带电粒子在电场中的运动 专项训练 -2027届高考物理一轮复习
2026-10-24
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内容正文:
带电粒子在电场中的运动
知识点一:带电粒子在电场中的直线运动
一、单选题
1.如图所示,两微粒a、b分别静止于平行板电容器的上、下极板附近且非常靠近极板,其所带电荷量大小相等、符号相反,a、b的质量之比为。现同时释放a、b,它们由静止开始运动,在随后的t时刻,a、b同时经过虚线所在水平面。a、b间的相互作用和重力可忽略,则虚线到a、b的初始位置的距离之比为( )
A. B. C. D.
2.如图所示,两平行金属板的电势差为,一电子从点沿垂直于极板的方向射出,最远到达点,然后返回。若仅将右金属板右移一小段距离,则电子将最远到达( )
A.点左侧 B.点 C.点右侧 D.右金属板
3.如图所示,一带电微粒在重力和水平匀强电场对它的电场力作用下,从静止开始由a到b做直线运动,ab连线与竖直方向所夹的锐角为θ=45°,则( )
A.此微粒带负电 B.合外力对微粒做正功
C.微粒可能做匀速直线运动 D.微粒的电势能增加
二、多选题
4.如图甲所示,、是一条电场线上的两个点,质量为、电荷量为的粒子仅在电场力的作用下沿电场线由向运动,初速度为,刚好能到达点。粒子运动的图像如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.点电势低于点电势
B.、两点间的电势差
C.点电场强度等于点电场强度
D.粒子在点的电势能大于在点的电势能
5.如图所示,为匀强电场的等势面。一电荷量为的粒子(重力不计)在恒定拉力及电场力的作用下沿直线由匀速运动到,该过程中拉力做了的正功。已知和间夹角为,长为,则( )
A.匀强电场的电场强度大小为
B.A、C两点间的电势差为
C.粒子由A运动到C的过程中,电势能增加了
D.若要使粒子由C向A做匀速直线运动,则拉力必须反向
《带电粒子在电场中的直线运动》参考答案
题号
1
2
3
4
5
答案
D
C
B
BC
AC
1.D
【详解】微粒、在平行板间均受恒定电场力作用,初速度为零,做匀加速直线运动。设极板间电场强度大小为,微粒所带电荷量大小为,微粒、的质量分别为、,加速度大小分别为、。由题意有,根据牛顿第二定律有,
联立解得
两微粒运动时间均为,根据匀变速直线运动位移公式有,
因此
故选D。
2.C
【详解】设O点到A点电势差为,电子电荷量大小为e。原来过程,由动能定理
仅将右极板右移,极板间电势差U不变,但极板间距d变大,电场强度减小
假设电子仍然只到达A点,那么O到A之间电势差
E变小,,则电场力做功的绝对值变小,电子的初动能没有全部消耗完,电子还可以继续向右运动,因此最远到达A点右侧。
故选C。
3.B
【详解】A.微粒从静止开始沿做直线运动,说明它所受的合外力方向必沿方向、由指向,合外力与竖直方向的夹角为。
微粒受竖直向下的重力和水平方向的电场力,二者的合力沿方向,由几何关系得
且电场力方向水平向右;由于电场方向也水平向右,故微粒带正电,故A错误;
B.合外力方向与微粒从到的运动方向相同,合外力对微粒做正功,故B正确;
C.由上述分析可知合外力大小为,不为零,微粒做匀加速直线运动,故C错误;
D.电场力方向与微粒位移方向的夹角为锐角,电场力做正功,微粒的电势能减少,故D错误。
故选B。
4.BC
【详解】A.粒子仅在电场力的作用下以初速度沿电场线由A向B运动,刚好能到达B点,所以电场力方向从B指向A;又因为粒子带负电,受力方向与电场强度方向相反,所以该电场的电场线方向从A指向B,根据沿着电场线方向电势降低,可知A点电势高于B点电势,故A错误;
B.对粒子从A到B运动过程列动能定理方程,有
解得A、B两点间的电势差为,故B正确;
C.从图像可知,粒子由A向B运动过程做匀减速直线运动,故加速度恒定,由牛顿第二定律可知
粒子受到的电场力恒定,该电场的电场强度也恒定,即A点电场强度等于B点电场强度,故C正确;
D.根据电场力做功和电势能变化间的关系可知,因为粒子从A到B运动过程电场力做负功,电势能增加,所以粒子在A点的电势能小于在B点的电势能,故D错误。
故选BC。
5.AC
【详解】A.由于电场线与等势面垂直,则沿电场线方向距离为,由动能定理得
得电场强度大小为,故A正确;
B.根据匀强电场中电场强度与电势差的关系可得A、C两点间的电势差为,故B错误;
C. 小球A到C电场做的功为,则电势能增加,故C正确;
D.小球在匀强电场中受到的电场力恒定不变,根据平衡条件,由C到A,拉力方向不变,故D错误。
故选AC。
知识点二:带电粒子在电场中的曲线及圆周运动
一、单选题
1.喷墨打印机偏转电场的原理如图所示。电荷量为的墨滴以初速度垂直射入极板长、间距、电压的匀强偏转电场,离开电场后打在打印纸上(不计重力)。下列说法正确的是( )
A.仅增大墨滴所带电荷量,墨滴打在纸上的偏移量增大
B.仅减小墨滴的入射速度,墨滴在电场中运动的时间变长,但仍能射出偏转电场打在打印纸上
C.仅增大偏转电压,墨滴离开电场时速度偏转角的正切值不变
D.仅增大偏转极板的间距,其他条件不变,墨滴打在纸上的偏移量增大
二、多选题
2.如图所示,带电量之比为的带电粒子A、B,先后以相同的速度从同一点水平射入平行板电容器中,不计重力,带电粒子偏转后打在同一极板上,水平飞行距离之比,则( )
A.粒子A、B的质量之比为
B.粒子A、B的质量之比为
C.粒子A、B在电场中飞行的时间之比为
D.粒子A、B在电场中飞行的时间之比为
3.真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中,若将一个质量为、带正电的小球由静止释放,运动中小球的加速度与竖直方向夹角为。现将该小球从电场中A点以初速度竖直向上抛出,经过最高点B后回到与A在同一水平线上的C点,已知,,则( )
A.小球所受的电场力为 B.小球在最高点B的动能为
C.小球在C点的机械能比在A点多 D.小球在C点的动能为
4.如图,空间内存在方向水平向左,范围足够大的匀强电场。用一长为的不可伸长的绝缘轻绳将一质量为、电荷量为的带电小球悬挂在点,平衡时小球静止于点,此时轻绳与竖直方向夹角,点在点正下方。现把小球拉到点正右方的处,此时轻绳刚好处于水平状态,将小球无初速度释放,不计空气阻力,带电小球可视为质点,重力加速度为,,下列说法中正确的是( )
A.电场强度的大小为
B.小球运动到点时的速度为
C.小球从到的过程中绳子的最大拉力为
D.小球从到的过程中机械能一直减小
5.如图,一个质量为m、电荷为+q的小球,系在一根长为L不可伸长的绝缘细线一端,可以在竖直平面内绕固定O点做圆周运动,AB为圆周的水平直径,CD为竖直直径。整个空间存在水平方向匀强电场,电场强度,已知重力加速度为g,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点做圆周运动,则小球运动到B点时的动能最大
B.若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则小球运动到A点时的机械能最小
C.若小球恰好能在竖直平面内绕O点做圆周运动,则它运动的最小速度
D.若将小球在A点由静止开始释放,则小球运动到B点时的速度为
三、解答题
6.如图为某电子发生装置,产生初速度为0的电子,经过加速电场的加速,然后进入偏转电场运动,最后打在荧光屏上。已知加速电场两板间电势差为,偏转电场两板间电势差为且上板带负电,板长为,板间距为,偏转电场与荧光屏的距离为,电子的质量为、电荷量为,其重力不计。
(1)电子离开加速电场时获得的速度大小;
(2)电子离开偏转电场时偏离中心线的偏移量;
(3)若偏转电场两极板间距增大为原来的2倍,电子前后两次打到荧光屏上偏离中心位置的偏移量之比。
7.如图所示,在水平向右的匀强电场中,长为的绝缘细线一端悬于点,另一端系一质量为、电荷量为的小球(可视为点电荷)。将小球拉至与点等高的点,保持细线绷紧并静止释放,小球运动到与竖直方向夹角的点时速度变为零。已知、,空气阻力可忽略,重力加速度为。求:
(1)、两点间的电势差;
(2)场强的大小;
(3)小球通过点时,细线的拉力大小。
8.如图所示,在水平方向的匀强电场中(电场线未画出),一根长为L,不可伸长的绝缘细线的一端连着一个质量为m的带电小球,另一端固定于O点,将小球拉起直至细线与电场强度平行的A点,然后无初速度释放,已知小球最多摆到最低点另一侧的B点,BO连线与竖直方向的夹角,求:(结果可用根式表示)
(1)小球经过最低点时细线对小球的拉力的大小;
(2)小球由A点到B点过程中的最大速度的大小。
9.如图所示,在水平向右的匀强电场中,长为L的绝缘细线一端悬于O点,另一端系一质量为m、电荷量为+q的小球(可视为点电荷)。将小球拉至与O点等高的A点,保持细线绷紧并静止释放,小球运动到与竖直方向夹角的P点时速度变为零。空气阻力可忽略,重力加速度为g。求:
(1)P、A两点间的电势差;
(2)场强E的大小;
(3)小球速度最大时,细线的拉力大小。
10.如图所示,竖直固定、半径为的光滑绝缘圆轨道处于水平向右的匀强电场中,一质量为、电荷量为的带正电小球(可视为质点)在轨道内侧的点处于静止,半径与竖直方向的夹角,某时刻,沿轨道切线方向给小球一初速度,使小球恰好能沿轨道做完整的圆周运动,,,重力加速度为,求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)小球运动过程中的最大动能。
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《带电粒子在电场中的曲线及圆周运动》参考答案
题号
1
2
3
4
5
答案
A
BC
ACD
BD
BC
1.A
【详解】设墨滴质量为,墨滴在偏转电场中飞行的时间为
在偏转电场中加速度为
在偏转电场中的偏移量为
联立解得
A.由偏移量公式知,仅增大,偏移量增大,故A正确;
B.仅减小,假设仍能够穿越偏转电场,由飞行时间公式知,飞行时间变长,但由偏移量公式知,偏移量增大,不一定能射出偏转电场,故B错误;
C.墨滴离开电场时速度偏转角的正切值,仅增大偏转电压,墨滴离开电场时速度偏转角的正切值变大,故C错误;
D.仅增大偏转极板的间距,其他条件不变,由偏移量公式知,偏移量减小,故D错误。
故选A。
2.BC
【详解】粒子进入电场后,水平方向做匀速直线运动,则水平方向上有
由
可得时间之比为
设平行板电容器内的电场强度为,则由牛顿第二定律得
粒子竖直方向做匀加速直线运动,由
由题得两个粒子的竖直位移相同,联立可得,质量之比
故选BC。
3.ACD
【详解】A.小球带正电,电场水平向右,因此电场力水平向右,重力竖直向下。
由静止释放时,合加速度与竖直方向夹角为,所以
解得,故A正确;
B.小球从A点以初速度竖直向上抛出。竖直方向只受重力,做竖直上抛运动,到最高点B的时间为
最高点B的竖直分速度为零。水平方向初速度为零,受恒定电场力,加速度为
所以到B点时水平速度为
因此B点动能为,故B错误;
D.从A到C,竖直方向回到同一高度,总时间为
此时水平速度为
竖直速度大小为,所以C点动能为,故D正确;
C.A、C两点高度相同,重力势能相同,所以机械能的变化量等于动能的变化量,故C正确。
故选ACD。
4.BD
【详解】A.由平衡位置可知,小球所受电场力水平向右,设小球带电量的绝对值为,则电场力大小为。取小球为研究对象,由平衡条件,竖直方向有
水平方向有
联立解得,故A错误;
B.电场力大小为
从到,重力做功为,电场力向右而位移水平向左,电场力做功为,绳的拉力不做功。由动能定理得
解得,故B正确;
C.为分析运动过程中绳的拉力,设小球位于和之间的任意位置,绳与竖直方向的夹角为,如图所示
从到,重力使小球下降,电场力与水平位移方向相反。由动能定理得
重力和电场力的径向分量均指向半径外侧,沿指向的方向列牛顿第二定律,有
联立解得
由辅助角公式可知
当时取等号,从而,故C错误;
D.机械能为动能与重力势能之和,绳的拉力不做功,因此机械能的变化由电场力做功决定,从到的水平位移始终向左,而电场力始终向右,所以电场力持续做负功,机械能一直减小,故D正确。
故选BD。
5.BC
【详解】已知小球质量为,电荷量为,细线长度为,电场强度为,因此,各物理量均采用国际单位制。取为坐标原点,水平向右为轴正方向,竖直向上为轴正方向。电场力和重力均为保守力,细线张力不做功,圆周运动过程中有
A.小球所受电场力和重力的合力势能为
点的坐标为,所以
取圆周右下方与水平、竖直方向均成的点,其坐标为,
所以
根据可知点的动能大于点的动能,故A错误;
B.机械能为
电场力做功改变机械能,根据功能关系有
结合可得
所以随增大而增大,点的横坐标最小,故小球运动到点时机械能最小,故B正确;
C.设小球所在位置的极角为,取径向向外为正方向,电场力和重力合力的径向分量为
由牛顿第二定律有
解得
要使细线始终绷紧,必须满足,所以
当时,最大,最大值为,此时小球速度最小,恰好绷紧时
解得,故C正确;
D.小球在点静止释放时,点的径向向外方向水平向左,由径向方程可得
代入得
说明细线不能保持绷紧,小球会先脱离圆周运动。小球脱离细线后,电场力和重力分别对小球从到做功和,所以
解得
到达点前速度方向沿右下方方向,重新绷紧时径向速度分量被消去,只保留切向速度,因此绷紧后的速度为
从到的过程中,电场力做功,重力做功,二者总功为零,所以
解得,故D错误。
故选BC。
6.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由动能定理可知,电子离开加速电场时获得的速度大小满足
解得
(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,水平方向满足
竖直方向,电子的加速度大小
联立
解得电子离开偏转电场时偏离中心线的偏移量
(3)电子离开偏转电场后做匀速直线运动,竖直方向的速度大小
离开偏转电场后粒子击中荧光屏所需时间
故该阶段内,粒子竖直方向的位移
粒子的总偏移量
若偏转电场两极板间距增大为原来的2倍,则电子打到荧光屏上偏离中心位置的偏移量减为原来的,故前后两次偏离中心位置的偏移量之比为。
7.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)从点到点,对小球由动能定理得
解得
因此
(2)、两点沿电场方向的距离为
匀强电场中沿电场方向的电势差满足关系
解得
(3)从点到点,对小球由动能定理得
解得
在点,拉力与重力的合力提供向心力,有
解得细线的拉力大小
8.(1)
(2)
【详解】(1)小球无初速度释放摆到另一侧的过程,由动能定理得
解得
小球摆到最低点过程中由动能定理得
小球最低点时由重力和细线的拉力的合力提供小球的向心力,由牛顿第二定律得
联立解得
(2)将静电力与重力合成
所受合力方向与竖直方向夹角满足
解得
如图所示,所受合力方向与竖直方向成角斜向右下,C点为对应的“等效最低点”。由几何关系得,小球到达C点时速度最大,动能最大,小球从释放到小球到达C点过程中,由动能定理得
解得小球的最大速度
9.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)从A点到P点,对小球,根据动能定理有
解得
则P、A两点间的电势差为
(2)根据
解得场强的大小为
(3)小球受到电场力和重力的合力大小为
小球受到电场力和重力的合力方向与竖直方向的夹角为,则有
可得
可知小球运动到OB右侧与P点等高位置Q时,小球的速度最大;从P点到Q点的过程中,根据动能定理可得
解得
在Q点,由牛顿第二定律可得
解得细线的拉力大小为
10.(1)
(2)
【详解】(1)小球静止时,受到竖直向下的重力、水平向右的电场力及沿指向圆心的支持力。图中虚线箭头表示重力与电场力的合力,为点沿直径的对端
取水平向右、竖直向上为正方向,对小球由平衡条件分别有,
两式联立并代入题给三角函数值,得
(2)重力与电场力均为恒力。由第(1)问的平衡关系可知,它们的合力沿由指向,大小为
轨道支持力始终不做功。沿恒力方向,圆轨道上的点位置最靠前,点位置最靠后,故小球在点动能最大,在点动能最小,点为等效最高点。设小球在点的速率为、受到的支持力为,取该点指向圆心为正方向,由牛顿第二定律得
在其他位置,小球的速率不小于点速率,而恒力指向圆心的分力不大于,因此点是保持接触的最不利位置。轨道内侧只能提供指向圆心的支持力,恰好完成整周运动时有,从而
以表示最大动能。小球从点运动到点时,沿恒力方向的位移为,由动能定理得
代入临界关系,得到
知识点三带电粒子在非匀强电场中的运动
一、单选题
1.如图所示,粗糙绝缘竖直平面与两个等量异种点电荷连线的中垂面重合。A、O、B为竖直平面上的三点,且O为等量异种点电荷连线的中点,。现有带电荷量为q、质量为m的物块(可视为质点),从A点以竖直向下的初速度向B滑动,到达B点时速度恰好为0。则( )
A.关于O点对称的两点电场强度等大反向
B.从A到O,物块受到的电场力一直减小
C.从O到B,物块的加速度保持不变
D.从A到B,物块的机械能减小
2.如图甲,粗糙绝缘的水平地面上,一质量为、电荷量为的带电滑块(可视为质点)在处以的初速度开始沿轴正方向运动,滑块与地面间的动摩擦因数为。在处固定有一个电性未知、电荷量为的场源点电荷,滑块在轴不同位置所具有的速度大小如图乙所示,点是图线起始点,点是图线最高点,规定无穷远处电势为零,重力加速度大小取,静电力常量为。下列说法正确的是( )
A.场源电荷带正电,电荷量大小为
B.运动的全部过程中,滑块加速度的最大值为
C.AP两点间的电势差为
D.滑块向右运动的过程中,其电势能先减小后增大
3.某科技公司研发的高空绝缘滑杆巡检装置中,带负电的巡检小环P套在光滑绝缘的竖直滑杆上,滑杆左侧固定一个带正电的静电平衡辅助装置Q。滑杆上、两点与Q的距离相等,为中点。将小环P从点无初速度释放,不计空气阻力,小环P、装置Q均视为点电荷,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.小环经过、两点时的速度相等
B.小环经过点时,加速度为,速度达到最大
C.小环从点下降到点的过程中,库仑力做的功等于机械能变化量
D.小环从点下降到点的过程中,重力势能变化量等于动能变化量
二、多选题
4.如图所示,带电荷量为Q的正点电荷固定在倾角为30°的光滑绝缘斜面底端C点,斜面上有A、B、D三点,A和C相距为L,B为AC的中点,D为AB的中点。现将一带电小球从A点由静止释放,当带电小球运动到B点时速度恰好为零。已知重力加速度为g,带电小球在A点处的加速度大小为,静电力常量为k。则下列说法中正确的是( )
A.小球从A到B的过程中,速度最大的位置在BD之间
B.小球运动到B点时的加速度大小为
C.BD之间的电势差大于DA之间的电势差
D.AB之间的电势差
5.如图所示,带电荷量为的正点电荷固定在倾角为的光滑绝缘斜面底端点,斜面上有、、三点,和相距为,为的中点,为的中点。现将一带电小球从点由静止释放,当带电小球运动到点时速度恰好为零。已知重力加速度为,带电小球在点处的加速度大小为,静电力常量为。则下列说法中正确的是( )
A.小球从到的过程中,速度最大的位置在之间
B.小球运动到点时的加速度大小为
C.之间的电势差大于之间的电势差
D.之间的电势差
三、解答题
6.如图所示,在绝缘水平面上相距为L的A、B两点分别固定着等量正点电荷O为AB连线的中点,C、D是AB连线上两点,其中AC=CO=OD=DB=。一质量为m电量为+q的小滑块(可视为质点)以初动能E从C点出发,沿直线AB向D运动,滑块第一次经过O点时的动能为kE(k>1),到达D点时动能恰好为零,小滑块最终停在O点,已知重力加速度为。求:
(1)小滑块与水平面之间的动摩擦因数μ;
(2)OD两点间的电势差UOD;
(3)小滑块运动的总路程s。
7.如图所示,一正点电荷固定在倾角为的光滑绝缘斜面底部的A点,斜面上有两点,且和C在同一直线上,B和C相距为L。现将一带电量为q的小球(可视为点电荷)从B点由静止释放,此时小球的加速度大小为g,带电小球运动到C点时速度恰好为零。求:
(1)小球在B点时受到的库仑力F;
(2)B和C两点间的电势差;
(3)若带电小球运动到C点时速度恰好为零,同时A点电荷变为等量负点电荷。则小球回到B点时速度v。
四、综合题
8.如图所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量分别为+Q和-Q,A、B相距为2d。MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球P,质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷,不影响电场的分布),现将小球P从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球P向下运动到与C点距离为d的O点时,速度为v。已知MN与AB之间的距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g。(重力不可以忽略)求:
(1)、间的电势差。
(2)点处的电场强度的大小。
(3)小球经过与点电荷等高的点时的速度的大小。
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《带电粒子在非匀强电场中的运动》参考答案
题号
1
2
3
4
5
答案
D
B
C
ABC
BC
1.D
【详解】A.等量异种点电荷连线的中垂线上,关于O点对称的两点电场强度大小相等,方向均垂直于中垂线指向负电荷一侧(即方向相同),故A错误;
B.从A到O,电场强度E逐渐增大,电场力F=qE
可知物块受到的电场力一直增大,故B错误;
C.物块在水平方向受力平衡,墙壁对物块的弹力FN=qE
滑动摩擦力f=μFN
从O到B,电场强度E逐渐减小,弹力逐渐减小,滑动摩擦力逐渐减小。
在竖直方向上,根据牛顿第二定律可知加速度a随摩擦力f的变化而变化,故C错误;
D.从A到B,电场力方向水平,与运动方向垂直,电场力不做功;摩擦力方向竖直向上,与运动方向相反,摩擦力做负功。根据功能关系,除重力以外的力(摩擦力)做负功,物块的机械能减小,故D正确。
故选D。
2.B
【详解】A.由图像可知,滑块先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,所以,点电荷对滑块的作用力水平向右,故带负电,PQ间的距离r=3m,在P点加速度为0,由
解得,故A错误;
B.滑块在A点时的加速度最大,根据牛顿第二定律有
解得,故B正确;
C.由动能定理
解得,故C错误;
D.因滑块所受电场力一直做正功,故其电势能一直减小,故D错误。
故选B。
3.C
【详解】A.由题意可知,在Q产生的电场中,,小环从a点到b点的过程中,库仑力做功为零,重力做正功,总功大于零,则小环的动能增大,,故A错误;
B.小环在c点时,水平方向:库仑力和弹力平衡,竖直方向只受重力,加速度为g,故小环还在加速,故B错误;
C.由功能关系可知,故C正确;
D.小环从O点到b点的过程中,电场力做功不为零,重力势能变化量不等于动能变化量,还有电势能参与转化,故D错误。
故选C。
4.ABC
【详解】A.由题意可知小球带正电,设小球电荷量为q,在A点受到的电场力为,在A点处的加速度大小为,由库仑定律可知小球在A点受到的电场力为
由牛顿第二定律有
解得
小球在D点受到的电场力
可知小球在D点时所受的合力方向沿斜面向下,则加速度不等于零,且方向沿斜面向下,故合力为零的位置在BD之间,即速度最大的位置在BD之间,故A正确;
B.小球在B点受到的电场力
由牛顿第二定律有
解得小球在B点时的加速度大小为,故B正确;
C.点电荷产生的电场是非匀强电场,由点电荷的电场特点可知,BD之间的电场强度大于DA之间的电场强度,D又是AB的中点,则有BD之间的电势差大于DA之间的电势差,故C正确;
D.从A点到B点由动能定理有
解得AB之间的电势差,故D错误。
故选ABC。
5.BC
【详解】A.由题意可知,小球带正电,设小球在点受到的电场力为,由牛顿第二定律可得
解得
由库仑定律可知小球在点受到的电场力
小球在点受到的电场力
可知小球在点时受的合力方向向下,则加速度不等于零,且方向向下,故合力为0的位置在之间,即速度最大的位置在之间,A错误;
B.小球在B点受到的电场力
由牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
B正确;
C.点电荷产生的电场是非匀强电场,由点电荷的电场特点可知,之间的电场强度大于之间的电场强度,
则有之间的电势差大于之间的电势差,C正确;
D.从点到点由动能定理可得
解得
D错误;
故选BC。
6.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由于C点与D点等势,滑块从C到D的过程中,电场力不做功,则小滑块第一次由C到D,根据动能定理
可得
(2)滑块第一次从O点到D过程中,根据动能定理
解得
(3)由C开始到最后停在O点,由动能定理有
而
解得小滑块运动的总路程为
7.(1),方向:沿斜面向上
(2)
(3),方向:沿斜面向下
【详解】(1)对B点的小球沿斜面方向用牛顿第二定律,A点为正点电荷,小球带正电,库仑斥力沿斜面向上,重力沿斜面向下的分力为,已知加速度,沿斜面向上,因此:
得:
方向:沿斜面向上
(2)小球从B到C,初末速度均为0,由动能定理:合外力做功等于动能变化,即
整理得:
(3)A变为等量负点电荷后,B、C间电势差满足:
小球从C由静止运动到B,重力和电场力均做正功,由动能定理:
解得:
方向:沿斜面向下
【点睛】
8.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)小球从到,根据动能定理得
解得
(2)由几何关系可知,到、到的距离均为
点电荷在点产生的场强大小
方向斜向右下与竖直方向成。
点电荷在点产生的场强大小
方向斜向左下与竖直方向成; 两场强的水平分量相互抵消,竖直分量叠加,合场强大小为
(3)由几何对称性可知,到的电势差
对小球从到的全过程应用动能定理得
代入,解得
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