高考二轮复习物理试题（老高考新教材）专题分层突破练7　电场　带电粒子在电场中的运动

专题分层突破练7电场带电粒子在电场中的运动

A组基础巩固练1.(2023湖北卷)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点,其电势分别为φM、φN,电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是()A.若φM>φN,则M点到正点电荷Q的距离比N点的远B.若EM<EN,则M点到正点电荷Q的距离比N点的近C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点,静电力做正功,则φM<φND.若把带正电的试探电荷从M点移到N点,静电力做负功,则EM>EN2.(多选)(2023海南海口模拟)图甲中A、B、C是某电场中的一条电场线上的三个点,若将一正电荷从A点处由静止释放,仅在静电力作用下,正电荷沿电场线从A点经过B点到C点,运动过程中的速度—时间图像如图乙所示。下列说法正确的是()A.在A、B、C三个点中,B点的电场强度最大B.在A、B、C三个点中,C点的电势最低C.在A、B、C三个点中,C点的电势最高D.在A、B、C三个点中,正电荷在A点的电势能最大3.(多选)(2023全国乙卷)在O点处固定一个正点电荷,P点在O点右上方。从P点由静止释放一个带负电的小球,小球仅在重力和该点电荷静电力作用下在竖直面内运动,其一段轨迹如图所示。M、N是轨迹上的两点,OP>OM,OM=ON,则小球()A.在运动过程中,电势能先增加后减少B.在P点的电势能大于在N点的电势能C.在M点的机械能等于在N点的机械能D.从M点运动到N点的过程中,静电力始终不做功4.(多选)(2023辽宁卷)图甲为金属四极杆带电粒子质量分析器的局部结构示意图,图乙为四极杆内垂直于x轴的任意截面内的等势面分布图,相邻两等势面间电势差相等,则()A.P点电势比M点的低B.P点电场强度大小比M点的大C.M点电场强度方向沿z轴正方向D.沿x轴运动的带电粒子,电势能不变5.(2023山东青岛模拟)如图所示,O点为两等量异种点电荷连线的中点,一带正电的粒子(不计重力)从连线上的A点由静止释放。在静电力作用下运动到B点。取A点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向。在粒子从A点运动到B点的过程中,下列关于粒子运动的速度v和加速度a随时间t的变化、运动径迹上电势φ和粒子的电势能Ep随位移x的变化图线可能正确的是()6.(2023重庆九龙坡三模)某条电场线是一条直线,沿电场线方向依次有O、A、B、C四个点,相邻两点间距离均为d,以O点为坐标原点,沿电场强度方向建立x轴,该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示。一个电荷量为+q的粒子,从O点由静止释放,仅受静电力作用。则下列说法正确的是()A.若O点的电势为零,则A点的电势为12E0B.粒子从A到B做匀速直线运动C.粒子在OA段电势能减少量小于BC段电势能减少量D.粒子运动到B点时动能为37.(2022河北卷)如图所示,真空中电荷量为2q和q(q>0)的两个点电荷分别位于M点与N点,形成一个以MN延长线上O点为球心,电势为零的等势面(取无穷远处电势为零),P为MN连线上的一点,S为等势面与直线MN的交点,T为等势面上的一点,下列说法正确的是()A.P点电势低于S点电势B.T点电场强度方向指向O点C.除无穷远处外,MN直线上还存在两个电场强度为零的点D.将正试探电荷q0从T点移到P点,静电力做正功8.(2022湖北卷)密立根油滴实验装置如图所示,两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间产生匀强电场。用一个喷雾器把密度相同的许多油滴从上板中间的小孔喷入电场,油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电。金属板间电势差为U时,电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间电势差调整为2U,则在板间能保持静止的球状油滴的电荷量和半径可以为()A.q,r B.2q,rC.2q,2r D.4q,2rB组素能提升练9.(2023山东烟台模拟)如图所示,真空中有一边长为10cm的立方体。空间存在一匀强电场,已知A点电势为0,B、D、A'三点电势均为1V,下列判断正确的是()A.匀强电场的电场强度大小为10V/m,方向由C'指向AB.匀强电场的电场强度大小为103V/m,方向由C'指向AC.电子在C点的电势能为2eVD.电子沿直线由A点到C点静电力做负功10.(2023全国乙卷)如图所示,等边三角形ABC位于竖直平面内,AB边水平,顶点C在AB边上方,3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下,BC边中点N处的电场强度方向竖直向上,A点处点电荷的电荷量的绝对值为q。(1)求B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负。(2)求C点处点电荷的电荷量。11.(2023全国新课标卷)密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置,间距固定,可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带的电荷量不同、密度相同的小油滴。两板间不加电压时,油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动,速率分别为v0、v04;两板间加上电压后(上板为正极),这两个油滴很快达到相同的速率v02,均竖直向下匀速运动。油滴可视为球形(1)求油滴a和油滴b的质量之比;(2)判断油滴a和油滴b所带电荷的正负,并求a、b所带电荷量的绝对值之比。专题分层突破练7电场带电粒子在电场中的运动1.C正点电荷Q的电场线是“光芒万丈”,由φM>φN可知,M点到正点电荷Q的距离近,选项A错误。根据E=kQr2知,若EM<EN,可知N点到正点电荷Q的距离近,选项B错误。若把带负电的试探电荷从M点移到N点,静电力做正功,电势能减小,电势增加,故有φM<φN,选项C正确。若把带正电的试探电荷从M点移到N点,静电力做负功,电势能增加,逆着电场线运动,根据正点电荷Q产生的电场特点可知EM<EN,选项D2.BD由牛顿第二定律有Eq=ma,vt图像中斜率表示加速度,由题图可知,电荷在B点时加速度最小,则B点的电场强度最小,故A错误;由题图可知,正电荷沿电场线从A点经过B点到C点,速度一直增加,静电力一直做正功,电势能减少,则有EpA>EpB>EpC,由Ep=φq可得φA>φB>φC,故C错误,B、D正确。3.BC由图可知,带电小球从P点开始,下落时静电力对其先做正功,后做负功,所以电势能先减少后增加,选项A错误。由于OM=ON,所以带电小球在N点与M点的电势能相等。因为由P到M静电力对小球做正功,电势能减少,所以小球在P点的电势能大于在M点的电势能,在P点的电势能也大于在N点的电势能,选项B正确。小球在运动过程中只有静电力和重力做功,所以只有电势能、动能和重力势能的相互转化,其中动能和重力势能之和为机械能。由于带电小球在M点和N点的电势能相等,所以在这两点的机械能也相等,选项C正确。从M点运动到N点的过程中,因为有重力作用,所以虽然M点和N点离O点距离相等,但轨迹MN不是以O为圆心的圆弧,轨迹MN不在等势面上,静电力会做功,选项D错误。4.CDP点电势比O点电势高,O点电势比M点电势高,故P点电势比M点电势高,选项A错误;相邻两等势面间电势差相等,等势面的疏密程度可以反映电场强度的大小,故P点电场强度大小比M点的小,选项B错误;根据电场强度的叠加,M点电场强度方向沿z轴正方向,选项C正确;沿x轴运动的带电粒子,沿等势面运动,电势能不变,选项D正确。5.B根据等量异种电荷的电场线分布可知,在A到B的运动过程中,电场强度先变小后变大,粒子受到的静电力先变小后变大,则加速度先变小后变大,vt图像切线的斜率先变小后变大,故A错误,B正确;沿着电场线方向电势降低,电势与位移的图像的斜率表示电场强度,电场强度先减小后增大,所以图像的斜率先减小后增大,故C错误;根据Ep=qφ,得ΔEpΔx=qΔφΔx=qE,E先减小后增大,所以E6.DEx图像与坐标轴围成的面积代表电势差,沿着电场线,电势逐渐降低,若O点的电势为零,则A点的电势为12E0d,故A错误;粒子从A到B运动时,静电力恒定不变,做匀变速直线运动,故B错误;根据W=qU及Ex图像与坐标轴围成的面积可知粒子在OA段电势能减少量大于在BC段电势能减少量,故C错误;根据动能定理可知12qE0d+qE0d=EkB0,解得EkB=3qE7.B在直线MN上,根据电场的叠加可知M、N间的电场强度方向水平向右,沿着电场线电势逐渐降低,可知P点电势高于等势面与MN交点处(A点)电势,则P点电势高于S点电势,故A错误;由于正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量,可知在N左侧电场强度不可能为零,在N右侧,设MN距离为L,根据k·2q(L+d)2=k·qd2可知,除无穷远处外,直线MN上电场强度为零的点只有一个,故C错误;由A选项分析可知,T点电势低于P点电势,则正电荷在T点的电势能低于在P点的电势能,将正试探电荷q0从T点移到P点,电势能增大,静电力做负功,故D8.D初始状态下,液滴处于静止状态时,满足Eq=mg,即Udq=43πr3·ρg,当电势差调整为2U时,若液滴的半径不变,则满足2Udq1=43πr3·ρg,可得q1=q2,A、B错误;当电势差调整为2U时,若液滴的半径变为2r,则满足2Udq2=43π(2r)3·ρg,可得9.BB、D、A'三点电势相等,在同一等势面上,由电场方向和等势面垂直且由高电势指向低电势可知,电场方向由C'指向A,由几何知识可得AC'=103cm,在△ADC'中,AC'和AD的夹角余弦值cosα=ADAC'=33,由ADcosα·E=UDA得,电场强度E=103V/m,故A错误,B正确;由几何知识可得AC=102cm,AC'与AC的夹角余弦值cosθ=ACAC'=63,由ACcosθ·E=UCA=φCφA可得φC=2V,电子电荷量为e,电子在C点的电势能Ep=eφC=2eV,故C错误10.答案(1)q均为正点电荷(2)(133)解析(1)场源为位于A、B、C三点的点电荷,场中(M点和N点)电场强度满足叠加原理。①M点处的电场强度方向竖直向下,易知C点处电荷为正点电荷,A、B点处电荷为等量同号点电荷(电荷量的绝对值均为q)。②N点处的电场强度方向竖直向上,可把此处电场分解为BC方向分量(由B、C点处点电荷决定)和AN方向分量(由A点处点电荷决定),易知A、B点处均为正电荷,且qB=q。(2)设a为等边三角形ABC的边长,将N点处电场强度分解,BC方向的分量E1=kAN方向的分量E2=kq且E2E1=tan联立解得qC=(133)q11.答案(1