第1章 专题探究4 带电体在不同类型电场中的运动-【学霸黑白题】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册(教科版2019)

专题探究4带电体在不同类型电场中的运动 黑题专题强化练 限时：40min 题型1带电体在复合场中的运动 为轨迹的最高点，小球抛出时的动能为8J,在 1.如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与 M点的动能为6J,不计空气的阻力，则下列判 水平面夹角为0，极板间距为d,带负电的微粒 断正确的是 质量为m、带电量为g,从极板M的左边缘A 处以初速度水平射入，沿直线运动并从极 板N的右边缘B处射出，则 ( A.小球水平位移x2与x,的比为4：1 B.小球水平位移x与x,的比为2：1 C.小球落到B点时的动能为32J D.小球从M点运动到B点的过程电场力做 A.微粒到达B点时动能为2md 功为32J B.微粒的加速度大小等于gsin0 题型2带电体在组合场中的运动 4.在真空中上、下两个区域均有竖直向下的匀强 C.微粒从A点到B点的过程电势能减少mgL cos 0 电场(E,<E2),其电场线分布如图所示有一 D.两极板的电势差Uw=mg 带负电的微粒，从上边区域沿平行于电场线方 qcos 0 向以速度匀速下落，并进人下边区域（该区 2.质量为m的小球带电荷量为+q,由长为L的 域的电场足够广)，在如图所示的速度一时间 绝缘绳系住，在水平向右、场强为E的匀强电 图像中，符合粒子在电场内运动情况的是（以 场中最初静止于A点，如图所示，已知0=60°， 方向为正方向) 为了让小球在竖直平面内做完整的圆周运动， 则小球在A点的初速度大小至少为( 4五 A.2gL B.√5gL C.√8gl D./10gL 5.如图，区域I、Ⅱ有两个相邻的竖直匀强电场， 3.(2023·广东广州一一三中质检)在电场方向 方向相反，竖直虚线为电场边界，区域Ⅱ的电 水平向右的匀强电场中，一带电小球从A点 场强度是区域【的2倍.带电粒子以某一初速 竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示，小球 度从A点在纸面内垂直于左边界进入区域 运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上，M I,经过一段时间后，从区域Ⅱ右边界上的B 必修第三册·JK黑白题038 点（未画出）垂直于电场方向穿出，粒子重力 tUw 91 不计，则 0 oB 甲 乙 A.所有电子都从右侧的同一点离开电场 B.所有电子离开电场时速度都是。 A.粒子从A点运动到B点电场力一直做正功 C.t=0时刻进入电场的电子，离开电场时动能 B.A、B两点的连线与电场线垂直 最大 C.粒子在A、B两点处动能相等 时刻进入电场的电子，在两板间运动 D.粒子穿过两电场区域时间相等 D.1= 6.如图所示，竖直平面内存在着两个方向竖直向 时最大侧位移为 上的相同带状匀强电场区，电场区的高度和间 6 隔均为d,水平方向足够长，一个质量为m,电 8.(2023·四川树德中学质检)在真空中有水平 放置的两个平行、正对金属平板，板长为1，两 荷量为+q的小球以初速度。在距离电场上 板间距离为d,在两极板间加一交变电压如图 方d处水平抛出，不计空气阻力，则下列各种 乙，质量为m,电荷量为e的电子以速度v从 说法中错误的是 两极板左端中点沿水平方向连续均匀地射人 两平行板之间.若电子经过两极板间的时间相 电场区 比交变电流的周期可忽略不计，不考虑电子 间的相互作用.说法错误的是 A.小球在水平方向一直做匀速直线运动 B.小球在电场区可能做直线运动 00.1020.30.4t C.若场强大小为mg,小球经过两电场区的时 乙 间相等 A当Umt 时，所有电子都能从极板的右 D.若场强大小为2mg,小球经过两电场区的时 端射出 间相等 B当U.=2m e 一时，有电子从极板右端射出 题型3带电体在交变电场中的运动 的时间与无电子从极板右端射出的时间之 7,(多选)如图甲所示，一对平行金属板长为L, 比为1：2 两板间距为d,质量为m,电荷量为e的电子从 C.当U.>m 时，有电子能从极板的右端 平行板左侧以速度。沿两板的中线不断进入 平行板之间.两板间所加交变电压U如图乙 射出 所示，交变电压的周期T六已知所有电子 D.当Un=2m 一时，有电子从极板右端射 eP 都能穿过平行板，且最大偏距的粒子刚好从极 出的时间与无电子从极板右端射出的时间 板的边缘飞出，不计重力作用，则 ( 之比为1：（√2-1） 第一章黑白题039根据牛顿第二定律可得之g=m,联立解得4测 为初速度为零的匀加速直线运动，在连续相等的时间叫隔内位移之 比为1：3，则小球水平位移x2与x,的比为3：1，AB错误：CD.物体 A正确.B错误： 从A到M水平方向恒力做功围，=，=6J,测从A到B,W=F(1+ C小球在T时刻在竖直方向的分速度为，g? 2g7 x2)=4甲1=24J,根据能量守恒可知小球到达B点时的动能为E Eo+W=8J+24J=32J.C正确.D错提故选C. 小球从点射出时在竖直方向有分速度，故速度方向不可能水平， 4.C解析：微粒在上面的电场中匀速下落，受重力和电场力平衡，进人 C错误： 下面电场，电场力变大，根据牛顿第二定律，微粒具有向上的加速度， D=了时刻，小球竖在方向建度大小为号，运动方向向下，将能线 2 所以微粒做匀减速运动到速度为0，又返回做匀加速直线运动，进人 向下运动，不是最低点，D错误故选A, 上面的电场又做匀速直线运动，速度大小仍然等于故C正 压轴挑战 确.ABD错误故选C 5.C解析：由题意知，粒子在B点速度垂直于电场方向，所以从A到B 4.B解桥：A根据g。=)m6,粒子离开加速器时迷度为= 的过程中在竖直方向先加速后域速，故电场力先做正功后做负功， ,故入错误： 故A错误：粒子从A到B在竖直方向发生了位移，故AB的连线与电 场方向不垂直，故B错误：粒子在水平方向一直做匀速直线运动，所 R粒子平移器电场中的偏转量为，， 以在A、B两点处动能相等，故C正确：在区域I内由牛朝第二定律 得a,,离开区蚊1时由速度公式得，=0,41，在区城Ⅱ内由牛额 又1 =ma,l=l,得=4 加 故B正确： 第二定律得，-5，由速度公式得g=4h,因E,=2B,所以 C根据类平抛运动的特点和对称性，粒子在两平移器之间做匀速直 线运动的轨迹延长线分别过平行板中点，根据几何关系可知△=L, =2a12,故D错误.故选C 故C错误： 6.C解析：将小球的运动沿着水平方向和竖直方向进行分解.水平方 qloL 向不受外力，故小球在水平方向一直以速度做匀速直线运动， 几偏转位移·由A法爽可知当加速电压增大时，粒子进入 故A正确：小球在电场区时，受到竖直向下的重力和竖直向上的电场 平移器的速度增大粒子在平移器中竖直方向偏转量变小，粒子可以 力，若电场力与重力大小相等，二力平衡，小球能缴匀速直线运动，故 离开平移器，位置比原来靠下，故D错误故选B. B正确：若场强大小为吗，则电场力等于mg,在电场区小球所受的合 专题探究4带电体在不同类型电场中的运动 力为零，在无电场区小球做匀加速运动.故经过每个电场区时小球匀 速运动的速度均不等，因而小球经过每一电场区的时间不等，故C错 黑题专题强化练 误：当场强大小为2时，电场力大小等于2mg,在电场区小球所受的 1.D解析：对微粒受力分析如图由题分析 可知，微粒做匀减速直线运动，动能诚小. 合力大小等于mg,方向竖直向上，加速度大小等于g,方向竖直向上， 放A错误：由题分析可知mB=m 根据运动学公式，经过第一个无电场区d=?斯=，经过第 a=gn9,放B错误：薇粒从A点到B点的 一个电场区d=h2,=,联立解得与=2=0，接下 过程电场力做负功.电势能增加Em8· 来小球的运动重复前面的过程，即每次通过无电场区都是自由落体 。✉。放C错头：由以上分析可知粒的电势能增加量4 cos 0' 运动，每次通过电场区都是末速度为零的匀减速直线运动.因此.小 球经过两电场区的时间相等，故D正确，故选C 人A=g,得到两极板的电势差，，放D正确故选 7.BD解析：电子进入电场后做类平抛运动.不同时刻进人电场的电 2.D解析：小球做圆周运动的等效最高点与A点关于圆心对称，当小 子竖直方向分速度图像如图.根据图像的“面积”大小等于位移可 球在等效最高点且速度最小时，绳子的拉力为零，此时的合力F。= 知，各个电子在竖直方向位移不全相同，做所有电子从右侧离开电场 mg 602mg.根报牛倾第二定律得2mg m2,解得e=√2g, 的位置不全相同，故A错误： 从等效最高点到等效最低点，由动能定理可得2g·2L=2m 2m2,解得=√0gZ,放ABC错误，D正确.放选D 3.C解析：AB.将小球的运动沿水平和竖直方向正交分解，水平分运 动为初速度为零的匀加速直线运动，竖直分运动为竖直上抛运动，根 由图看出，所有电子离开电场时竖直方向分速度，=0.速度都等于 据对称性，可知小球从A到与从M到B的时间相等，而水平方向 0,故B正确：由以上分析可知，电子离开电场时的速度都相同，动能 必修第三册·JK黑白题20 都相同，故C错误，=I时刻进入电场的电子，在1=T时刻侧位 负电荷，故B错娱：C.沿着电场线电势逐渐降低，结合各等势线的电 势高低关系可知M点的电场方向沿x轴正方向，故C错误：D.M点 移大最大位移为2子（任）厂在0时链人 与V点等势均为0V,P点与N点的等势线问隔四个，而相邻等势面 的电势差为3V,则P点与M点的电势差为12V,故D正确.故 电场的电子侧位移是大为宁有宁：4（仔）】 ,联立得： 选AD. 4.C解析：A.根据电场的叠加原理，以及三个点电荷产生的电场的对 m“16故D正确故选B即 d 称性可知，M点和P点的电场强度大小相等，方向不同，故A错误： B.根据等量异种电荷等势面分布情况可知.若仅考虑B处和D处点 8.B解析：两板间电压为U时，由牛顿第二定律可得 d =ma. 电荷时，C点和M点的电势相等，将正试探电荷由C移动到M.靠 电子做类平抛运动.在水平方向上=， 近A处的正点电荷，电场力做负功，电势能增加，故B错误：C,在A 处和D处两点电荷的电场中，BC连线是一条等势线，所以将B点放 在竖直方向上)产2 置的点电荷沿BC移动，电场力一直不做功，故C正确：D.根据电势 1 联立可得，当y=2d时，即电子恰好从极板边缘飞出， 的叠加和对称性可知，M点和P点的电势相等，即P=平，故D错 误故选C 此时儿n=m el2 5.AB解析：A.根据两个固定的等量异种点电荷所形成电场的等势线 的特点可得.该图中的等势线中，正电荷在上方，负电荷在下方，从粒 1当0。<mr时，所有电子都能从极板的右端射出，A正确.不符 子运动轨迹看出，轨连向上弯曲.可知带电粒子受到了向上的力的作 合题意： 用，所以粒子带负电，故A正确：BC.粒子从a一→一→过程中，电场力 B当心2时，一个周期内有)的时间电压低于临界电国 做负功，c+d一+过程中，电场力做正功，粒子在静电场中电场力先做 负功后做正功，电势能先增大后减小，速度先减小后增大，故B正确， md2 y2 产，因此有电子从极板右端射出的时同与无电子从极板右端射出 C错误：D.由于b,d两点处于同一个等势面上，所以粒子在b,d两点 的电势能相同，粒子经过点和d点时的速度大小相同，方向不同： 的时间之比为1：1，B错误，符合题意： 故D错误.故选AB. C当儿.m 时.有部分电子能从极板的右端射出，C正确.不符 6.C解析：A.在匀强电场中，沿着同一方向，电势均匀变化，则U= 2 'a1,即Pe-9g=P0一91，从面可待中B=33V,A错误：B.BD为等势 合题意： 面，电场线与等势面垂直，因此匀强电场平行于x轴，且沿着x轴负 当U.2m 二时，一个周期内有二的时间电压低于临界电压 方向，B错误：C.根据勾股定理可知。OA间的距离d=√AB-OB2= 中，因此有电子从极板右端射出的时间与无电子从极板右端射出 md2 y2 53em,04间的电势差U=g-94=30V,因此匀强电场的电场强度 U30 的大小E= 的时间之比为1：(2-1)，D正确，不符合题意：故选B 53x10Vm=205VWm,C正确：n.由于D在 同一等势面上.将电子从D点移动到B点，电场力做功为零，D错误 第4~9节综合训练 故选C. 白题 单元达标两 7.B解析：AC,根据沿电场线方向电势逐渐降低可知，在x轴上从x= 1cm到x=3,8cm电势升高，电场方向沿负方向.从x=3,8m到x= 1.C解析：A.静电除尘的原理是使尘埃带电，在电场力作用下运动： 8em电势降低，电场方向沿正方向，则电子从1.5cm运动至60cm 故A错误：B.摩擦起电是电子从一个物体转移到另一个物体，面不 处的过程中，其所受电场力方向先沿正方向.再沿负方向，电场力先 是创造出新的电荷，故B错误：C.避雷针利用了带电导体凸起尖锐 做正功后最负功，电子先加速后藏速，速度先增大后成小，故AC错 的地方电荷密集，附近空间分布的电场强度较强的特点，故C正确： 误：B.9-x图像的斜率表示场强，x=3,8©m处切线与x轴平行，即此 D.印刷车间中，纸张间摩擦产生大量静电，空气需保持一定湿度，以 处斜率为零，电场强度为零，所以电子在此处所受电场力为零，加速 使及时导走电荷，故D错误故选C. 度为0，故B正确：D.一x图像的斜率表示场强，图像的斜率先减小 2.B解析：AB.MN为均匀带电细杆，可以把轩上的电荷看作无数个点 后增大，故x轴上1心m到8m之间的电场场强大小不处处相等，故 电荷，均匀带电细杆产生的电场即为点电荷的合电场，根据电场的叠 D错误故选B 加原理和对称性可知，a、b两点的场猫方向与细杆垂直，、d两点的 8.AD解析：A.设电源的电动势为E.电容器板间距离为d.带电粒子 场强方向与细杆不垂直，故A错误，B正确：CD.a,b两点到细杆的匣 高相同.电势相同，e,d两点到细杆的距高相同，电势相同.故CD错 的质量和电量分别为m和4，则有竖直方向y产之，水平方向和 误：故选B 3.AD解析：A.等羞等势线的密度体现场强的大小，由图可知N点的 .由牛顿第二定律知a=光联立解得y= md “2m馆粒子能打在N点 等差等势线比M点密，则N点的电场强度大小比M点的大，故A正 左侧时，y不变，x减小，其他量不变，则电源的电动势E必须增大， 确：B.沿着电场线电势逐渐降低，由图可知电场线由N指Q,则Q为 而E1<E,,所以将单刀双掷开关接2时.粒子能打在N点左侧， 参考答案与解析黑白题21