第八章 小专题(十一) 带电粒子(带电体)在电场中的力电综合问题-2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮课时巩固word （新教材，鲁科版，福建专用）

小专题(十一)　带电粒子(带电体)在电场中的力电综合问题 1.(鲁科版必修第三册第58页第10题改编)(多选)如图所示为匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像。当t=0时,在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子,设带电粒子只受电场力的作用,则下列说法中正确的是(　CD　) A.带电粒子将始终向同一个方向运动 B.2 s末带电粒子回到原出发点 C.3 s末带电粒子的速度为零 D.0～3 s内,电场力做的总功为零 解析:设第1 s内粒子的加速度为a1,第2 s内的加速度为a2,由a=可知,a2=2a1,假设粒子第1 s内向负方向运动,1.5 s末粒子的速度为零,然后向正方向运动,至3 s末回到原出发点,粒子的速度为0,由动能定理可知,此过程中电场力做功为零,综上所述,可知C、D正确。 2.(多选)如图所示,M、N两导体板平行放置,在t=0时将电子从M板附近由静止释放(电子所受的重力忽略不计)。若分别在M、N两板间加下列选项所示的四种周期性变化的电压(各选项仅展示了一个周期内的电压),则其中一定能使电子打到N板的是(　CD　) 解析:加A项电压时,电子最初受到向右的电场力,开始向N板运动,电子先做加速度减小的加速运动,然后做加速度增大的减速运动,2t0时刻速度为零,再向M板先加速、后减速运动至初始位置,且到初始位置时速度变为零,如此在M、N间往复运动,电子有可能打不到N板,A错误;加B项电压时,电子向N板先匀加速运动再匀减速运动,2t0时刻速度为零,再向M板先加速、后减速运动至初始位置,且到初始位置时速度变为零,如此在M、N间往复运动,电子有可能打不到N板,B错误;加C项电压时,电子向N板先加速再减速运动至速度为零,周而复始,一直向N板运动,一定能到达N板,C正确;加D项电压时,电子在一个周期内速度的方向不变,一直向N板运动,一定能到达N板,D正确。 3.(多选)如图甲所示,平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),两板间距离足够大,当两板间加上如图乙所示的交变电压后,图中反映电子的速度v、位移s和加速度a三个物理量随时间t的变化规律可能正确的是(　BC　) 解析:分析电子在一个周期内的运动情况,0～时间内,因N板电势高,则电子从静止开始向N板做匀加速直线运动;时间内,沿原方向做匀减速直线运动,时刻速度减为零;时间内,向M板做匀加速直线运动;～T时间内向M板做匀减速直线运动,T时刻速度减为零,接着重复这种运动。根据匀变速直线运动的vt图像是倾斜的直线可知,B图符合电子的运动情况,故B正确,D错误;电子做匀变速直线运动时,st图像应是抛物线,故A错误;根据电子的运动情况,匀加速运动和匀减速运动交替变化,而匀变速运动的加速度不变,at图像应平行于横轴,故C正确。 4.(2021·河南郑州测试)(多选)如图所示,在地面上方的水平匀强电场中,一个质量为m、电荷量为+q的小球,系在一根长为l的绝缘细线一端,可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。AB为圆周的水平直径,CD为竖直直径。已知重力加速度为g,电场强度为,下列说法正确的是(　BD　) A.若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则它运动的最小速度为 B.若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则小球运动到B点时的机械能最大 C.若将小球在A点由静止开始释放,它将在ACBD圆弧上往复运动 D.若去掉细线,将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出,它将能够到达B点 解析:由于电场强度E=,故有mg=qE,则等效最高点在AD圆弧中点,重力和电场力的合力为mg,根据圆周运动公式有mg=m,小球在等效最高点的最小速度为v=,故A错误;除重力和弹力外,其他力做功等于机械能的增加量,若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则小球运动到B点时,电场力做正功最多,故到B点时的机械能最大,故B正确;小球所受合力方向与电场方向夹角为45°斜向下,故若将小球在A点由静止开始释放,它将沿合力方向做匀加速直线运动,故C错误;若去掉细线,将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出,小球在竖直方向做竖直上抛运动,加速度为-g,水平方向做匀加速运动,加速度为g,当竖直方向上的位移为0时,运动的时间为t===2,水平位移s=gt2=2l,则小球能运动到B点,故D正确。 5.(2021·安徽合肥一模)如图,在竖直向下的匀强电场(E=)中,一质量为m、带电荷量为-q(q>0)的小球,用长为R的轻绳悬挂于O点,让小球在竖直平面内做圆周运动,其中A、B分别是圆周上的最高点和最低点,若要完成完整的圆周运动,到达B点的速度至少为vB=　　　, 小球由A运动到B的过程中,绳子拉力逐渐　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)。  解析:重力与电场力合力的大小为F=qE-mg=2mg,方向是竖直向上的,所以A点相当于圆周运动中的等效最低点,B点相当于圆周