第九章 微专题27 带电粒子的力、电综合问题（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

微专题27　带电粒子的力、电综合问题 1．如图甲所示，两极板间加上如图乙所示的交变电压．开始A板的电势比B板高，此时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动．设电子在运动中不与极板发生碰撞，向A板运动时的速度方向为正方向，则下列图像中能正确反映电子速度变化规律的是(其中C、D两项中的图线按正弦函数规律变化)(　　) A　解析：电子在交变电场中所受电场力大小恒定，加速度大小不变，故C、D两项错误；从0时刻开始，电子向A板做匀加速直线运动， T后电场力反向，电子向A板做匀减速直线运动，直到t＝T时刻速度变为零．之后重复上述运动，A项正确，B项错误． 2. (2019·天津卷)如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程(　　) A．动能增加mv2 B．机械能增加2mv2 C．重力势能增加mv2 D．电势能增加2mv2 B　解析：动能变化量ΔEk＝m(2v)2－mv2＝mv2，A错误；重力和静电力做功，机械能增加量等于电势能减少量．带电小球在水平方向做向左的匀加速直线运动，由运动学公式得(2v)2－0＝2x，则电势能减少量等于静电力做的功ΔEp电＝W电＝qEx＝2mv2，B正确，D错误；在竖直方向做匀减速到零的运动，由－v2＝－2gh，得重力势能增加量ΔEp重＝mgh＝mv2，C错误． 3．(多选)(2021·四川乐山调研)如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球．小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g.下列说法正确的是(　　) A．匀强电场的电场强度E＝ B．小球动能的最小值为Ek＝ C．小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小 D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大 AB　解析：小球静止时悬线与竖直方向成θ角，对小球受力分析，小球受重力、拉力和电场力，三力平衡，根据平衡条件，有：mg tan θ＝qE，解得E＝ ，选项A正确； 小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点A速度最小，根据牛顿第二定律，有：＝m，则最小动能Ek＝ mv2＝，选项B正确；小球的机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端点时机械能最小，选项C错误；小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，电场力先做正功，后做负功，再做正功，则其电势能先减小后增大，再减小，选项D错误． 4．如图甲所示，A、B为两块相距很近的平行金属板，A、B间电压为UAB＝－U0，紧贴A板有一电子源，不停地飘出质量为m，电荷量为e的电子(初速度可视为0).在B板右侧两块平行金属板M、N间加有如图乙所示的电压，电压变化的周期T＝L ，板间中线与电子源在同一水平线上．已知金属板M、N间距为d，极板长为L，距偏转极板右边缘s处有荧光屏，求： (1)电子进入偏转极板时的速度； (2) 时刻沿中线射入偏转极板间的电子刚射出偏转极板时与板间中线的距离(未与极板接触). 答案：(1) 　(2)0 解析：(1)设电子进入偏转极板时的速度为v， 由动能定理有eU0＝mv2， 解得v＝. (2)由题意知，电子穿过偏转极板所需时间为 t＝＝L ＝T， 故在时刻沿中线射入偏转极板间的电子在电场方向上先加速再减速，然后反向加速再减速，各段位移大小相等，电子沿板间中线射出偏转极板，故与板间中线的距离为0. 5．(2021·重庆巴蜀中学模拟)如图所示，水平地面上方分布着水平向右的匀强电场，有一个圆弧形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中．圆心与管口在同一水平线上，管的半径为R，下端管口切线水平，离水平地面的距离为h，有一质量为m的带正电(＋q)小球从管的上端口A由静止释放，小球与管间摩擦不计，小球从下端管口飞出时，对管壁压力为4mg，求： (1)小球运动到管口B时的速度大小； (2)匀强电场的场强； (3)若R＝0.3 m，h＝5.0 m，小球着地点与管的下端口B的水平距离．(g取10 m/s2) 答案：(1) 　(2) 　(3)5.5 m 解析：(1)小球从下端管口飞出时，根据牛顿第二定律有 N－mg＝m， 且支持力N＝N′＝4mg， 联立解得vB＝. (2)小球从A运动到管口B的过程中，只有重力和静电力做功，根据动能定理得 mgR＋qER＝mv－0， 解得E＝. (3)小球离开管口B后，水平方向做匀加速直线运动，竖直方向做自由落体运动，有 h＝gt2， 解得t＝1 s， 水平方向qE＝ma， 解得a＝0.5g， 水平距离x＝