《2011-2019年高考物理真题分类汇编：带电物体在电场中的运动.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011-2019年高考物理真题分类汇编：带电物体在电场中的运动.pdf（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第 1 页 共 13 页2011-2019 年高考物理真题分类汇编：带电物体在电场中的运动1.2012 年理综新课标卷18.如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子A.所受重力与电场力平衡B.电势能逐渐增加C.动能逐渐增加D.做匀变速直线运动答案 BD 解析 要使粒子在电场中直线运动，必须使合力与运动方向在一直线上，由题意可受力分析可知，受重力竖直向下，电场力垂直极板向上，合力水平向左，故 A 错。因电场力做负功，故电势能增加。B 正确。合力做负功，故动能减少。C 错。因合力为定值且与运动方向在一
2、直线上，故D 正确。2.2013 年新课标I 卷16.一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方2d处的 P 点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处（未与极板接触）返回。若将下极板向上平移3d，则从 P 点开始下落的相同粒子A.打到下极板上B.在下极板处返回C.在距上极板2d处返回D.在距上极板d52处返回【答案】D【解析】带电粒子运动过程中受重力和电场力做功；设电容器两极板间电压为U，粒子下落的全程由动能定理有：()002dmg dUq，得32Uqmgd，当下极板向上移3d后，
3、设粒子能下落到距离上极板h 处，由动能定理有：()00223dUmg hqhd，解得25hd，D 选项对。3.2011 年理综四川卷21质量为 m 的带正电小球由空中A 点无初速度自由下落，在t 秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过t 秒小球又回到A 点，不计空气阻力且小球从未落地。则A整个过程中小球电势能变化了2223tmgB整个过程中小球动量增量的大小为2mgt 第 2 页 共 13 页C从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg2t2D从 A 点到最低点小球重力势能变化了2232tmg答案：B D 解析：整个过程中小球的位移为0，0212122attgtgt，得 a3g
4、，根据牛顿第二定律电场力是重力的4 倍为 4mg，根据动量定理 Pmgt3mgt 2mgt，B 正确；电势能变化量为4mg12gt2 2mg2t2,A 错误；小球减速到最低点和最初加速时的动能变化量大小相等为2221tmg，C 错误；从A 点到最低点重力势能变化了222232213121tmg)gtgt(mg，D 正确。答案为B D。4.2014 年理综天津卷4如图所示，平行金属板A、B 水平正对放置，分别带等量异号电荷一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么（）A若微粒带正电荷，则A 板一定带正电荷B微粒从M 点运动到N 点电势能一定增加C微粒从M 点运动
5、到N 点动能一定增加D微粒从M 点运动到N 点机械能一定增加【答案】C【解析】如题图，带电粒子所受电场力为竖直方向，又因为运动轨迹向下偏转，所以粒子所受合外力方向向下。重力方向竖直向下，故电场力方向可能向下，也可能向上但是小于重力。若微粒带正电，则电场方向可能向上也可能向下，A 板带正电和负电均有可能，A 错。若微粒所受电场力向下，从 M 点到 N 点电场力做正功，电势能减小，B 错。若所受电场力向上，从M 点到 N 点电场力做负功，电势能增加，微粒的机械能减少，D 错。微粒所受合力向下，从M 点到 N 点合力做正功，根据动能定理，动能一定增加，C 正确。5.2015 年江苏卷7.一带正电的小
6、球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左。不计空气阻力，则小球（BC）(A)做直线运动(B)做曲线运动(C)速率先减小后增大(D)速率先增大后减小解析：由题意知，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线运动（竖直方向做自由落体运动，水平方向先向右匀减速运动到零再向左匀加速运动），所以A 错误；B 正确；在运动的过程中合外力先做负功后做正功，所以C 正确；D 错误。v0Ev M N A B 第 3 页 共 13 页6.2015 年理综山东卷20如图甲，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为
7、v0沿中线射入两板间，0T/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 0T 时间内运动的描述，正确的是（BC）A.末速度大小为02vB.末速度沿水平方向C.重力势能减少了mgd21D.克服电场力做功为mgd【答案】BC【解析】因0-3T内微粒匀速运动，故0E qmg；在233TT时间内，粒子只受重力作用，做类平抛运动，在23Tt时刻的竖直速度为13ygTv，水平速度为v0；在23TT时间内，粒子满足02E qmgma,解得 a=g，方向向上，则在t=T 时刻，粒子的竖直速度减小到零，水平速度为v0，选项 A 错误，B
8、 正确；微粒的重力势能减小了122PdEmgmgd，选项 C 正确；从射入到射出，由动能定理可知，1=02mgdW电，可知克服电场力做功为12mgd，选项 D 错误；故选BC.7.2017 年浙江选考卷8.如图所示，在竖立放置间距为d 的平行板电容器中，存在电场强度为E 的匀强电场。有一质量为m，电荷量为+q 的点电荷从两极板正中间处静止释放，重力加速度为g。则点电荷运动到负极板的过程A.加速度大小为gmqEaB.所需的时间为EqdmtC.下降的高度为2dyD.电场力所做的功为EqdW【答案】B【解析】点电荷往电场中的受力分析如图所示，点电荷所受的合外力为22)()(mgEqF，所以由牛顿第二
9、定律得，点电荷运动到负极板的过程中，加速度大小为mFa，A 错误；点电荷在水平方向的加速度为mqEa1，由运动学公式21212tad，所以Eqdmt，故 B 正确，点电荷在竖直t O ET图乙3T32TE02E0d v0图甲mg Eq d 第 4 页 共 13 页方向上做自由落体运动，所以下降的高度Eqmgdgty2212，故 C 错误；由做功公式EqdW21,故D 错误。8.【2019 年 4 月浙江物理选考】用长为1.4m 的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为1.0 102kg、电荷量为 2.0 10-8C 的小球，细线的上端固定于O 点。现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成 370，
10、如图所示。现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，则（sin370=0.6）A.该匀强电场的场强为3.75 107N/C B.平衡时细线的拉力为0.17N C.经过 0.5s，小球的速度大小为6.25m/s D.小球第一次通过O 点正下方时，速度大小为7m/s【答案】C【解析】【详 解】AB 小 球 在 平 衡 位 置 时，由 受 力 分 析 可 知：qE=mgtan370，解 得，细线的拉力：T=，选项 AB 错误；C小球向左被拉到细线水平且拉直的位置，释放后将沿着电场力和重力的合力方向做匀加速运动，其方向与竖直方向成370角，加速度大小为，则经过0.5s，小球的速度大小为v=at=6.25
11、m/s，选项 C 正确；D小球从水平位置到最低点的过程中，若无能量损失，则由动能定理：，带入数据解得v=7m/s；因小球从水平位置先沿直线运动，然后当细绳被拉直后做圆周运动到达最低点，在绳子被拉直的瞬间有能量的损失，可知到达最低点时的速度小于7m/s，选项 D 错误。9.【2019 年物理天津卷】如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程（）第 5 页 共 13 页A.动能增加212mB.机械能增加22mC.重力势能增加232mD.电势能增加22m【答案】B【解析】【详解】由动能的表达
12、式2k12Emv可知带电小球在M 点的动能为212kMEmv，在 N 点的动能为21222kNEmvmv，所以动能的增量为232kEmv，故 A 错误；带电小球在电场中做类平抛运动，竖直方向受重力做匀减速运动，水平方向受电场力做匀加速运动，由运动学公式有,2yxqEvvgt vvattm，可得2qEmg，竖直方向的位移2vht，水平方向的位移22vxtvt，因此有2xh，对小球写动能定理有232kqExmghEmvV，联立上式可解得22qExmv，212mghmv，因此电场力做正功，机械能增加，故机械能增加22mv，电势能减少22mv，故 B 正确 D 错误，重力做负功重力势能增加量为212m
13、v，故 C 错误。10.【2019 年物理全国卷3】空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P 是电场中的两点。从O 点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m 的小球 A、B。A 不带电，B 的电荷量为q（q0）。A 从 O 点发射时的速度大小为v0，到达 P 点所用时间为t；B 从 O 点到达 P 点所用时间为2t。重力加速度为g，求（1）电场强度的大小；（2）B 运动到 P 点时的动能。【答案】（1）3mgEq；（2）222k0=2()Em vg t【解析】【详解】（1）设电场强度的大小为E，小球 B 运动的加速度为a。根据牛顿定律、运动学公式和题第 6 页 共 13 页给条件，有mg+
14、qE=ma2211()222tagt解得3mgEq（2）设 B 从 O 点发射时的速度为v1，到达 P 点时的动能为Ek，O、P 两点的高度差为h，根据动能定理有2k112EmvmghqEh且有102tvv t212hgt联立式得222k0=2()Em vg t11.2013 年四川卷10在如图所示的竖直平面内，物体 A 和带正电的物体B 用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角 =37o的光滑斜面上的M 点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行。劲度系数k=5N/m的轻弹簧一端固定在O 点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D 与 A 相连，弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，DM 垂直于斜面。水平
15、面处于场强 E=5 104N/C、方向水平向右的匀强电场中。已知 A、B 的质量分别为mA=0.1kg 和 mB=0.2kg，B 所带电荷量q=+4 l0-6C。设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，B 电量不变。取 g=10m/s2，sin37o=0.6，cos37o=0.8。求 B 所受静摩擦力的大小；现对 A 施加沿斜面向下的拉力F，使 A 以加速度a=0.6m/s2开始做匀加速直线运动。A 从 M 到 N的过程中，B 的电势能增加了Ep=0.06J。已知 DN 沿竖直方向，B 与水平面间的动摩擦因数=0.4。求 A 到达 N 点时拉力F 的瞬时功率。
16、【答案】00.4fN0.528PWE B A D N M O 第 7 页 共 13 页【解析】（1）F 作用之前，AB 处于静止状态，设B 所受的静摩擦力大小为0f，AB 间的绳子的张力为0T，有对 A：0=sinATm g对 B：00TqEf联立两式，代入数据得00.4fN方向向左（2）物体 A 从 M 点到 N 点的过程中，AB 两物体的位移均为s，AB 间绳子的张力为T，有pEqEsamqEgmTBB设 A 在 N 点时速度为v，受弹簧拉力为F弹，弹簧的伸长量为 x，有22vasF弹=k x+sinsinAAFm gFTm a弹由几何关系知sin)cos1(sx设拉力 F 的瞬时功率为P
17、,有 P=Fv联立解得：P=0.528W 12.2014 年理综新课标卷25如图所示，O，A，B 为同一竖直平面内的三个点，OB 沿竖直方向，BOA60，OB32OA，将一质量为m 的小球以一定的初动能自O 点水平向右抛出，小球在运动过程中恰好通过A 点，使此小球带电，电荷量为q(q0)，同时加一匀强电场，场强方向与 OAB所在平面平行现从O 点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过了A 点，到达 A 点时的动能是初动能的3 倍；若该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出，恰好通过B 点，且到达 B 点时的动能为初动能的6 倍，重力加速度大小为g.求(1)无电场时，小球到达A 点时
18、的动能与初动能的比值；(2)电场强度的大小和方向【答案】（1）073kAkEE（2)36mgEqA B O 60第 8 页 共 13 页【解析】设小球的初速度为v0，初动能 Ek0，从 O 点运动到A 点的时间为t，令 OAd，则 OB32d，根据平抛运动的规律有dsin 60 v0t dcos 60 12gt2 又有 Ek012mv20由式得Ek038mgd 设小球到达A 点时的动能为Ek A，则EkAEk012mgd 由式得EkAEk073.(2)加电场后，小球从 O点到 A点和 B点，高度分别降低了d2和32d，设电势能分别减小 EpA和 EpB，由能量守恒及式得 EpA3Ek0Ek01
19、2mgd23Ek0 EpB6Ek0Ek032mgd Ek0 在匀强电场中，沿任一直线，电势的降落是均匀的，设直线OB 上的 M 点与 A 点等电势，M 与 O点的距离为x，如图，则有x32d EpA EpB解得 x d，MA 为等势线，电场必与其垂线OC 方向平行，设电场方向与竖直向下的方向的夹角为，由几何关系可得 30即电场方向与竖直向下的方向的夹角为30.设场强的大小为E，有 qEdcos 30 EpA?由?式得E3mg6q.?13.2015 年理综四川卷10(18 分)如图所示，粗糙、绝缘的直轨道OB 固定在水平桌面上，B 端与桌面边缘对齐，A 是轨道上一点，过A 点并垂直于轨道的竖直面
20、右侧有大小E1.5 106N/C，方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体P 电荷量是2.0 106C，质量 m0.25kg，与轨道间动摩擦因数 0.4，P 从 O 点由静止开始向右运动，经过0.55s 到达 A 点，到达 B 点时速度是5m/s，到达空间 D 点时速度与竖直方向的夹角为，且 tan 1.2。P 在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力 F 作用，F 大小与 P 的速率 v 的关系如表所示。A B O E M C O A B P F E D 第 9 页 共 13 页P 视为质点，电荷量保持不变，忽略空气阻力，取g 10 m/s2，求：v（m s-1）0v2 2v0）的带电小球M、
21、N 先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出。小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开。已知N 离开电场时的速度方向竖直向下；M 在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N 刚离开电场时的动能的1.5倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。求（1）M 与 N 在电场中沿水平方向的位移之比；（2）A 点距电场上边界的高度；（3）该电场的电场强度大小。【答案】（1）3:1（2）H31（3）qmgE2【解析】（1）设带电小球M、N 抛出初速度均为v0，则它们进入电场时的水平速度仍为v0；M、N在电场中的运动时间t 相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位
22、移分别为s1和 s2；由运动公式可得：v0-at=0 21012sv tat2201-2sv tat联立解得：1213ss（2）设 A 点距离电场上边沿的高度为h，小球下落h 时在竖直方向的分速度为vy，则ghv22221gttvHy因为 M 在电场中做匀加速直线运动，则Hsvvy10H A 左右第 12 页 共 13 页由可得Hh31（3）设电场强度为E，小球 M 进入电场后做直线运动，则mqEamgqEvvy，0设 M、N 离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理12201)(21qEsmgHvvmEyk22202)(21qEsmgHvvmEyk?由已知条件：Ek1=1.5 Ek2
23、?联立?解得：qmgE216.2017 年新课标I 卷 25（20 分）真空中存在电场强度大小为E1的匀强电场，一带电油滴在该电场中竖直向上做匀速直线运动，速度大小为v0，在油滴处于位置A 时，将电场强度的大小突然增大到某值，但保持其方向不变。持续一段时间t1后，又突然将电场反向，但保持其大小不变；再持续同样一段时间后，油滴运动到B 点。重力加速度大小为g。（1）油滴运动到B 点时的速度；（2）求增大后的电场强度的大小；为保证后来的电场强度比原来的大，试给出相应的t1和 v0应满足的条件。已知不存在电场时，油滴以初速度v0做竖直上抛运动的最大高度恰好等于B、A 两点间距离的两倍。【答案】（1）
24、2012vvgt（2）0022111122()4vvEEgtgt015(1)2vtg【解析】（1）设油滴质量和电荷量分别为m 和 q，油滴速度方向向上为整。油滴在电场强度大小为E1的匀强电场中做匀速直线运动，故匀强电场方向向上。在t=0 时，电场强度突然从E1增加至 E2时，油滴做竖直向上的匀加速运动，加速度方向向上，大小a1满足12mamgqE油滴在时刻t1的速度为1101tavv电场强度在时刻t2突然反向，油滴做匀变速直线运动，加速度方向向下，大小a2满足22mamgqE油滴在时刻t2=2t1的速度为212 1vva t由式得2012vvgt（2）由题意，在t=0 时刻前有1qEmg油滴从
25、 t=0 到时刻 t1的位移为第 13 页 共 13 页211 11 112svta t油滴在从时刻t1到时刻 t2=2t1的时间间隔内的位移为221 12 112svta t由题给条件有)2(220hgv式中 h 是 B、A 两点之间的距离。若 B 点在 A 点之上，依题意有12ssh由式得1210102)(4122EgtvgtvE?为使 E2 E1，应有1)(412221010gtvgtv?即当gvt01)231(0?或gvt01)231(?才是可能的：条件?式和?式分别对应于v20 和 v20 两种情形。若 B 在 A 点之下，依题意有21xxh?由?式得1210102)(41-22EgtvgtvE?为使21EE，应有1)(41-2221010gtvgtv?即015(1)2vtg?另一解为负，不符合题意，已舍去。