2025高考物理步步高同步练习必修3练透第十章　静电场中的能量专题强化练5　带电粒子在交变电场中的运动

2025高考物理步步高同步练习必修3练透第十章静电场中的能量专题强化练5带电粒子在交变电场中的运动1.(多选)带正电的微粒放在电场中，电场强度的大小和方向随时间变化的规律如图所示．带电微粒只在静电力的作用下由静止开始运动，则下列说法中正确的是()A．微粒在0～1s内的加速度与1～2s内的加速度相同B．微粒将沿着一条直线运动C．微粒将做往返运动D．微粒在第1s内的位移与第3s内的位移相同2.在空间有正方向为水平向右，电场强度按如图所示变化的电场，位于电场中A点的电子在t＝0.5s时由静止释放，运动过程中只受静电力作用．在t＝1s时，电子离开A点的距离大小为l，那么在t＝3s时，电子将处在()A．A点右方3l处 B．A点左方l处C．A点左方3l处 D．A点3．(多选)(2021·玉溪市江川区高二期末)如图甲所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔，右极板电势随时间变化的规律如图乙所示，电子原来静止在左极板小孔处，不计电子的重力，下列说法正确的是()A．若t＝0时刻释放电子，电子始终向右运动，直到打到右极板上B．若t＝0时刻释放电子，电子可能在两板间做往返运动C．若t＝eq\f(T,4)时刻释放电子，电子可能在两板间做往返运动，也可能打到右极板上D．若t＝eq\f(3T,8)时刻释放电子，电子必然回到左极板4.(2021·杭州二中期中)如图(a)所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处，若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上，则t0可能属于的时间段是()A．0<t0<eq\f(T,4) B.eq\f(T,2)<t0<eq\f(3T,4)C.eq\f(3T,4)<t0<T D．T<t0<eq\f(9T,8)5．(多选)如图(a)所示，A、B表示真空中水平放置的间距为d的平行金属板，板长为L，两板加电压后板间电场可视为匀强电场，现在A、B两板间加上如图(b)所示的周期性的交变电压，在t＝eq\f(T,4)时，恰有一质量为m、电荷量为q的粒子在板间中央沿水平方向以速度v0射入电场，忽略粒子重力，下列关于粒子运动状态的表述正确的是()A．粒子在垂直于板的方向的分运动不可能是单向运动B．粒子在垂直于板的方向的分运动可能是往复运动C．粒子不可能沿与板平行的方向飞出D．只要电压周期T和v0的值同时满足一定条件，粒子可以沿与板平行的方向飞出6．(2021·扬州中学期中)如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，电容器板长和板间距离均为L＝10cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L＝10cm，在电容器两极板间接一交变电压，上、下两极板间的电势差随时间变化的图像如图乙所示．每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电压是不变的，不计电子重力，求：(1)在t＝0.06s时刻，电子打在荧光屏上的何处？(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长？7．(多选)如图甲所示，在A、B两极板间加上如图乙所示的交变电压，A板接地，一质量为m、电荷量为q的电子在t＝eq\f(T,4)时刻进入两极板，仅在静电力作用下，由静止开始运动，恰好能到达B板，则()A．A、B两板间的距离为eq\r(\f(qU0T2,16m))B．电子在两板间的最大速度为eq\r(\f(qU0,m))C．电子在两板间做匀加速直线运动8．如图甲所示，在xOy坐标系中，两平行金属板AB、OD水平放置，OD与x轴重合，板的左端与原点O重合，板长L＝2m，板间距离d＝1m，紧靠极板右侧有一荧光屏．两金属板间电压UAO随时间的变化规律如图乙所示，变化周期为T＝2×10－3s，U0＝1×103V，一带正电的粒子从左上角A点，以平行于AB边v0＝1000m/s的速度射入板间，粒子电荷量为q＝1×10－5C，质量m＝1×10－7kg.不计粒子所受重力．求：(1)粒子在板间运动的时间；(2)粒子打到荧光屏上的纵坐标的范围；(3)粒子打到荧光屏上时的动能．9．(多选)(2021·德阳市期末)如图甲所示，两平行极板P、Q的极板长度和板间距离均为l，位于极板左侧的粒子源沿两板的中轴线向右连续发射质量为m、电荷量为＋q、速度相同、重力不计的带电粒子．在0～3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极板边缘的影响)．已知t＝0时刻进入两板间的带电粒子恰好在2t0时刻经极板边缘射出．不考虑粒子间相互影响，则下列说法正确的是()A．该粒子在平行板间不是一直做曲线运动B．该粒子在平行板间偏转时的加速度a＝eq\f(l,2t02)C．两平行板间所加电压大小为eq\f(3ml2,qt02)D．若t＝eq\f(t0,2)时刻进入两板间的带电粒子，也恰好经极板边缘射出，则两板间所加电压大小应为eq\f(2ml2,3qt02)专题强化练6带电粒子在重力场与电场中的运动1.(2021·龙岩市新罗区高二学业考试)如图所示，某一空间为真空，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动．那么()A．微粒只能带正电荷B．微粒一定做匀减速直线运动C．仅改变初速度的方向微粒仍做直线运动D．运动中微粒电势能保持不变2.(多选)如图所示，真空环境下，三个质量相同、带电荷量分别为＋q、－q和0的小液滴a、b、c，从竖直放置的两板中间上方由静止释放，最后从两板间穿过，小液滴a、b、c的运动轨迹如图所示，则在穿过极板的过程中，下列说法正确的是()A．静电力对液滴a、b做的功相等B．三者动能的增量相同C．液滴a与液滴b电势能的变化量相等D．重力对液滴c做的功最多3.(多选)(2021·淮南市高二期中)如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异种电荷．一带电微粒水平射入板间，在重力和静电力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么()A．若微粒带正电荷，则A板带负电荷B．微粒从M点运动到N点电势能增加C．微粒从M点运动到N点动能减少D．微粒从M点运动到N点机械能增加4.(多选)(2021·南阳市卧龙区高二月考)如图所示，用绝缘细线拴一带负电小球，在竖直平面内做圆周运动，匀强电场方向竖直向下，则()A．小球可能做匀速圆周运动B．当小球运动到最高点a时，线的张力一定最小C．当小球运动到最高点a时，小球的电势能一定最小D．当小球运动到最低点b时，小球的速度一定最大5.(多选)两个共轴的半圆柱形电极间的缝隙中存在一沿半径方向的电场，如图所示，带正电的粒子(不计重力)流由电场区域边缘的M点射入电场，沿图中所示的半圆形轨道通过电场并从另一边缘的N点射出，由此可知()A．若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的质量一定相等B．若入射粒子的电荷量相等，则出射粒子的动能一定相等C．若入射粒子的比荷相等，则出射粒子的速率一定相等D．若入射粒子的比荷相等，则出射粒子的动能一定相等6.一带正电的小球质量为m、电荷量为q，将小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，电场强度E＝eq\f(mg,q).不计空气阻力，重力加速度为g，则小球()A．做直线运动 B．机械能先增加后减少C．加速度大小为2g D．速率先减少后增大7.如图所示，内表面光滑且绝缘的半径为1.2m的圆形轨道处于竖直平面内，竖直向下的匀强电场的电场强度大小为3×106V/m.有一质量为0.12kg、带负电的小球，电荷量大小为1.6×10－6C，小球在圆轨道内壁做圆周运动，当运动到最低点A时，小球与轨道间压力恰好为零，g取10m/s2，求：(1)小球在A点时的速度大小；(2)小球运动到最高点B时对轨道的压力大小．8．在地面附近存在一个有界匀强电场，边界将空间分成上、下两个区域Ⅰ、Ⅱ，在区域Ⅱ中有竖直向上的匀强电场，在区域Ⅰ中离边界某一高度处由静止释放一个质量为m的带电小球A，如图甲所示，小球运动的v－t图像如图乙所示，不计空气阻力，则()A．小球受到的重力与静电力大小之比为4∶5B．t＝5s时，小球经过边界MNC．在0～5s过程中，重力做的功大于克服静电力做的功D．在1～4s过程中小球机械能先减小后增大9.(多选)在水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB＝2BC，如图所示．重力加速度为g，由此可知()A．静电力为3mgB．小球带正电C．小球从A到B与从B到C的运动时间相等D．小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等10.如图所示，质量m＝2.0×10－4kg、电荷量q＝1.0×10－6C的带正电的微粒静止在空间范围足够大、电场强度为E的匀强电场中，取g＝10m/s2.(1)求匀强电场的电场强度E的大小和方向；(2)在t＝0时刻，电场强度大小突然变为E0＝4.0×103N/C，方向不变．求在0.20s时间内静电力做的功；(3)在(2)的情况下，t＝0.20s时刻突然撤掉电场，求带电微粒回到出发点时的动能．11.(2022·成都实外高二阶段练习)如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为L＝0.4m的绝缘细线把质量为m＝0.4kg、电荷量为q＝＋2C的金属小球悬挂在O点，小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角为θ＝37°，已知A、C两点分别为细线悬挂小球的水平位置和竖直位置，求：(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)匀强电场的电场强度大小；(2)如果要使小球能绕O点做完整的圆周运动，则小球在A点时沿垂直于OA方向运动的初速度最少为多少？(结果可用根号表示)章末检测试卷(二)(满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)1．下列是某同学对电场中的概念、公式的理解，其中正确的是()A．根据电场强度的定义式E＝eq\f(F,q)，电场中某点的电场强度和试探电荷的电荷量成反比B．根据电容的定义式C＝eq\f(Q,U)，电容器的电容与所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比C则A、B两点的电势差为1V2.(2021·黄冈中学月考)超级电容的容量比通常的电容器大得多，其主要优点是高功率脉冲应用和瞬时功率保持，具有广泛的应用前景．如图所示，某超级电容器标有“2.7V,100F”，将该电容器接在1.5V干电池的两端，则电路稳定后该电容器的负极板上所带电荷量为()A．－150C B．－75CC．－270C D．－135C3.(2021·衡水中学期中)如图所示，将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧，两球在空间形成了稳定的静电场，实线为电场线，虚线为等差等势线．A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则()A．A点和B点的电势相同B．正电荷从A点移至B点，静电力做正功C．C点和D点的电场强度相同D．负电荷从C点移至D点，电势能增大4.(2021·驻马店市驿城区月考)如图所示，MN是一负点电荷产生的电场中的一条电场线，一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示．下列结论正确的是()A．带电粒子在a点时具有的电势能大于在b点时具有的电势能B．负点电荷一定位于M点左侧C．带电粒子从a到b过程中动能逐渐减小D．带电粒子在a点的加速度大于在b点的加速度5.(2021·湖南高二期中)如图所示，空间存在足够大的水平方向的匀强电场，绝缘的曲面轨道处于匀强电场中，曲面上有一带电金属块在力F的作用下沿曲面向上移动．已知金属块在向上移动的过程中，力F做功40J，金属块克服静电力做功10J，金属块克服摩擦力做功20J，重力势能改变了30J，则()A．电场方向水平向左B．电场方向水平向右C．在此过程中金属块电势能减少20JD．在此过程中金属块机械能增加10J6.(2021·重庆八中月考)如图所示，从F处释放一个无初速度的电子(重力不计)．电子向B板方向运动，下列说法错误的是(设电源电压均恒为U)()A．电子到达B板时的动能是eUB．电子从B板到达C板动能变化量为零C．电子到达D板时动能是3eUD．电子在A板和D板之间做往返运动7.如图所示，三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10V、20V、30V，实线是一带电粒子(仅在静电力作用下)在该区域内的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，下列说法正确的是()A．粒子在三点的电势能大小关系为Epc<Epa<EpbB．粒子在三点所受的静电力不相等C．粒子必先过a，再到b，然后到cD．粒子在三点所具有的动能大小关系为Ekc<Eka<Ekb8.(2021·信阳市师河区高二月考)如图所示，匀强电场中三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，∠ABC＝∠CAB＝30°，BC＝2eq\r(3)m，已知电场线平行于△ABC所在的平面，一个电荷量为q＝－2×10－6C的点电荷由A移到B的过程中，电势能增加了1.2×10－5J，由B移到C的过程中静电力做功6×10－6J，下列说法正确的是()A．B、C两点的电势差UBC＝3VB．A点的电势低于B点的电势C．负电荷由C点移到A点的过程中，电势能增加D．该电场的电场强度大小为1V/m二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)9.(2021·林州一中高二月考)x轴与电场中的某条电场线重合，x轴正方向上各点电势随x坐标变化的关系如图所示，0～x2段为曲线，x2～x4段为直线．一带负电粒子只在静电力作用下沿x轴正方向由O点运动至x4位置，则()A．x1处电场强度最大B．x2～x4段是匀强电场C．粒子在0～x2段做匀变速运动，x2～x4段做匀速直线运动D．x1处粒子电势能最小，x2～x4段粒子的动能随x均匀减小10.(2022·浙江6月选考改编)如图所示，带等量异种电荷的两正对平行金属板M、N间存在匀强电场，板长为L(不考虑边界效应)．t＝0时刻，M板中点处的粒子源发射两个速度大小为v0的相同粒子，垂直M板向右的粒子，到达N板时速度大小为eq\r(2)v0；平行M板向下的粒子，刚好从N板下端射出．不计重力和粒子间的相互作用，则()A．M板电势高于N板电势B．两个粒子的电势能都减小C．粒子在两板间的加速度为a＝eq\f(2v02,L)D．粒子从N板下端射出的时间t＝eq\f(\r(2)－1L,2v0)11．(2021·广州一中月考)两个等量正点电荷固定于光滑绝缘水平面上，其连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示．一个带电荷量为＋2×10－7C、质量为0.1kg的小物块(可视为质点)从C点静止释放．其运动的v－t图像如图乙所示，其中B点处为整条图线切线(图中标出了该切线)斜率最大的位置，则下列说法正确的是()A．由C到A的过程中小物块的电势能一直在增大B．B点为中垂线上电场强度最大的点，电场强度大小为1×104V/mC．由C点到A点电势逐渐降低D．A、B两点间的电势差UAB＝500V12.(2021·南通中学月考)如图所示为造纸公司用于监控绝缘纸张厚度的简易装置示意图，其中A、B为平行板电容器的两个极板，上下极板位置均固定，且分别接在恒压电源的两极上，A板接负极，已知绝缘纸张的厚度越大，相对介电常数越大．下列说法正确的是()A．当流水线上通过的产品厚度增大时，平行板电容器的电容增大B．当灵敏电流计有从b流向a的电流时，说明绝缘纸张变厚C．当绝缘纸张厚度变薄时，两板间电场强度变大D．增大恒压电源的电压值，可提高监控装置的灵敏度三、非选择题(本题共5小题，共52分)13．(10分)(2019·北京卷)电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用．对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同．(1)请在图甲中画出上述u－q图像．类比直线运动中由v－t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep＝_________________________________________.(2)在如图乙所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源(忽略内阻)．通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q－t曲线如图丙中①②所示．a．①②两条曲线不同是________(选填“E”或“R”)的改变造成的；b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电．依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径．_____________________________________________________________________.(3)设想使用理想的“恒流源”替换(2)中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加．请思考使用“恒流源”和(2)中电源对电容器的充电过程，填写下表(选填“增大”“减小”或“不变”)．“恒流源”(2)中电源电源两端电压通过电源的电流14.(8分)(2022·广西南宁三中高二开学考试)如图所示，光滑绝缘斜面倾角为37°，一带有正电的小物块质量为m、电荷量为q，置于斜面上．当沿水平方向加如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度大小变为原来的eq\f(1,2)，方向不变，重力加速度为g，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)原来的电场强度大小；(2)电场强度变为原来的eq\f(1,2)后，