选择题11 《匀强电场中的带电粒子》-解码高考2021物理一轮复习题型突破

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命题点一 带电粒子（带电体）在电场中的直线运动
命题点二 带电粒子（带电体）在电场中的曲线运动
命题点三 带电粒子在交变电场中的运动
命题点四 用“等效法”处理带电粒子在场中的运动
【高考解码】
命题点一 带电粒子（带电体）在电场中的直线运动
1．（多选）如图所示，带正电的金属滑块质量为m、电荷量为q，与绝缘水平面间的动摩擦因数为μ（μ＜1）。水平面上方有水平向右的匀强电场，电场强度为E＝eq \f(mg,q)。如果在A点给滑块一个向左的大小为v的初速度，运动到B点速度恰好为零，则下列说法正确的是（ ）
A．滑块运动到B点后将返回向A运动，来回所用时间相同
B．滑块运动到B点后将返回向A运动，到A点时速度大小仍为v
C．滑块回到A点时速度大小为eq \r(\f(1－μ,1＋μ))v
D．A、B两点间电势差为－eq \f(mv2,2（1＋μ）q)
2．（单选）如图所示，空间存在两块平行的彼此绝缘的带电薄金属板A、B，间距为d，中央分别开有小孔O、P.现有甲电子以速率v0从O点沿OP方向运动，恰能运动到P点．若仅将B板向右平移距离d，再将乙电子从P′点由静止释放，则（ ）
A．金属板A、B组成的平行板电容器的电容C不变
B．金属板A、B间的电压减小
C．甲、乙两电子在板间运动时的加速度相同
D．乙电子运动到O点的速率为2v0
3．（多选）如图所示，M、N为两个等大的均匀带电圆环，其圆心分别为A、C，带电荷量分别为＋Q、－Q，将它们平行放置，A、C连线垂直于圆环平面，B为AC的中点，现有质量为m、带电荷量为＋q的微粒（重力不计）从左方沿A、C连线方向射入，到A点时速度vA＝1m/s，到B点时速度vB＝eq \r(5)m/s，则（ ）
A．微粒从B至C做加速运动，且vC＝3m/s
B．微粒在整个运动过程中的最终速度为eq \r(5)m/s
C．微粒从A到C先做加速运动，后做减速运动
D．微粒最终可能返回至B点，其速度大小为eq \r(5)m/s
4．（单选）如图所示，竖直面内分布有水平方向的匀强电场，一带电粒子沿直线从位置a向上运动到位置b，在这个过程中，带电粒子（ ）
A．只受到电场力作用
B．带正电
C．做匀减速直线运动
D．机械能守恒
5．（多选）如图所示，在竖直平面足够大的区域内有电场强度为E的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的小球，以初速度v0从电场中的O点出发，沿ON方向在竖直面内做匀变速直线运动．ON与水平面的夹角为30°，重力加速度为g，且mg＝qE，不计空气阻力．则（ ）
A．小球运动的加速度大小为eq \f(g,2)
B．小球可能一直做匀加速运动
C．小球沿ON方向运动的最大位移为eq \f(v\\al(02,),2g)
D．在小球运动的前eq \f(v0,g)时间内，电场力对小球做功－eq \f(mv\\al(02,),4)
命题点二 带电粒子（带电体）在电场中的曲线运动
1．（单选）（2020·浙江省高考真题）如图所示，一质量为m、电荷量为（）的粒子以速度从连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达连线上的某点时（ ）
A．所用时间为
B．速度大小为
C．与P点的距离为
D．速度方向与竖直方向的夹角为30°
2．（单选）（2019·天津卷）如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为的带电小球，以初速度v从点竖直向上运动，通过点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从运动到的过程（ ）
A．动能增加
B．机械能增加
C．重力势能增加
D．电势能增加
3．（多选）如图，水平向右的匀强电场中，一带电粒子从A点以竖直向上的初速度开始运动，经最高点B后回到与A在同一水平线上的C点，粒子从A到B过程中克服重力做功2J，电场力做功3J，则（ ）
A．粒子在B点的动能比在A点多1J
B．粒子在C点的电势能比在B点少3J
C．粒子在C点的机械能比在A点多12J
D．粒子在C点的动能为6J
4．（多选）如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M.一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，则下列结论正确的是（已知重力加速度为g）（ ）
A．两极板间电压为eq \f(mgd,2q)
B．板间电场强度大小为eq \f(2mg,q)
C．整个过程中质点的重力势能增加eq \f(mg2L2,v\\al(02,))
D．若仅增大两极板间距，则该质点不可能垂直打在M上
5．（单选）如图，带电粒子由静止开始，经电压为U1的加速电场加速后，垂直电场方向进入电压为U2的平行板电容器，经偏转落在下板的中间位置．为使同样的带电粒子，从同样的初始位置由静止加速、偏转后能穿出平行板电容器，下列措施可行的是（粒子重力不计）（ ）
A．保持U2和平行板间距不变，减小U1
B．保持U1和平行板间距不变，增大U2
C．保持U1、U2和下板位置不变，向下平移上板
D．保持U1、U2和下板位置不变，向上平移上板
命题点三 带电粒子在交变电场中的运动
1．（单选）如图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子（不计重力），当两板间的电压分别如图中甲、乙、丙、丁所示，电子在板间运动（假设不与板相碰），下列说法正确的是（ ）
A．电压是甲图时，在0～T时间内，电子的电势能一直减少
B．电压是乙图时，在0～eq \f(T,2)时间内，电子的电势能先增加后减少
C．电压是丙图时，电子在板间做往复运动
D．电压是丁图时，电子在板间做往复运动
2．（单选）将如图所示的交变电压加在平行板电容器A、B两板上，开始B板电势比A板电势高，这时有一个原来静止的电子正处在两板的中间，它在电场力作用下开始运动，设A、B两极板间的距离足够大，下列说法正确的是（ ）
A．电子一直向着A板运动
B．电子一直向着B板运动
C．电子先向A板运动，然后返回向B板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动
D．电子先向B板运动，然后返回向A板运动，之后在A、B两板间做周期性往复运动
3．（单选）图甲为两水平金属板，在两板间加上周期为T的交变电压u，电压u随时间t变化的图线如图乙所示．质量为m、重力不计的带电粒子以初速度v0沿中线射入两板间，经时间T从两板间飞出．下列关于粒子运动的描述错误的是（ ）
A．t＝0时入射的粒子，离开电场时偏离中线的距离最大
B．t＝eq \f(1,4)T时入射的粒子，离开电场时偏离中线的距离最大
C．无论哪个时刻入射的粒子，离开电场时的速度方向都水平
D．无论哪个时刻入射的粒子，离开电场时的速度大小都相等
4．（单选）如图甲为一对长度为L的平行金属板，在两板之间加上如图乙所示的电压．现沿两板的中轴线从左端向右端连续不断射入初速度为v0的相同带电粒子（重力不计），且所有粒子均能从平行金属板的右端飞出，若粒子在两板之间的运动时间均为T，则粒子最大偏转位移与最小偏转位移的大小之比是（ ）
A．1∶1
B．2∶1
C．3∶1
D．4∶1
5．（多选）如图甲所示，两水平金属板间距为d，板间电场强度的变化规律如图乙所示．t＝0时刻，质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间，0～eq \f(T,3)时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属板边缘飞出．微粒运动过程中未与金属板接触．重力加速度的大小为g.关于微粒在0～T时间内运动的描述，正确的是（ ）
A．末速度大小为eq \r(2)v0
B．末速度沿水平方向
C．重力势能减少了eq \f(1,2)mgd
D．克服电场力做功为mgd
命题点四 用“等效法”处理带电粒子在场中的运动
1．（多选）如图所示为竖直平面内的直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向．质量为m、带电荷量为q的小球，在重力和恒定电场力F作用下，在竖直平面内沿与y轴方向成α角（90°>α>45°）斜向下方向做直线运动，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．若F＝mgsinα，则小球的速度不变
B．若F＝mgsinα，则小球的速度可能减小
C．若F＝mgtanα，则小球的速度可能减小
D．若F＝mgtanα，则小球的电势能可能增大
2．（多选）如图所示，在水平的匀强电场中，一个质量为m、电荷量为＋q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，小球可以在竖直平面内绕O点做圆周运动，AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径．已知重力加速度为g，电场强度E＝eq \f(mg,q)，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点时的机械能最大
B．若将小球在A点由静止开始释放，它将沿着ACBD圆弧运动
C．若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则它运动过程中的最小速度为eq \r(\r(2)gL)
D．若将小球在A点以大小为eq \r(gL)的速度竖直向上抛出，它将能够到达D点
3．（多选）如图所示ABCD为竖直放置的光滑绝缘细管道，其中AB部分是半径为R的圆弧形管道，BCD部分是固定的水平管道，两部分管道恰好相切于B点．水平面内的M、N、B三点连线构成边长为L的等边三角形，M、N连线过C点且垂直于BCD.两个带等量异种电荷的点电荷分别固定在M、N两点，电荷量分别为＋Q和－Q.现把质量为m、电荷量为＋q的小球（小球直径略小于管道内径，小球可视为点电荷），由管道的A处静止释放，已知静电力常量为k，重力加速度为g，则（ ）
A．小球运动到B点时受到的电场力小于运动到C点时受到的电场力
B．小球在B点时的电势能小于在C点时的电势能
C．小球在A点时的电势能等于在C点时的电势能
D．小球运动到C点时的速度为eq \r(gR)
4．（多选）如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为L＝0.4m的绝缘细线把质量为m＝0.20kg，带有q＝6.0×10－4C正电荷的金属小球悬挂在O点，小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角为θ＝37°.已知A、C两点分别为细线悬挂小球的水平位置和竖直位置，将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放，则（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8）（ ）
A．A、B两点间的电势差为－400V
B．小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小为3N
C．要使小球能绕O点做完整的圆周运动，小球在A点垂直OA释放的初速度为4m/s
D．要使小球能绕O点做完整的圆周运动，小球在A点垂直OA释放的初速度为eq \r(21)m/s
5．（多选）如图，一质量为m1＝1kg，带电荷量为q＝＋0.5C的小球以速度v0＝3m/s，沿两正对带电平行金属板（板间电场可看成匀强电场）左侧某位置水平向右飞入，极板长0.6m，两极板间距为0.5m，不计空气阻力，小球飞离极板后恰好由A点沿切线落入竖直光滑圆弧轨道ABC，圆弧轨道ABC的形状为半径R