终身会员
搜索
    上传资料 赚现金

    高三物理总复习 课时跟踪检测(三十三) “带电粒子在电场中运动问题”的综合研究

    立即下载
    加入资料篮
    高三物理总复习 课时跟踪检测(三十三) “带电粒子在电场中运动问题”的综合研究第1页
    高三物理总复习 课时跟踪检测(三十三) “带电粒子在电场中运动问题”的综合研究第2页
    高三物理总复习 课时跟踪检测(三十三) “带电粒子在电场中运动问题”的综合研究第3页
    还剩4页未读, 继续阅读
    下载需要10学贝 1学贝=0.1元
    使用下载券免费下载
    加入资料篮
    立即下载

    高三物理总复习 课时跟踪检测(三十三) “带电粒子在电场中运动问题”的综合研究

    展开

    这是一份高三物理总复习 课时跟踪检测(三十三) “带电粒子在电场中运动问题”的综合研究,共7页。


    课时跟踪检测(三十三)  带电粒子在电场中运动问题的综合研究

    一、立足主干知识,注意基础性和综合性

    1.某半导体PN结中存在电场,取电场强度E的方向为x轴正方向,其E-x关系如图所示,ONOPOAOB。取O点的电势为零,则(  )

    AAB的电势相等

    B.从NO的过程中,电势一直增大

    C.电子从N移到P的过程中,电势能先增大后减小

    D.电子从N移到O和从O移到P的过程中,电场力做功相等

    解析:D 由于场强为正值则电场强度E的方向为x轴正方向,沿着电场线方向电势逐渐降低,AB错误;电子从N移到P的过程中,电场力一直做正功,电势能逐渐减小,C错误;由图像可知,图形的面积表示电势差,则有UNOUOP,再根据WqU可知,则电子从N移到O和从O移到P的过程中,电场力做功相等,D正确。

    2.空间存在着平行纸面的匀强电场,但电场的具体方向未知,现在纸面内建立直角坐标系xOy,用仪器沿OxOy两个方向探测该静电场中各点电势,得到各点电势φ与横、纵坐标的函数关系如图所示。关于该电场的电场强度E,下列说法正确的是(  )

    AE3 V/m,方向沿x轴正方向

    BE5 V/m,方向指向第一象限

    CE400 V/m,方向沿y轴负方向

    DE500 V/m,方向指向第三象限

    解析:D 在沿y轴方向,电势为40 V时,此时距离O点的距离为10 cm,而沿x轴方向,电势为40 V时,此时距离O点的距离为 cm,此两点为等势点,电场强度的方向垂直于两者连线且指向第三象限,由E计算可得电场强度大小为500 V/m,方向与x轴负方向成53°,指向第三象限,故ABC错误,D正确。

     

    3.(2022·山东烟台模拟)一带负电粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动,其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示,则粒子在从x1x3运动的过程中,下列说法中正确的是(  )

    A.在x1处粒子速度最大

    B.在x2处粒子加速度最大

    C.在x3处电势最高

    D.在x2处电势为零

    解析:C 带负电粒子只在电场力作用下运动,所以动能与势能之和是恒定的。则粒子在从x1x3运动的过程中,在x3处的电势能最小,速度最大,A错误;根据电场力做功与电势能的关系W=-ΔEpEp0Ep,从而解得Ep=-WEp0=-FxEp0,即图像中的斜率表示电场力大小,在x2处图像的斜率为零,粒子加速度为零,B错误;负电荷在电势低的地方电势能高,在x3处的电势能最小,所以电势最高,C正确;根据公式φ,可知在x2处电势不为零,D错误。

    4.(多选)如图,一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点,另一端系一带电小球,置于水平向右的匀强电场中,现把细线水平拉直,小球从A点由静止释放,经最低点B后,小球摆到C点时速度为0,则(  )

    A.小球在B点时速度最大

    B.小球从A点到B点的过程中,机械能一直在减少

    C.小球在B点时细线的拉力最大

    D.从B点到C点的过程中小球的电势能一直增加

    解析:BD 小球所受重力和电场力恒定,重力和电场力的合力恒定,小球相当于在重力和电场力的合力及细线的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动。当小球运动到重力和电场力的合力和细线的拉力共线时(不是B),小球的速度最大,此时细线的拉力最大,AC错误;从A点到C点的过程中,小球所受重力做正功,小球摆到C点时速度为0,所以电场力对小球做负功,小球从A点到B点的过程中,机械能一直在减少,B正确;从B点到C点的过程中,小球克服电场力做功,小球的电势能一直增加,D正确。

    5(2022·浙江宁波模拟)一个带负电的粒子从x0处由静止释放,仅受电场力作用,沿x轴正方向运动,加速度a随位置变化的关系如图所示,x2x1x3x2可以得出(  )

    A.在x1x3处,电场强度相同

    B.从x1x3过程中,电势先升高后降低

    C.粒子经x1x3处速度等大反向

    D.粒子在x2处电势能最大

    解析:B 因为qEma,所以在x1x3处,电场强度大小相等,方向相反,A错误;根据图像可知,从x1x3过程中,粒子先加速后减速,所以电场力先做正功,后做负功,电势能先减小后增大,x2处,电势能最小,根据Ep可知,粒子带负电,所以电势先升高后降低,B正确,D错误;根据运动学公式可知v22ax可知,a-x图像的面积表示,所以粒子经x1x3处速度大小相等,方向相同,C错误。

    6(多选)如图甲所示,平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力),两板间距离足够大。当两板间加上如图乙所示的交变电压后,选项图中反映电子速度v、位移x和加速度a随时间t的变化规律图像,可能正确的是(  )

    解析:AD 在平行金属板之间加上题图乙所示的交变电压时,电子在平行金属板间所受的电场力大小始终不变,F,由牛顿第二定律Fma可知,电子的加速度大小始终不变,电子在第一个内向B板做匀加速直线运动,在第二个内向B板做匀减速直线运动,在第三个内反向做匀加速直线运动,在第四个内向A板做匀减速直线运动,所以at图像应如图D所示,vt图像应如图A所示,AD正确,C错误;又因匀变速直线运动位移xv0tat2,所以xt图像应是曲线,B错误。

    7.如图所示,ABCD是半径为R的四分之三光滑绝缘圆形轨道,固定在竖直面内。以轨道的圆心O为坐标原点,沿水平直径AC方向建立x轴,竖直直径BD方向建立y轴。y轴右侧(y)存在竖直向上的匀强电场。一质量为m、带电量为+q的小球,从A点由静止开始沿轨道下滑,通过轨道最高点D后,又落回到轨道上的A点处。不考虑小球之后的运动,不计空气阻力,重力加速度为g,求:

    (1)小球落回到A点时的速率;

    (2)电场强度的大小;

    (3)小球从A下滑到电场内的B点时对轨道压力的大小。

    解析:(1)设小球离开D点时的速率为vD,由D落回到A的时间为t,则由平抛运动规律有Rgt2RvDt,解得vD2,小球落回到A时的速率为vA,根据动能定理有mgRmvA2mvD2,解得vA

    (2)小球从AD的过程中,根据动能定理有-mgR2qERmvD20,结合(1)解得E

    (3)小球通过轨道最低点B处时的速率为vB,轨道对小球的支持力为F,则有mgRmvB20,根据合力提供向心力有FqEmgm,解得F,由牛顿第三定律可知小球对轨道的压力FF

    答案:(1) (2) (3)

    二、强化迁移能力,突出创新性和应用性

    8.如图甲所示,两平行金属板AB放在真空中,间距为dP点在AB板间,A板接地,B板的电势φ随时间t变化情况如图乙所示,t0时,在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子,当t2T时,电子回到P点。电子运动中没与极板相碰,不计重力,则(  )

    Aφ1φ212

    Bφ1φ214

    C.在02T内,当tT时电子的电势能最大

    D.在02T内,电子的电势能减小了

    解析:D 0T时间内平行板间的电场强度为E1,电子以a1向上做匀加速直线运动,经过时间T的位移x1a1T2,速度v1a1TT2T内平行板间电场强度E2,加速度a2,电子以v1的速度向上做匀减速直线运动,速度变为0后开始向下做匀加速直线运动,位移x2v1Ta2T22T时刻回到P点,则x1x20,联立解得φ23φ1,故AB错误;0T内电子做匀加速运动,电场力做正功,电子的动能增大,电势能减小,所以在T时刻电子电势能不是最大,故C错误;电子在2T时刻回到P点,此时速度v2v1a2T=-(负号表示方向向下),电子的动能为Ekmv22,根据能量守恒定律可知,电势能的减小量等于动能的增加量,故D正确。

    9.(2022·福州模拟)(多选)两电荷量分别为q1q2的点电荷固定在x轴上的AB两点,两电荷连线上各点电势φx变化的关系图像如图所示,其中P点电势最高,且APBP,则(  )

    Aq1的电荷量大于q2的电荷量

    B.从P点到B点,电场强度逐渐增大

    Cq1q2都是负电荷

    D.在AB之间将一负试探电荷从P点左侧移到右侧,电势能先减少后增加

    解析:BCD 在Pφ-x图像的斜率为零,P点的电场强度为零,则q1q2P点产生的场强大小相等,方向相反,由公式Ek,且有APBP,可知q1的电荷量小于q2的电荷量,故A错误;在φ-x图像中,图线斜率的绝对值表示电场强度的大小,从P点到B点,斜率的绝对值越来越大,电场强度逐渐增大,故B正确;从P点到AB两点电势都降低,则q1q2都是负电荷,故C正确;在AB之间将一负试探电荷从P点左侧移到P点,电场力做正功,电势能减少;再从P点移到右侧,电场力做负功,电势能增加,即电势能先减少后增加,故D正确。

    10.反射式速调管是常用的微波器件之一,它利用电子团在电场中的振荡来产生微波,其振荡原理与下述过程类似。已知静电场的方向平行于x轴,其电势φx的分布如图所示。一质量m2.0×1020 kg,电荷量q2.0×109 C的带负电的粒子从(1,0)点由静止开始,仅在电场力作用下在x轴上往返运动。则(  )

    Ax轴原点左侧电场强度E1和右侧电场强度E2的大小之比

    B.粒子沿x轴正方向从-1 cm运动到0和从0运动到0.5 cm 运动过程中所受电场力的冲量相同

    C.该粒子运动的周期T4.0×108 s

    D.该粒子运动过程中的最大动能为4.0×108 J

    解析:D 由图可知,根据UEd,可得,左侧电场强度为E1 V/m2×103 V/m,右侧电场强度为E2 V/m4×103 V/m,联立,可得,故A错误;粒子运动到原点速度最大,根据动能定理,有qE1xEkm,代入数据,得Ekm4×108 J,设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为t1t2,在原点的速度为vmt1,同理可知vmt2,周期为T2(t1t2),联立代入数据得T3×108 s,故C错误,D正确;根据动量定律,有I1mvm0I20mvm,即粒子沿x轴正方向从-1 cm运动到0和从0运动到0.5 cm运动过程中所受电场力的冲量大小相同,方向相反,故B错误。

    11.如图甲所示,AB是两块水平放置的足够长的平行金属板,B板接地,AB两极板间电压随时间的变化情况如图乙所示,CD两平行金属板竖直放置,中间有两正对小孔O1O2,两板间电压为U2。现有一带负电粒子在t0时刻以一定的初速度沿AB两板间的中轴线O1O1进入,并能从O1沿O1O2进入CD间。已知粒子的带电荷量为-q,质量为m(不计粒子重力)求:

    (1)粒子刚好能到达O2孔时,则该粒子进入AB间的初速度v0为多大;

    (2)(1)的条件下,AB两板长度的最小值;

    (3)AB两板间距的最小值。

    解析:(1)因粒子在AB间运动时,水平方向不受外力作用做匀速运动,所以进入O1孔时的速度即为进入AB板的初速度

    CD间,由动能定理有qU2mv02

    解得v0

    (2)由于粒子进入AB后,在一个周期T内,竖直方向上的速度变为初始状态,即v0,竖直方向的位移也为0,若在第一个周期末粒子从AB板中射出,则对应两板最短,长度为Lv0TT

    (3)若粒子在运动过程中刚好不到A板而返回,则此时对应两板间距最小,设为d

    则有··2×2

    解得d

    答案:(1)  (2)T (3)

     

    相关试卷

    高三物理总复习 课时跟踪检测(三十七) 带电粒子在磁场中的运动:

    这是一份高三物理总复习 课时跟踪检测(三十七) 带电粒子在磁场中的运动,共7页。

    高三物理总复习 课时跟踪检测(三十二) 电容器 带电粒子在电场中的运动:

    这是一份高三物理总复习 课时跟踪检测(三十二) 电容器 带电粒子在电场中的运动,共7页。

    2024届高考物理一轮复习课时跟踪检测(三十三)“带电粒子在电场中运动问题”的综合研究含答案:

    这是一份2024届高考物理一轮复习课时跟踪检测(三十三)“带电粒子在电场中运动问题”的综合研究含答案,共5页。

    免费资料下载额度不足,请先充值

    每充值一元即可获得5份免费资料下载额度

    今日免费资料下载份数已用完,请明天再来。

    充值学贝或者加入云校通,全网资料任意下。

    提示

    您所在的“深圳市第一中学”云校通为试用账号,试用账号每位老师每日最多可下载 10 份资料 (今日还可下载 0 份),请取消部分资料后重试或选择从个人账户扣费下载。

    您所在的“深深圳市第一中学”云校通为试用账号,试用账号每位老师每日最多可下载10份资料,您的当日额度已用完,请明天再来,或选择从个人账户扣费下载。

    您所在的“深圳市第一中学”云校通余额已不足,请提醒校管理员续费或选择从个人账户扣费下载。

    重新选择
    明天再来
    个人账户下载
    下载确认
    您当前为教习网VIP用户,下载已享8.5折优惠
    您当前为云校通用户,下载免费
    下载需要:
    本次下载:免费
    账户余额:0 学贝
    首次下载后60天内可免费重复下载
    立即下载
    即将下载:资料
    资料售价:学贝 账户剩余:学贝
    选择教习网的4大理由
    • 更专业
      地区版本全覆盖, 同步最新教材, 公开课⾸选;1200+名校合作, 5600+⼀线名师供稿
    • 更丰富
      涵盖课件/教案/试卷/素材等各种教学资源;900万+优选资源 ⽇更新5000+
    • 更便捷
      课件/教案/试卷配套, 打包下载;手机/电脑随时随地浏览;⽆⽔印, 下载即可⽤
    • 真低价
      超⾼性价⽐, 让优质资源普惠更多师⽣
    VIP权益介绍
    • 充值学贝下载 本单免费 90%的用户选择
    • 扫码直接下载
    元开通VIP,立享充值加送10%学贝及全站85折下载
    您当前为VIP用户,已享全站下载85折优惠,充值学贝可获10%赠送
      充值到账1学贝=0.1元
      0学贝
      本次充值学贝
      0学贝
      VIP充值赠送
      0学贝
      下载消耗
      0学贝
      资料原价
      100学贝
      VIP下载优惠
      0学贝
      0学贝
      下载后剩余学贝永久有效
      0学贝
      • 微信
      • 支付宝
      支付:¥
      元开通VIP,立享充值加送10%学贝及全站85折下载
      您当前为VIP用户,已享全站下载85折优惠,充值学贝可获10%赠送
      扫码支付0直接下载
      • 微信
      • 支付宝
      微信扫码支付
      充值学贝下载,立省60% 充值学贝下载,本次下载免费
        下载成功

        Ctrl + Shift + J 查看文件保存位置

        若下载不成功,可重新下载,或查看 资料下载帮助

        本资源来自成套资源

        更多精品资料

        正在打包资料,请稍候…

        预计需要约10秒钟,请勿关闭页面

        服务器繁忙,打包失败

        请联系右侧的在线客服解决

        单次下载文件已超2GB,请分批下载

        请单份下载或分批下载

        支付后60天内可免费重复下载

        我知道了
        正在提交订单
        欢迎来到教习网
        • 900万优选资源,让备课更轻松
        • 600万优选试题,支持自由组卷
        • 高质量可编辑,日均更新2000+
        • 百万教师选择,专业更值得信赖
        微信扫码注册
        qrcode
        二维码已过期
        刷新

        微信扫码,快速注册

        手机号注册
        手机号码

        手机号格式错误

        手机验证码 获取验证码

        手机验证码已经成功发送,5分钟内有效

        设置密码

        6-20个字符,数字、字母或符号

        注册即视为同意教习网「注册协议」「隐私条款」
        QQ注册
        手机号注册
        微信注册

        注册成功

        下载确认

        下载需要:0 张下载券

        账户可用:0 张下载券

        立即下载
        使用学贝下载
        账户可用下载券不足,请取消部分资料或者使用学贝继续下载 学贝支付

        如何免费获得下载券?

        加入教习网教师福利群,群内会不定期免费赠送下载券及各种教学资源, 立即入群

        返回
        顶部
        Baidu
        map