第七章 链接高考7 带电粒子(或带电体)在电场中的综合问题-【创新教程】2024高考物理复习大一轮课时作业word（老教材，人教版）

链接高考7　带电粒子(或带电体)在电场中的综合问题 [基础对点练] 1．(交变电场中的直线运动)A、B两导体板平行放置，在t＝0时将电子从A板附近由静止释放(电子的重力忽略不计)．分别在A、B两板间加四种电压，它们的UAB－t图线如下列四图所示．其中可能使电子到不了B板的是(　　) 解析：B　[加A图电压，电子从A板开始向B板做匀加速直线运动，一定能到达B板，故A错误；加B图电压．电子向B板运动的v－t图象如图所示，由答图可知，在一个周期内，电子的位移为0，有可能到不了B板，故B正确；加C图和D图电压，分析可知电子在一个周期内速度的方向不变，一直向B板运动，一定能到达B板，故C、D错误．] 2．(交变电场中的偏转)如图甲为一对长度为L的平行金属板，在两板之间加上如图乙所示的电压．现沿两板的中轴线从左端向右端连续不断射入初速度为v0的相同带电粒子(重力不计)，且所有粒子均能从平行金属板的右端飞出，若粒子在两板之间的运动时间均为T，则粒子最大偏转位移与最小偏转位移的大小之比是(　　) A．1∶1　　　　　　　　 B．2∶1 C．3∶1 D．4∶1 解析：C　[设偏转电场电压不为零时，粒子在偏转电场中的加速度为a，若粒子在t＝nT时刻进入偏转电场，则竖直方向上先加速后匀速然后飞出偏转电场，此时粒子偏转位移最大，ymax＝a2＋a××＝aT2 若粒子在t＝nT＋时刻进入偏转电场，则竖直方向上先静止后加速然后飞出偏转电场，此时粒子偏转位移最小，ymin＝0＋a2＝aT2 则粒子最大偏转位移与最小偏转位移的大小之比是3∶1，故C项正确．] 3.(等效重力场)(多选)如图所示，在竖直平面内有水平向右、场强为E＝1×104 N/C的匀强电场．在匀强电场中有一根长L＝2 m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0.08 kg的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成37°角，若小球获得初速度后恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.下列说法正确的是(　　) A．小球的带电荷量q＝6×10－5 C B．小球动能的最小值为1 J C．小球在运动至圆周轨迹上的最高点时有机械能的最小值 D．小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变，且为4 J 解析：AB　[对小球进行受力分析，如图甲所示，可得mgtan 37°＝qE，解得小球的带电荷量为q＝＝6×10－5 C，选项A正确．由于重力和电场力都是恒力，所以它们的合力也是恒力，在圆周轨迹上各点中，小球在平衡位置A点(如图乙所示)时的势能(重力势能和电势能之和)最小，在平衡位置关于O点的对称点B点，小球的势能最大，由于小球总能量不变，所以在B点的动能EkB最小，对应速度vB最小，在B点，小球受到的重力和电场力的合力提供小球做圆周运动的向心力，而线的拉力恰为零，有F合＝＝ N＝1 N，而F合＝m，所以EkB＝mv＝F合L＝×1×2 J＝1 J，选项B正确．由于总能量保持不变，即Ek＋EpG＋EpE＝恒量，所以当小球在圆上最左侧的C点时，电势能EpE最大，机械能最小，C错误．小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变，大小为平衡位置的动能，由动能定理可知E＝mv＋×2L＝5 J，D错误．] 4．(电场中的功能关系)(多选)如图所示，水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，一带电金属滑块以Ek0＝30 J的初动能从斜面底端A冲上斜面，到顶端B时返回，已知滑块从A滑到B的过程中克服摩擦力做功10 J，克服重力做功24 J，则(　　) A．滑块带正电，上滑过程中电势能减小4 J B．滑块上滑过程中机械能增加4 J C．滑块上滑到斜面中点时重力势能增加12 J D．滑块返回到斜面底端时动能为15 J 解析：AC　[由动能定理知上滑过程中W电＋WG＋Wf＝ΔEk＝0－Ek0，代入数值得W电＝4 J，电场力做正功，滑块带正电，电势能减小4 J，所以A正确；由功能关系知滑块上滑过程中机械能的变化量为ΔE＝W电＋Wf＝－6 J，即机械能减小6 J，故B错误；根据题意知，滑块上滑到斜面中点时克服重力做功为12 J，即重力势能增加12 J，所以C正确；由动能定理知2Wf＝Ek－Ek0，所以滑块返回到斜面底端时动能为10 J，故D错误．] 5.(电场中的匀速圆周运动)如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的轻质绝缘细绳，一端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b.不计空气阻力，则(　　) A．小球带负电 B．电场力跟重力是一对平衡力 C．小球从a点运动到b点的过程中，电势能减小 D．运动过程中小球的机械能守恒 解析：B　[小球在竖直平面内做匀速圆周运动，