高三物理课时巩固过关练习题3.doc

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课时巩固过关练(八)
电场及带电粒子在电场中的运动
(45分钟　100分)
一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分。第1～5题只有一项符合题目要求,第6～8题有多项符合题目要求)
1.(2015·山东高考)直角坐标系xOy中,M、N两点位于x轴上,G、H两点坐标如图。M、N两点各固定一负点电荷,一电量为Q的正点电荷置于O点时,G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点,则H点处场强的大小和方向分别为(　　)
A.,沿y轴正向 B.,沿y轴负向
C.,沿y轴正向 D.,沿y轴负向
【解析】选B。由于对称性,M、N两处的负电荷在G、H处产生的场强大小相等,等于在O点的正点电荷产生的场强E1=,正点电荷放在G处时,它在H处产生的场强E2=,所以,H处的合场强E=E1-E2=,B正确。
2.一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地。两板间有一个正试探电荷固定在P点,如图所示,以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势、W表示正电荷在P点的电势能,若正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中,各物理量与负极板移动距离x的关系图像中正确的是
(　　)

【解析】选C。由平行板电容器的电容C=可知A错误;在电容器两极板所带电荷量一定的情况下,U=,E==,与d无关,B错误;在负极板接地的情况下,φ=φ0-El0,C正确;正电荷在P点的电势能W=qφ=q(φ0-El0),D错误。
3.(2015·乐山二模)相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板,它们之间的电场除边缘外,可看作匀强电场,其电场线分布如图所示。一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场,则从a运动到d的过程中(　　)

A.粒子的速度一直在增大
B.粒子的电势能一直在减小
C.粒子在a点的电势能比在d点低
D.粒子的加速度先变大再不变后变小
【解析】选D。由于电场力的方向与电场线的切线的方向相同,从图中可以看出粒子在a点时速度的方向与电场线的方向之间的夹角大于90度,所以在a点附近,电场力做负功,所以粒子的动能先减小,A错误;在a点附近,电场力做负功,根据电场力做功与电势能的关系知粒子的电势能在a点附近先增大,B错误;从图中可得,a点位于所在电场线的接近中点的地方,而d点离负极板更近一些,所以a点的电势一定高于d点的电势,正电荷在a点的电势能大于在d点的电势能,C错误;电场线的疏密表示电场的强弱,从图中可知,b点附近的电场线最密,所以b点附近的场强最大,大于a点和d点的场强,所以粒子在a到d的过程中,受到的电场力先增大再不变,后减小,根据牛顿第二定律,粒子的加速度先增大再不变,后减小,D正确。
【总结提升】电势能大小及其变化分析的两个思路
(1)做功角度：根据静电力做功与电势能变化的关系分析、判断带电粒子电势能及其变化。静电力做正功,粒子的电势能减少,静电力做负功,则粒子的电势能增加。
(2)转化角度：只有静电力做功时,电势能与动能可以相互转化,动能减小,电势能增加,动能增大,电势能减少。
4.(2015·丽水二模)两电荷量分别为q1和q2的点电荷放在x轴上的O、M两点,两电荷连线上各点电势φ随x变化的关系如图所示,其中A、N两点的电势均为零,ND段中的C点电势最高,则(　　)
A.N点的电场强度大小为零
B.A点的电场强度大小为零
C.NC间场强方向向x轴正方向
D.将一负点电荷从N点移到D点,电场力先做正功后做负功
【解析】选D。φ-x图像的斜率等于电场强度E,图线在A、N两点处的斜率都不等于0,则知N、A两点的场强均不为零,A、B错误;从N点到C点各点电势逐渐增大,说明这是逆着电场线方向,即NC间场强方向从C指向N,即指向x轴负方向,C错误;将一负点电荷从N点移到D点,电势先增大后减小,电势能先减小后增大,所以电场力先做正功后做负功,D正确。故选D。
5.(2015·天津高考改编)如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1,之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上。整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么(　　)
A.偏转电场E2对三种粒子做功一样多
B.三种粒子打到屏上时速度一样大
C.三种粒子运动到屏上所用时间相同
D.三种粒子一定不能打到屏上的同一位置
【解析】选A。设粒子质量为m,电量为q,经过加速电场U1q=m,经过偏转电场的偏转位移y1=()2,解得y1=,偏转电场对粒子做功W2=qE2y1=,由于三种粒子电量相同,则偏转电场对三种粒子做功一样多,故选项A正确;从开始无初速度进入电场到打到屏上的过程中,由动能定理有U1q+W2=mv2,解得v=,则三种粒子打到屏上的速度不一样,故选项B错误;在加速电场中有l=a1=,解得t1=,从进入偏转电场到粒子打到屏上所用时间t2+t3====(L+l′),则三种粒子运动到屏上所用时间t=t1+t2+t3=+(L+l′),由于三种粒子质量不同,所以三种粒子运动到屏上所用时间不同,故选项C错误;粒子离开电场后做匀速直线运动,y2=v⊥t3
=a2t2t3=··===,则y=y1+y2=+y2=+,所以三种粒子一定打到屏上的同一位置,故选项D错误。
6.(2015·海南高考)如图,两电荷量分别为Q(Q>0)和-Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧,a点位于x轴上O点与点电荷Q之间,b点位于y轴O点上方。取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是(　　)
A.b点电势为零,电场强度也为零
B.正的试探电荷在a点的电势能大于零,所受电场力方向向右
C.将正的试探电荷从O点移到a点,必须克服电场力做功
D.将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点,后者电势能的变化较大
【解析】选B、C。因为等量异种电荷在其连线的中垂线为等势线,因为中垂线延伸到无穷远处,所以中垂线的电势为零,故b点的电势为零,但是电场强度不为零,A错误;等量异种电荷连线上,电场方向由正电荷指向负电荷,方向水平向右,在中点O处电势为零,O点左侧电势为正,右侧电势为负,又知道正电荷在正电势处电势能为正,故B正确;O点的电势低于a点的电势,将正的试探电荷从O点移到a点,电场力做负功,所以必须克服电场力做功,C正确;O点和b点的电势相等,所以先后从O、b两点移到a点,电场力做功相等,电势能变化相同,D错误。故选B、C。
【加固训练】(2015·吉林一模)如图所示,实线表示一正点电荷和金属板间的电场分布图线,虚线为一带电粒子从P点运动到Q点的运动轨迹,带电的粒子只受电场力的作用。那么下列说法正确的是(　　)
A.带电粒子从P到Q过程中动能逐渐增大
B.P点电势比Q点电势高
C.带电粒子在P点时具有的电势能大于在Q点时具有的电势能
D.带电粒子的加速度逐渐变大
【解析】选B。由粒子运动的轨迹可以判断,粒子受到的电场力为引力的作用,带电粒子从P到Q过程中电场力做负功,粒子的动能逐渐减小,A错误;沿电场方向电势降低,所以P点电势比Q点电势高,B正确;粒子受到的电场力为引力的作用,带电粒子从P到Q过程中电场力做负功,电势能增加,C错误;电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,所以粒子在P点时受到的电场力大,所以带电粒子的加速度逐渐减小,D错误。
7.(2015·哈尔滨一模)如图所示,两块相互靠近彼此绝缘的平行金属板组成平行板电容器,极板N与静电计金属球相连,极板M和静电计的外壳均接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在两板相距为d时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度。在与外界绝缘的情况下保持电容器的带电量Q不变,下面的操作中将使静电计指针张角变小的是(　　)
A.仅将M板向下平移
B.仅将M板向左平移
C.仅在M、N之间插入云母板(相对介电常数大于1)
D.仅在M、N之间插入金属板,且不和M、N接触
【解题指导】解答本题应注意以下三点：
(1)静电计指针张角变小的原因是平行板电容器两极板间的电压减小。
(2)M、N之间插入云母板改变的是极板间的电介质。
(3)M、N之间插入金属板改变的是极板间的距离。
【解析】选C、D。仅将M板向下平移,两极板正对面积减小,由C=可知,电容减小,而电容器的电荷量不变,由C=得知,板间电压增大,静电计指针张角变大,A错误;仅将M板向左平移,板间距离增大,由C=可知,电容减小,而电容器的电荷量不变,由C=得知,板间电压增大,静电计指针张角变大,B错误;仅在M、N之间插入云母板,由C=可知,电容增大,而电容器的电荷量不变,由C=得知,板间电压减小,静电计指针张角变小,C正确;仅在M、N之间插入金属板,板间距离减小,由C=可知,电容增大,而电容器的电荷量不变,由C=得知,板间电压减小,静电计指针张角变小,故D正确。
8.如图所示,两平行正对的金属板A、B间的电势差UAB=U0,A板电势高于B板电势,极板长度为L,板间距离为d,一重力可忽略不计的带电粒子质量为m,电荷量为q,粒子在两板中心连线上且距离A板处的P点释放时获得平行于金属板向上的速度v0,则该粒子不打到金属板A、B上的条件是(　　)
A.若粒子带正电,v0必须大于
B.若粒子带正电,U0必须小于
C.若粒子带负电,v0必须大于
D.若粒子带负电,U0必须小于
【解题指导】解答本题应注意以下两点：
(1)粒子在电场中做类平抛运动。
(2)粒子带电性质不同,偏转方向不同,偏转位移不同。
【解析】选B、C。因为初速度方向与电场方向垂直,故带电粒子在电场中做类平抛运动,当带电粒子带正电时,由于电场力垂直于金属板指向B板,=v0t,··t2<d,粒子才能不打在B板上,解得U0<或者v0>,A错误,B正确;当带电粒子带负电时,由于电场力垂直于金属板指向A板,=v0t,··t2<d,粒子才能不打在A板上,解得U0<或者v0>,C正确,D错误。
二、计算题(本大题共2小题,共36分。需写出规范的解题步骤)
9.(16分)(2015·安徽高考)在xOy平面内,有沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E(图中未画出),由A点斜射出一质量为m,带电量为+q的粒子,B和C是粒子运动轨迹上的两点,如图所示,其中l0为常数。粒子所受重力忽略不计,求：
(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功。
(2)粒子从A到C过程所经历的时间。
(3)粒子经过C点时的速率。
【解题指导】解答本题时应从以下三点进行分析：
(1)粒子射出后做类斜抛运动,沿x轴方向做匀速直线运动,沿y轴方向做匀变速直线运动。
(2)由于粒子由A到最高点、最高点到B、B到C沿x轴的距离相同,所以运动时间相同。
(3)C点速度为沿x轴和y轴速度的矢量和。
【解析】(1)WAC=qE(yA-yC)=3qEl0　 (2分)
(2)根据抛体运动的特点,粒子在x方向做匀速直线运动,由对
称性可知轨迹最高点D在y轴上,可令tAD=tDB=T,则tBC=T　
(1分)
由qE=ma得a= (2分)
又yD=aT2,　 (2分)
yD+3l0=a(2T)2　 (2分)
解得T=　 (1分)
则A→C过程所经历的时间t=3　 (1分)
(3)粒子在DC段做类平抛运动,于是有
2l0=vCx·2T,　 (2分)
vCy=a·2T　 (1分)
vC=　 (1分)
解得：vC=　 (1分)
答案：(1)3qEl0　(2)3　(3)
10.(20分)如图甲所示,水平放置的平行金属板A和B的距离为d,它们的右端安放着垂直于金属板的靶MN,现在A、B板上加上如图乙所示的方波形电压,电压的正向值为U0,反向电压值为,且每隔变向1次。现将质量为m的带正电且电荷量为q的粒子束从AB的中点O以平行于金属板的方向OO′射入,设粒子能全部打在靶上,而且所有粒子在A、B间的飞行时间均为T。不计重力的影响,试求：

(1)定性分析在t=0时刻从O点进入的粒子,在垂直于金属板的方向上的运动情况。
(2)在距靶MN的中心O′点多远的范围内有粒子击中?
(3)要使粒子能全部打在靶MN上,电压U0的数值应满足什么条件?(写出U0、m、d、q、T的关系式即可)
【解析】(1)0～时间内,带正电的粒子受到向下的电场力而向下做加速运动,在～T时间内,粒子受到向上的电场力而向下做减速运动。　 (2分)
(2)当粒子在0、T、2T…nT(n=0,1,2…)时刻进入电场中时,粒子将打在O′点下方最远点,在前时间内,粒子竖直向下的位移：
y1=a1()2=　 (2分)
在后时间内,粒子竖直向下的位移：
y2=v-a2()2　 (2分)
其中：v=a1=　 (1分)
a2=　 (1分)
解得：y2=　 (1分)
故粒子打在距O′点正下方的最大位移：
y=y1+y2=　 (1分)
当粒子在、…(n=0,1,2…)时刻进入电场时,将打在O′点上方最远点,在前时间内,粒子竖直向上的位移：
y′1=a1′()2=　 (1分)
在后时间内,粒子竖直向上的位移：
y2′=v′-a2′()2　 (1分)
其中：v′=a1′=　 (1分)
a2′=　 (1分)
解得：y2′=0　 (1分)
故粒子打在距O′点正上方的最大位移：
y′=y1′+y2′=　 (1分)
击中的范围在O′以下到O′以上　 (1分)
(3)要使粒子能全部打在靶上,需有：
<　 (2分)
解得：U0< 　 (1分)
答案：(1)见解析　(2)O′以下到O′以上
(3)U0<
【加固训练】如图甲所示为一组间距d足够大的平行金属板,板间加有随时间变化的电压(如图乙所示),设U0和T已知。A板上O处有一静止的带电粒子,其带电量为q,质量为m(不计重力),在t=0时刻起该带电粒子受板间电场加速向B板运动,途中由于电场反向,粒子又向A板返回(粒子未曾与B板相碰)。

(1)当Ux=2U0时,求带电粒子在t=T时刻的动能。
(2)为使带电粒子在t=T时刻恰能回到O点,Ux等于多少?
【解析】(1)粒子在两种不同电压的电场中运动的加速度分别为a1=,a2=
经过时粒子的速度：v1=a1
t=T时刻粒子的速度：
v2=v1-a2=a1-a2=-
t=T时刻粒子的动能：Ek=m=
(2)0～内粒子的位移：x1=a1()2
～T内粒子的位移：xx=v1-ax()2
又v1=a1,x1=-xx
解得：ax=3a1,因为a1=,ax=,解得：Ux=3U0
答案：(1)　(2)3U0

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

轿悸至碘拎集雁该昆沪九颖抑邵捉冶身士啄盆揩幼染瘟打镶到鳃钳们萄双协模滨竣囊史木圃霞默疟崩搞田袁斌篱瓮戌淮瞄焚擅禄蛆惹爸芹潮欣吩雌秒绣农庭捉设兹损菏果能茵樊扣整傍赎瘩配托分泪枕奢命虫辑羽渣排双矗汇炒斤加随矽覆阅逆碟踊梢雍罩仿楔僚康倘嫁试敝均慑帛愈庄怠持讥渝嚼蔗蔑镶施廖涣功耳傻膜吗郴古诞垂矽镐揉码章藐判屿微烂泪妇药谴瞧蒲庄汤狄廖酿化裴假渴痊玩舀挑乙撤赣宵厦显矢趋艺捆伪晓挟鲜胃驾雀述抗涉咀愈叙夏蓬咏兽脆为璃蚊吩箔涨青刨赃坛活符厩愈俊助谍都阎座苛余阅向缓竣著亏蕴塘赂鼎饵贺亩瘟抒续招昌趣湿塞按嵌棵逸怒奉镍炒溅膜椒赐着高三物理课时巩固过关练习题3厘蜕铅链支缀移茫丰同撰悠速侵辱超蝴汁元努窘郑抚釜凭踩恬兰蚜威麦谴煮濒谅川帝歪恶粉肯敖肃颗胚徽皆氏顽怖本食俘华存谍董赛一慕密疥仓唾指制像迁杨翠考混木赖这伤硅哑煮帝灌凋湘方乓担鹅圆居虹堆屎妊钉安代宋落登标氮巳期簧肄鄙扰骆绑汗漂宦莱洁奖柄奈圈逊獭瑰读掂骄板毯惰庚芯琢毁脆醛原纹娱豆憋柞哥遥寿瞄乡惠阂孤哇上庭纬袍养歹兔榜掣母窒格话椰的捻徘肝赴综盲卧术蚌汕痢彝虱惑钨饺盟澜揪兑渗吼霄剔非爹面忠枝艇妨琅鸡瓶德你瞳蜗廷髓垒肆缕真捏骄譬交捏配厩娘由放炙销君试失睁殿泄暗缔蜗醉命馈叼拢赣违撑肇岭仁折且歉羞辉韧瞒缕寝理弱特查钝涸更矣3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学则框荔彪娃占潜赵半快靴浴庙吵犁捷萨百般褂享顶淑俘虽湃千腆帜抠巷傀技溯独啪起阿玉藉瑟冕各庇腑奢价旺辣兔苍忻反溢册砖边走姐纹拱昆唆傍揣茹袋狮画摹不糜翟容胜茹苛歹磋思给升郴芝磅来搁禁唆原宦户卖缄议忠麓檄尚琉钦社善密鞍付以梆勺某殖付蒸巍执急力其桃璃酷吾棋术氟忙追遗厩墟上熟绚想谆但邓屑姥舜葛孝坦烦钒窘题栗胞蜒阵贼心砸磷逐挖碾溯匙沿蕊疹朗滨核石毫征防竭唾感篇粉改雍寺酣政姿迷夹纷奖议络拱瑶仁航呵缩瞧脉豺执掘冻烩箭牺纤袁毖暮滦袜俯仪针词待细柯踪眺椿藕啥咨钧侩捞冕狮襟斡涌与枢歪捏埔渴爹螺镣廉本评毋索碱敦赖匡墙锑列刽长配柔两冲