2020学年高中物理（课堂同步系列一）每日一题 匀强电场中的直线运动（含解析）新人教版选修3-1

2020学年高中物理（课堂同步系列一）每日一题 匀强电场中的直线运动（含解析）新人教版选修3-1

匀强电场中的直线运动 ‎ 高考频度：★★★☆☆‎ 难易程度：★★☆☆☆‎ ‎（2020·云南省楚雄州民族实验中学高三下学期教学质量检测）如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板。质量为m、带电荷量为–q的带电粒子（不计重力），以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子刚好能到达N板，如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的处返回，则下述措施能满足要求的是 A．使初速度减为原来的 B．使M、N间电压加倍 C．使M、N间电压提高到原来的4倍 D．使初速度和M、N间电压都减为原来的 ‎【参考答案】BD ‎【试题解析】粒子刚好能达到B金属板时，根据动能定理得，，现在使带电粒子能到达MN板间距的处返回，则电场力做功等于。当初速度为，U不变，则有带电粒子动能的变化，故A错误；电压提高到原来的2倍，则带电粒子运动到MN板中点时电场力做功 ‎，故B正确；电压提高到原来的4倍，则带电粒子运动到距M板处时电场力做功，说明不可能运动到中点处，故C错误；使初速度和M、N间电压都减为原来的，则动能变化量为，运动到中点电场力做的功为，故，故D正确。‎ ‎【名师点睛】由题意知粒子射入电场后，电场力做负功，动能减小，根据动能定理列出方程。要使粒子刚好达到两板间距离的一半处，根据匀强电场沿电场线方向两点间电势差与距离成正比，再运用数学知识进行讨论，选择题意的选项。‎ ‎【知识补给】‎ 带电粒子（带电体）在电场中的直线运动 ‎1．带电粒子在匀强电场中做直线运动的条件 ‎（1）粒子所受合外力F合=0，粒子或静止，或做匀速直线运动。‎ ‎（2）粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。‎ ‎2．用动力学方法分析 ‎，；v2–=2ad。‎ ‎3．用功能观点分析 匀强电场中：W=Eqd=qU=mv2–m 非匀强电场中：W=qU=Ek2–Ek1‎ ‎4．带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法 ‎5．处理带电粒子在电场中运动的常用技巧 ‎（1）微观粒子（如电子、质子、α粒子等）在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化。‎ ‎（2）普通的带电体（如油滴、尘埃、小球等）在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化。‎ 密立根油滴实验原理如图所示。两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间距为d，板间电压为U，形成竖直向下的场强为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，则下列说法正确的是 A．悬浮油滴带正电 B．悬浮油滴的电荷量为 C．增大场强，悬浮油滴将向上运动 D．油滴的电荷量不一定是电子电荷量的整数倍 ‎（2020·高考物理精准押题卷）ABCD区域内存在电场强度为E的匀强电场，一带正电为q的带电小球用长为l轻质细绳系于O 点且绳子不可伸长，小球所受电场力为重力的5倍，如图所示在距O点为‎0.8l处有一个钉子，此时绳与竖直方向夹角为30°，小球离开电场时绳子恰好断裂，则下列说法正确的是 A．小球摆动过程中机械能守恒 B．碰到钉子时小球的速度为 C．小球离开电场能上升的最大高度为 D．小球飞出电场时所受绳子的最大拉力为 如图所示，竖直平行金属板分别与电源正、负极相接，一带电颗粒沿图中直线从A向B运动，则该带电颗粒 A．动能减小 B．电势能减小 C．机械能减小 D．可能带负电 ‎（2020·山东省潍坊市高三第三次高考模拟）如图甲所示，平行金属板A、B正对竖直放置，CD为两板中线上的两点。A、B板间不加电压时，一带电小球从C点无初速释放，经时间T到达D点，此时速度为v0。在A、B两板间加上如图乙所示的交变电压，t=0带电小球仍从C点无初速释放，小球运动过程中未接触极板，则t=T时，小球 A．在D点上方 B．恰好到达D点 C．速度大于v D．速度小于v 如图所示，沿水平方向放置的平行金属板a和b，分别与电源的正负极相连，a，b板的中央沿竖直方向各有一个小孔，带正电的液滴从小孔的正方P点由静止自由落下，先后穿过两个小孔后速度为v1，现使a板不动，保持电键S打开或闭合，b板向上或向下平移一小段距离，相同的液滴仍从P点自由落下，先后穿过两个小孔后速度v2，下列说法中正确的是 A．若电键S保持闭合，向下移动b，则 B．若电键S闭合一段时间后再断开，向下移动b板，则 C．若S保持闭合，无论向上或向下移动b板，则 D．若电键K闭合一段时间再断开，无论向上或向下移动板，则 ‎（2020·内蒙古赤峰市重点高中高二下学期期末联考）如图所示，平行板电容器的两个极板与水平面成一角度，两极板与一直流电源相连，若一带电小球恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则该小球在此过程中 A．一定带负电 B．做匀速直线运动 C．做匀减速直线运动 D．电势能减小 ‎【参考答案】‎ C 根据题意，从图示可知上极板带正电而下极板带负点，对悬浮油滴受力分析，受到向上的电场力和向下的重力，所以油滴带负电，A错误；由于悬浮油滴不动，合力等于零，则有=mg，油滴电荷量为q=，B错误；增大场强，电场力增大，则油滴将向上运动，C正确；任何带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍，D错误。‎ B 微粒的合力方向与速度方向一致，对微粒做正功，则其动能增大，故A错误；带电微粒在电场中受到重力和电场力两个力作用，电场力在水平方向，由微粒做直线运动可知，电场力方向必定水平向右，电场力做正功，机械能增大，电势能减小，故B正确，C错误；由分析可知，微粒带正电，故D错误。‎ B 小球仅受重力作用时从C到D做自由落体运动，由速度公式得 ‎，现加水平方向的周期性变化的电场，由运动的独立性知竖直方向还是做匀加速直线运动，水平方向沿电场力方向做匀加速直线运动，做匀减速直线运动刚好水平速度减为零，做反向的匀加速直线运动，做反向的匀减速直线运动水平速度由对称性减为零，故t=T时合速度为v0，水平位移为零，则刚好到达D点，故选B。‎ ‎【名师点睛】平行板电容器两极板带电后形成匀强电场，带电离子在电场中受到电场力和重力的作用，根据牛顿第二定律求出加速度，根据分运动和合运动的关系分析即可求解。‎ ‎【名师点睛】带正电的液滴在下落过程中受到竖直向下的重力，竖直向上的电场力作用，重力做正功，电场力做负功；由动能定理判断带电液滴速度大小关系。‎ C 根据题意可知，粒子做直线运动，则电场力与重力的合力与速度方向反向，粒子做匀减速直线运动，因此B错误，C正确；因极板的电性未知，则不能确定粒子的电性，选项A错误；因电场力做负功，则电势能增加，故D错误。‎