资源简介

专题分层突破练7　电场　带电粒子在电场中的运动
A组
1.(2025广西南宁模拟)静电纺纱利用了高压静电场使单纤维两端带上异种电荷,其电场分布如图所示,则(　　)
A.图中虚线是等势线,电场强度EAB.图中虚线是电场线,电场强度EA>EB
C.一电子在A点的电势能大于其在D点的电势能
D.将一电子从C移动到D,电场力做功为零
2.(2024江苏卷)在静电场中有a、b两点,试探电荷在两点的静电力F与电荷量q满足如图所示的关系,则a、b两点的电场强度大小关系是(　　)
A.Ea=Eb
B.Ea=2Eb
C.EaD.Ea>Eb
3.(2024甘肃卷)一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1,电源E给电容器C充电;开关S接2,电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是(　　)
A.充电过程中,电容器两极板间电势差增加,充电电流增大
B.充电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由M点流向N点
C.放电过程中,电容器两极板间电势差减小,放电电流减小
D.放电过程中,电容器的上极板带负电荷,流过电阻R的电流由N点流向M点
4.(2024江西卷)蜡烛火焰是一种含有电子、正离子、中性粒子的气体状物质,将其置于电压恒定的两平行金属板间,板间电场视为匀强电场,如图所示。若两金属板间距减小,关于火焰中电子所受的静电力,下列说法正确的是(　　)
A.静电力增大,方向向左
B.静电力增大,方向向右
C.静电力减小,方向向左
D.静电力减小,方向向右
5.(2024河北卷)如图所示,真空中有两个电荷量均为q(q>0)的点电荷,分别固定在正三角形ABC的顶点B、C。M为三角形ABC的中心,沿AM的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆,电荷量为。已知正三角形ABC的边长为a,M点的电场强度为0,静电力常量为k。顶点A处的电场强度大小为(　　)
A. B.(6+)
C.(3+1) D.(3+)
6.(多选)(2024山东卷)如图所示,带电荷量为+q的小球被绝缘棒固定在O点,右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、带电荷量为+q的小滑块从斜面上A点由静止释放,滑到与小球等高的B点时加速度为零,滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为s,重力加速度大小为g,静电力常量为k,下列说法正确的是(　　)
A.OB的距离l=
B.OB的距离l=
C.从A到C,静电力对小滑块做的功W=-mgs
D.AC之间的电势差UAC=-
7.(2025广西柳州模拟)空间存在沿x轴方向的电场,从O点沿x轴正方向释放一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,粒子只在电场力作用下刚好运动到x4处,粒子在运动过程中电势能随位置变化的关系如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.由图可知,粒子在x1处受到的电场力最大
B.电场中x2点的电势低于x1点的电势
C.粒子释放时的动能为Ep4+Ep0
D.粒子经过x2处的动能为Ep4-Ep2
B组
8.(多选)下图为某静电场中x轴上各点电势φ的分布图,一个质量为m、电荷量绝对值为q的带电粒子从坐标x2处以初速度v0沿x轴负方向出发,带电粒子仅在静电力作用下恰好在[x1,x3]区间内往返运动,则下列说法正确的是(　　)
A.粒子一定带负电
B.粒子从x1运动到x3的过程中,加速度先增大后减小
C.粒子从x1运动到x3的过程中,静电力先做负功后做正功
D.x2位置的电势φ2=
9.(多选)空间中存在一静电场,一电子从x=0处以一定的初速度沿x轴正方向射出,仅在静电力作用下在x轴上做直线运动,其电势能Ep随位置x变化的关系如图所示。则下列判断正确的是(　　)
A.x1处的电场强度比x3处的电场强度大
B.x2处的电势最大、电场强度最小
C.x3处的电场强度方向沿x轴正方向
D.电子在x=0处的速度大于x3处的速度
10.(2024广西一模)如图所示,空间中有一匀强电场,大小为,方向与水平方向成30°角,现有一光滑绝缘大圆环固定在竖直平面内,O点为环心,将质量为m、带电荷量为+q的小圆环套在大圆环的M点并同时给小圆环一个向右的水平初速度,小圆环恰好能够沿大圆环做完整的圆周运动,重力加速度为g,则小圆环(　　)
A.从M点到Q点动能减小
B.在M点和N点的电势能相等
C.从M点到Q点电场力做负功
D.动能最大处的电势低于动能最小处的电势
11.(2025山东潍坊模拟)如图所示,倾角为37°的斜面与水平地面平滑连接,在水平地面上方存在着与地面成53°角斜向上的匀强电场。质量为0.4 kg、带电荷量为+1×10-2 C的绝缘物块恰能沿斜面匀速下滑,进入水平地面后仍能匀速滑行。已知物块与斜面及水平地面间的动摩擦因数相等,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,运动过程中物块所带电荷量保持不变。
(1)求匀强电场的电场强度的大小;
(2)若匀强电场的电场强度的方向可以变化,为使该带电物块仍能在水平地面上匀速滑行,求电场强度的最小值。
答案：
1.C　解析 根据等量异种点电荷电场线分布特点可知,题图中的虚线是电场线,A处的电场线比B处的电场线稀疏,则有EA2.D　解析 根据F=Eq可知,图像斜率越大,电场强度越大,选项D正确。
3.C　解析 因电容器的上极板与电源正极相连,故充电过程中上极板带正电荷。充电过程中回路中电流方向为顺时针方向,流过电阻R的电流由N点流向M点,电容器所带电量Q逐渐增加,根据电容定义式C=,可知电容器两极板间电势差增加。因电阻R的电压等于电源电动势与电容器电压之差,故电阻R的电压减小,根据欧姆定律,可知流过电阻R的电流减小,即充电电流减小,故A、B错误;因充电结束后电容器的上极板带正电荷,故放电过程中上极板仍带正电荷,且回路中电流方向为逆时针方向,流过电阻R的电流由M点流向N点,电容器所带电荷量Q逐渐减小,根据电容定义式C=,可知电容器两极板间电势差减小,因电阻R的电压等于电容器电压,故电阻R的电压减小,根据欧姆定律,可知流过电阻R的电流减小,即放电电流减小,故D错误,C正确。
4.B　解析 根据电势差和电场强度的关系有E=,两金属板间电压保持不变,故当两金属板间距减小时,电场强度E增大,根据F=Ed可知静电力增大,再结合题图可知两金属板间的电场线水平向左,则可知电子受到的静电力方向向右。
5.D　解析 根据点电荷电场强度的公式得,B、C点的电荷在M点处的合电场强度为E=2×cos 60°=,方向竖直向上,因M点的合电场强度为零,因此带电细杆在M点的电场强度EM=E,方向竖直向下,由对称性可知带电细杆在A点的电场强度为EA=EM=E,方向竖直向上,因此A点合电场强度为E合=EA+2cos 30°=+3),选项D正确。
6.AD　解析 因为B处加速度为零,所以合力为零,即=mgtan θ,l=,A正确,B错误;从A到C,根据动能定理可知W+mgs·sin θ=0,W=-mgs,C错误;UAC==-,D正确。
7.D　解析 Ep-x图像的斜率k=qE,由于x1处的斜率为0,则粒子在x1处受到的电场力为0,故A错误。粒子带正电,粒子在电势高处电势能大,因为Ep2>Ep1,故φ2>φ1,故B错误。粒子在运动过程中能量守恒Ek0+Ep0=Ek2+Ep2=Ep4,解得粒子释放时的动能为Ek0=Ep4-Ep0,粒子经过x2处的动能为Ek2=Ep4-Ep2,故D正确,C错误。
8.AD　解析 带电粒子仅在静电力作用下恰好在[x1,x3]区间内往返运动,可知粒子从x1到x3处速度先增大后减小,动能先增大后减小,根据能量关系可知电势能先减小后增大,由图像可以看出从x1到x3处电势先增大后减小,所以粒子带负电,选项A正确。图像斜率表示电场强度大小,x1到x3,电场强度E先减小后增大,根据牛顿第二定律知加速度先减小后增大,选项B错误。带电粒子从x1到x3的过程中,静电力先做正功后做负功,C错误。根据能量守恒有-qφ0=-qφ2,可得x2位置的电势φ2=,选项D正确。
9.AD　解析 根据电势能与电势的关系可知Ep=qφ,电场强度与电势的关系E=,所以E=,由Ep-x图像的斜率为,因为x1处的斜率比x3处的斜率大,所以x1处电场强度比x3处电场强度大,故A正确。由于电子带负电,在x2处,电子的电势能最大,电势最小,x2处图像的斜率为0,电场强度为0,故B错误。电子从x2到x3,电势能减小,静电力做正功,则x3处的电场强度方向沿x轴负方向,故C错误。根据能量守恒得,电子在x=0处的电势能小于在x3处的电势能,则电子在x=0处的动能大于x3处的动能,所以电子在x=0处的速度大于x3处的速度,故D正确。
10.D　解析 小圆环带正电,从M点到Q点电场力做正功,C错误。作出等势面如图所示
沿电场线方向电势降低,则在M点的电势高于N点的电势,正电荷在电势高的地方电势能大,所以在M点的电势能大于N点的电势能,B错误。
小圆环受到的电场力F=qE=q=mg,受力分析如图所示
则小圆环运动的等效最高点和等效最低点分别为A点和B点,在A点的速度最小,在B点的速度最大,则从M点到Q点动能先增大后减小,A错误。根据沿电场线方向电势降低,则在B点的电势低于A点的电势,即动能最大处的电势低于动能最小处的电势,D正确。
11.答案 (1)250 N/C　(2)240 N/C
解析 (1)物块沿斜面匀速下滑,由平衡条件可得mgsin 37°=μmgcos 37°,解得μ=0.75,物块沿水平面做匀速直线运动,水平方向有qEcos 53°=μFN,竖直方向有qEsin 53°+FN=mg,联立解得E=250 N/C。
(2)木块沿水平面做匀速直线运动,设电场强度与水平方向的夹角为θ、电场力大小为F,水平方向有Fcos θ=μFN,竖直方向有Fsin θ+FN=mg,整理得F=,所以,当θ=37°时,电场力F最小,最小值为Fmin=2.4 N,此时电场强度的最小值为Emin==240 N/C。

展开更多......

收起↑