专题49 带电粒子在匀强电场中的圆周运动、能量与动量问题-【鼎力高考】2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升

2024年高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升 专题49 带电粒子在匀强电场中的圆周运动、能量与动量问题 特训目标 特训内容 目标1 带电粒子在匀强电场中的圆周运动（1T—5T） 目标2 带电粒子在匀强电场中的能量问题（6T—10T） 目标3 带电粒子在匀强电场中的动量问题（11T—15T） 【特训典例】 1、 带电粒子在匀强电场中的圆周运动 1．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，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）    A．若小球在竖直平面内绕O点恰好做完整圆周运动，则它运动过程中的最小速度 B．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到D点时机械能最大 C．若将小球在A点由静止开始释放，小球到达B点速度为 D．若剪断细线将小球在A点以大小为的速度竖直向上抛出，它将能够到达B点 2．如图所示，将一质量为m、带电荷量为+q（q>0）的小球放置于一半径为R、固定在竖直平面中的光滑绝缘圆环轨道最低点，圆环处于水平向左的匀强电场中，电场强度大小。现给小球一水平向左的初速度，小球恰能在圆环内做完整的圆周运动，则小球的初速度大小为（　　） A． B． C． D． 3．空间中有竖直向上的匀强电场，电场强度。绝缘圆形轨道竖直放置，O点是它的圆心、半径为R，A、C为圆轨道的最低点和最高点，B、D为与圆心O等高的两点，如图所示。在轨道A点放置一质量为m、带电量为+q的光滑小球。现给小球一初速度v0（v0≠0），重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A．无论v0多大，小球不会脱离轨道 B．只有，小球才不会脱离轨道 C．v0越大，小球在A、C两点对轨道的压力差也越大 D．若将小球无初速度从D点释放，小球一定会沿轨道经过C点 4．如图所示，竖直平面内相距的A、B两点（AB水平）均固定有电荷量为Q的正点电荷，半径为a的光滑绝缘细圆管（圆管的大小不计）固定在A、B两点间，其圆心O位于AB的中点，细管与AB以及AB中垂线的交点分别为C、E、D、F。一电荷量为q的带负电小球（视为质点）在圆管内沿顺时针方向运动，以大小为（g为重力加速度大小）的速度通过D点时，小球恰好对细管无压力。静电力常量为k，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）。 A．小球通过C、E两点时的合力相同 B．小球通过F点时的速率为 C．小球的质量为 D．小球在C点的电势能等于其在E点的电势能 5．用轻绳拴着一个质量为m、带正电的小球在竖直面内绕O点做圆周运动，竖直面内加有竖直向下的匀强电场，电场强度为E，如图甲所示，不计一切阻力，小球运动到最高点时的动能Ek与绳中张力F间的关系如图乙所示，当地的重力加速度为g，则（　　） A．小球所带电荷量为 B．轻绳的长度为 C．小球在最高点时的最小速度为 D．小球在最低点时的最小速度为 2、 带电粒子在匀强电场中的能量问题 6．如图所示，质量分别为和的两个小球A、B，带有等量异种电荷（A球带负电），通过绝缘轻弹簧相连接，置于光滑绝缘的水平面上。突然加一水平向右的匀强电场，两小球A、B将由静止开始运动，在以后的运动过程中，对A、B和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是（设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度）（    ） A．由于两个小球所受电场力等大反向，故系统机械能守恒 B．当弹簧长度达到最大值时，系统电势能最大 C．由于电场力对A、B两球做功为零，故两小球电势能总和始终不变 D．当小球所受电场力与弹簧的弹力大小相等时，两小球电势能总和一定比初始时小 7．如图所示，水平向右的匀强电场，质量分别为、的小球A、固定在直角形轻质绝缘轻杆两端，顶点处有固定的光滑转动轴，，球带电量为，球不带电，重力加速度为，此装置从图示位置静止释放后的转动过程中，下列说法中正确的是（　　） A．球、球和杆组成的系统机械能守恒 B．小球的最大速度为 C．转动过程中电场力不可能做正功 D．球达到点正下方时机械能最大 8．A、B两物体质量均为m，其中A带正电，电荷量为，B不带电，通过劲度系数为k的绝缘竖直轻质弹簧相连放在水平面上，如图所示，开始时A、B都处于静止状态。现在施加竖直向上的匀强电场，电场强度，式中g为重力加速度，若不计空气阻力，不考虑A物体电荷量的变化，则以下判断正确的是（　　）    A．刚施加电场的瞬间，A的加速度大小为2g B．从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中，A物体速度大小一直增大 C．从施加电场开始到B刚要离开地面的过程中，A物体的机械能增加量始终等于A物体电势能的减少量 D．B刚要离开地面时，A的速度大小为 9．如图1所示，在与竖直