eq\f(εS,4πkd)知，S和d不变，插入电介质时，ε增大，电容增大，由C＝eq\f(Q,U)可知：Q不变时，C增大，则两板间的电势差U一定减小，故选B.【答案】B7．(2023·乐山高二检测)如图5，两块水平放置的带电平行金属板间有竖直向上的匀强电场．一个质量为m、带电量为q的油滴以初速度v0进入电场，并在电场中沿直线运动了一段时间，空气阻力不计，则()图5A．该油滴带负电B．在这段时间内电场力所做的功大于油滴重力势能的变化C．在这段时间内油滴的机械能保持不变D．在这段时间内油滴的动能保持不变【解析】油滴受重力和电场力，由于油滴做直线运动，故合力一定为零，电场力与重力平衡，电场力向上，与场强同向，故油滴带正电，故A错误；由于电场力和重力是一对平衡力，电场力做的功等于克服重力做的功，而克服重力做的功等于重力势能的增加量，所以电场力所做的功等于油滴重力势能的变化，故B错误；由于除重力外电场力做正功，故机械能增加，故C错误；由于受力平衡，做匀速直线运动，故动能不变，故D正确．【答案】D8．如图6所示，竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场，在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两板正中央由静止开始释放，两小球最后都能打在右极板上的同一点．则从开始释放到打到右极板的过程中()【导学号：37930026】图6A．它们的运行时间tP＞tQB．它们的电荷量之比qP∶qQ＝2∶1C．它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝4∶1D．它们的电势能减少量之比ΔEP∶ΔEQ＝2∶1【解析】在竖直方向加速度均为g，竖直分位移相等，所以它们运行时间相等，A项错误；水平位移xP＝2xQ，eq\f(1,2)aPt2＝2×eq\f(1,2)aQt2，FP＝2FQ，qP＝2qQ，qP∶qQ＝2∶1，B项正确；ΔEkP＝mgh＋FPx，ΔEkQ＝mgh＋FQeq\f(x,2)，所以ΔEkP∶ΔEkQ≠4∶1，C项错误；ΔEP∶ΔEQ＝FPx∶FQeq\f(x,2)＝4∶1，D项错误．【答案】B9．(多选)如图7所示是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U2，板长为L.为了提高示波管的灵敏度(每单位电压引起的偏转量eq\f(h,U2))，可采用的方法是()图7A．增大两板间的电势差U2B．尽可能使板长L长些C．尽可能使板间距离d小一些D．使加速电压U1升【解析】电子的运动过程可分为两个阶段，即加速和偏转．分别根据两个阶段的运动规律，推导出灵敏度eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(h,U2)))的有关表达式，然后再判断选项是否正确，这是解决此题的基本思路．电子经电压U1加速有eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，电子经过偏转电场的过程有L＝v0t，h＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(eU2,2md)t2＝eq\f(U2L2,4dU1).由以上各式可得eq\f(h,U2)＝eq\f(L2,4dU1).因此要提高灵敏度，若只改变其中的一个量，可采取的办法为增大L，或减小d，或减小U1.故选B、C.【答案】BC10．(2023·合肥高二检测)x轴上有两点电荷Q1和Q2，Q1和Q2之间各点对应的电势高低如图8中的曲线所示，规定无限远处电势为零，下列推理与图像信息不符合的是()图8A．Q1一定大于Q2B．Q1和Q2一定是同种电荷，但不一定是正电荷C．电势最低处P点的电场强度为0D．Q1和Q2之间各点的电场方向都指向P点【解析】两个点电荷间的电势都为正，因此两点电荷都为正电荷，B不符合图像信息，两个正点电荷的连线上有一点场强为零，正的试探电荷从两个电荷中的任一电荷附近沿连线向场强为零的点移动时电势都降低，到场强为零的点，电势最低，C符合图像信息，场强为零的点离Q1远，故Q1一定大于Q2，A符合图像信息；Q1和Q2之间各点的电场方向都指向P点，D符合图像信息．【答案】B二、计算题11.平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图9所示，两板间距离是5cm，两板间的电压是60V．试问：图9(1)两板间的电场强度是多大？(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5cm，P2点离B板也是0.5cm，P1和P2两点间的电势差为多大？(3)若B板接地，P1和P2两点的电势各是多少伏？【解析】(1)根据公式E＝eq\f(U,d)代入数据得E＝eq\f(60,5×10－2)V/m＝1200V/m.(2)P1P2沿电场方向的距离为：d12＝5cm－＋cm＝4cm根据公式U12＝Ed12＝1200×4×10－2V＝48V.(3)由公式φ1－φB＝Ed1B＝1200××10－2)V＝54V得：φ1＝54V.同理φ2－φB＝Ed2B＝1200××10－2V＝6V得φ2＝6V.【答案】(1)1200V/m(2)48V(3)54V6V12.(2023·温州高二检测)在光滑绝缘的水平面上放置一个质量m＝0.2kg、带电荷量q＝5×10－4C的小球，小球系在长L＝0.5m的绝缘细线上，线的另一端固定在O点．整个装置置于匀强电场中，电场方向与水平面平行且沿OA方向，如图10所示(此图为俯视图)．现给小球一个初速度使其绕O点做圆周运动，小球经过A点时细线的张力F图10(1)求电场强度的大小；(2)求运动过程中小球的最小动能；(3)若小球运动到动能最小的位置时细线被剪断，则小球经多长时间其动能与在A点时的动能相等？此时小球距A点多远？【解析】(1)对小球，由动能定理得2qEL＝ΔEk解得E＝4×104N/C.(2)在A点处对小球由牛顿第二定律得F－qE＝meq\f(v\o\al(2,A),L)Ekmin＝EkA－ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－ΔEk解得Ekmin＝10J.(3)设小球在B处的动能最小，则Ekmin＝10J＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，解得vB＝10m/