专题强化训练(七)　带电粒子(或带电体)在电场中运动的综合问题-【赢在微点】2024高考物理大一轮复习顶层设计核心微练word（老高考）

专题强化训练(七)　带电粒子(或带电体)在电场中运动的综合问题 A组·基础巩固题 1.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(不计重力及粒子间的相互作用),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　粒子在两板之间的运动时间均为T,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=a+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+a=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,C项正确。 答案　C 2.宇宙飞船动力装置的工作原理与下列情景相似:如图,光滑地面上有一质量为M的绝缘小车,小车两端分别固定带等量异种电荷的竖直金属板,在小车的右板正中央开有一个小孔,两金属板间的电场可看作匀强电场,两板间电压为U。现有一质量为m、带电荷量为+q、重力不计的粒子从左板正对小孔处无初速释放。则以下判断正确的是 (　　) A.小车总保持静止状态 B.小车最后减速运动 C.粒子穿过小孔时速度为 D.粒子穿过小孔时速度为 解析　金属板间的电场方向向右,粒子所受的电场力方向向右,根据牛顿第三定律可知,小车所受的电场力方向向左,则小车将向左做匀加速运动。粒子穿过小孔后,粒子不再受电场力作用,小车也不再受电场力,将做匀速运动,故A、B两项错误;设粒子穿过小孔时速度为v1,小车此时的速度为v2。取向右方向为正方向。根据系统的动量守恒和能量守恒得0=mv1-Mv2;qU=m+M;联立解得v1=,故C项错误,D项正确。 答案　D 3.如图所示,在某一空间存在竖直向上的匀强电场,场强大小为E,在该空间的A点固定电荷量为Q的负点电荷,现有一带正电的小球以速度v从B点水平飞入电场,已知A、B两点之间的距离为r,下列关于小球运动的描述正确的是 (　　) A.若场强E=,小球一定做匀速圆周运动 B.若场强E=,小球一定做匀速直线运动 C.若场强E=k,小球一定做匀速圆周运动 D.若带正电小球满足==,小球一定做匀速圆周运动 解析　若场强为E=,则带正电的小球有qE=mg,若速度v合适,使库仑力恰好作为向心力k=m,小球才能做匀速圆周运动,A项错误;带正电的小球受到的库仑力一定随距离不断变化,小球所受合力不可能始终平衡,故小球不可能做匀速直线运动,B项错误;要使小球做匀速圆周运动,必须同时满足A解析中的两表达式,可解得==,C项错误,D项正确。 答案　D 4.如图所示,在水平方向的匀强电场中,一质量为m的带电小球用一轻绳连接恰好在竖直平面内顺时针绕O点做半径为R的圆周运动,运动轨迹上均匀地分布着A、B、C、D、F、G、H和P点,OA垂直于电场强度方向。已知小球带电荷量为q(q>0),电场强度E=(g为重力加速度),则下列说法正确的是 (　　) A.小球在A点时的速度为 B.小球运动至C点和H点时绳子拉力大小相等 C.小球运动过程中绳子的最大拉力为6mg D.小球运动过程中的最小速度为 解析　以小球为研究对象,受到重力、静电力和轻绳的拉力,重力与静电力的合力F==mg,由于小球恰好做圆周运动,所以圆周运动过程中速度的最小值出现在P点,由牛顿第二定律得mg=m,小球的最小速度vmin=vP=,D项错误;小球从P点运动到A点,由动能定理得-mgR(1-cos 45°)+qERsin 45°=m-m,解得vA=,A项错误;小球在C点时,有FC-qE=m,小球从H点运动到C点,由动能定理得qE·2R=m-m,在H点时,有FH+qE=m,所以FH<FC,故B项错误;小球运动过程中,在D点时绳子的拉力最大,小球从P点运动到D点,由动能定理得F·2R=m-m,在D点时,有FD-mg=m,解得FD=6mg,C项正确。 答案　C 5.(多选)用一条长为1 m的绝缘轻绳,悬挂一个质量为4.0×10-4 kg、电荷量为2.0×10-8 C的小球,细线的上端固定于O点。如图所示,现加一水平向右的匀强电场,平衡时绝缘绳与竖直方向的夹角为37°,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。下列说法正确的是 (　　) A.匀强电场的场强为1.5×106 N/C B.平衡时细线的拉力为5.0×10-3 N C.若撤去电场,小球回到最低点时绳上的拉力为5.6×10-3 N D.若剪断细绳,小球将做加速度为12 m/s2的匀加