专题16 带电粒子在非匀强电场中的运动-2022高考物理一轮复习压轴题剖析（电学部分）

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专题16 带电粒子在非匀强电场中的运动 压轴题一、单选题1．某空间区域有竖直方向的电场（图中只画出了一条电场线）．一个质量为m、电荷量为q的带正电的小球，在电场中从A点由静止开始沿电场线竖直向下运动．不计一切阻力，运动过程中小球的机械能E与小球位移x的关系图象如图所示，由此可以判断（    ）A．小球所处的电场为非匀强电场，且场强不断减小，场强方向向上B．小球所处的电场为匀强电场，场强方向向下C．小球可能先做加速运动，后做匀速运动D．小球一定先做加速运动，达到最大速度后做减速运动，最后静止2．如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上距离为L的两点，其中Q1带正电位于原点O，a、b是它们连线延长线上的两点，其中b点与O点相距3L现有一带正电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，设粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb，其速度随坐标x变化的图象如图乙所示，则以下判断正确的是（    ）A．Q2带负电且电荷量大于Q1B．b点的场强不为零C．a点的电势比b点的电势高D．该粒子在a点的电势能比在b点的电势能小3．如图所示，Q1和Q2是在真空中固定的两个等量同种电荷，A和B是Q1和Q2连线上关于中点O对称的两点．一电子从A点由静止开始运动，运动中仅受电场力作用，此电子就以O为中心在A、B之间来回往复运动．一面说法中正确的是（    ）A．Q1和Q2都带正电B．电子在O点的速度最大C．A、O、B三点中，O点的电势最低D．电子在O点具有的电势能最大4．如图所示，图中虚线为某静电场中的等差等势线，实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹，a、b、c为粒子的运动轨迹与等势线的交点，粒子只受电场力作用，下列说法正确的是（     ）A．a点的电势高于b点的电勢B．粒子在a点的加速度比在b点的加速度小C．粒子在a点的动能比在b点的动能大D．粒子在b点的电势能比在c点时的电势能小5．如图所示，是一正点电荷仅在电场力作用下，从A点运动到B点的速度图象，电荷在A、B两点对应的时刻分别为tA、tB，下列说法中正确的是（    ）A．A点的场强一定小于B点的场强B．A点的电势一定低于B点的电势C．正电荷在A点的电势能一定大于B点的电势能D．由A至B的过程中，电场力一定对正电荷做正功  二、多选题6．如图所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平，a、b是两个完全相同的带正电小球（视为点电荷），b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q（图中未画出）时速度为零．则小球a（    ）A．从N到Q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B．从N到P的过程中，速率先增大后减小C．从N到Q的过程中，电势能一直增加D．从P到Q的过程中，动能减少量小于电势能增加量7．如图所示，虚线a、b、c为电场中的一簇等势线，相邻两等势面之间的电势差相等，等势线a上一点A处，分别射出甲、乙两个粒子，两粒子在电场中的轨道分别交等势线c于B、C点，甲粒子从A到B的动能变化量的绝对值是E，乙粒子从A到C动能变化量绝对值为E，不计粒子的重力，由此可以判断（　　）A．甲粒子一定带正电，乙粒子一定带负电B．甲的电量一定为乙电量的2倍C．甲粒子从A到B电场力一定做正功，乙粒子从A到C电场力一定做负功D．甲在B点的电势能的绝对值一定是乙在C点电势能绝对值的2倍8．已知x轴上电场方向与x轴方向平行，x轴上各点电势如图所示，x=0处电势为5V，一电子从x=-2cm处由静止释放，则下列说法正确的是（    ）A．x=0处电场强度为零B．电子在x=-2cm处的加速度小于电子在x=-1cm处的加速度C．该电子运动到x=0处时的动能为3 eVD．该电子不可能运动到x=2cm处9．如图所示，O是一固定的点电荷，虚线是该点电荷产生的电场中的三条等势线，负点电荷q仅在电场力的作用下沿实线所示的轨迹从a处运动到b处，然后又运动到c处．由此可知(　　)A．O为正电荷B．在整个过程中q的电势能先变小后变大C．在整个过程中q的加速度先变大后变小D．在整个过程中，电场力做功为零10．如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A、B两点的加速度大小分别为、，电势能分别为、.下列说法正确的是（    ）A．电子一定从A向B运动B．若>，则Q靠近M端且为正电荷C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有<D．B点电势可能高于A点电势11．如图所示，在足够长的光滑绝缘水平直线轨道上方的P点，固定一电荷量为＋Q的点电荷．一质量为m、带电荷量为＋q的物块（可视为质点的检验电荷），从轨道上的A点以初速度v0沿轨道向右运动，当运动到P点正下方的B点时速度为v．已知点电荷产生的电场在A点的电势为（取无穷远处电势为零），P到物块的重心竖直距离为h，P、A连线与水平轨道的夹角为60°，k为静电常数，下列说法正确的是（    ）A．点电荷＋Q产生的电场在B点的电场强度大小B．物块在A点时受到轨道的支持力大小为C．物块在A点的电势能D．点电荷＋Q产生的电场在B点的电势 三、解答题12．电量均为的两电荷固定在相距为的两点，为连线中点，连线中垂线上有一点，到O的距离为．（1）求点的场强．（2）a.将一质量为，带电量为的粒子从点由静止释放，不考虑粒子的重力．若，可略去项的贡献，试证明粒子的运动为简谐运动；b.简谐运动可视为某一匀速圆周运动沿直径方向上的投影运动，请描述与该粒子所做简谐运动相对应的圆运动，并求粒子做简谐运动的周期．   13．如图甲所示，光滑的绝缘细杆水平放置，有孔小球套在杆上，整个装置固定于某一电场中．以杆左端为原点，沿杆向右为x轴正方向建立坐标系．沿杆方向电场强度E随位置x的分布如图乙所示，场强为正表示方向水平向右，场强为负表示方向水平向左．图乙中曲线在0≤x≤0.20m和x≥0.4m范围可看作直线．小球质量m=0.02kg，带电量q=+1×10-6C．若小球在x2处获得一个v=0.4m/s的向右初速度，最远可以运动到x4处．（1）求杆上x4到x8两点间的电势差大小U；（2）若小球在x6处由静止释放后，开始向左运动，求：a. 加速运动过程中的最大加速度am；b. 向左运动的最大距离sm；（3）若已知小球在x2处以初速度v0向左减速运动，速度减为零后又返回x2处，所用总时间为t0，求小球在x2处以初速度4v0向左运动，再返回到x2处所用的时间（小球运动过程中始终未脱离杆）．你可能不会计算，但小球向左运动过程中受力特点你并不陌生，请展开联想，通过类比分析得出结果．