专题强化训练(十三) 带电粒子在电场中的力、电综合问题-【赢在微点】2024高考物理大一轮复习顶层设计核心微练word（新教材新高考）

专题强化训练(十三)　带电粒子在电场中的力、电综合问题 一、单项选择题 1.如图所示,一带电油滴在匀强电场中运动,其轨迹在竖直平面内,且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。根据以上信息可以 (　　) A.判断电荷的电性 B.判断电场的方向 C.比较P、Q两点电势的高低 D.比较油滴在P、Q两点的电势能大小 解析　根据油滴轨迹的弯曲方向和对称性可知,带电油滴受到的合力一定竖直向上,可知电场力竖直向上,由于电场方向未知,所以不能判断电性,A项错误;油滴的电性未知,则不能判断电场的方向,B项错误;电场的方向不能判断,则不能比较P、Q两点电势的高低,C项错误;因电场力竖直向上,油滴由P到Q的过程中,电场力对油滴做正功,故其电势能减小,油滴在Q点的电势能比它在P点的小,D项正确。 答案　D 2.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点时的速度大小为 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 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项解析中的两表达式,可解得==,C项错误,D项正确。 答案　D 二、多项选择题 4.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 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mgtan θ=qE,解得E=,A项正确;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=,B项正确;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,C项错误;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,D项错误。 答案　AB 5.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