1、2023年高考物理 电容器 电场中带电粒子的运动练习一、选择题(共10小题，每题6分，共60分，在每题给出的四个选项中至少有一项符合题意，全部选对的得6分，漏选的得3分，错选的得0分)1(2023石家庄模拟)对于给定的电容器，在描述电容C，所带电荷量Q，极板间电压U之间的关系的四种图象中，如以下图，正确的选项是()【答案】ABC2如以下图，平行板电容器的两极板A、B通过开关S与直流电源相连接当S接通时，放入板间的带电液滴P刚好处于静止状态现将S断开，保持A板不动，而将另一个与大地相接的B板下移一小段距离，那么()A带电液滴会向下运动B带电液滴会向上运动CA、B两板间的电压增大，带电液滴的电势能
2、增大DA、B两板间的场强不变，带电液滴的电势能减小【答案】D3如以下图，一绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E.在与环心等高处放有一质量为m、带电q的小球，由静止开始沿轨道运动，以下说法正确的选项是()A小球在运动过程中机械能守恒B小球经过环的最低点时速度最大C小球经过环的最低点时对轨道压力为3(mgqE)D小球经过环的最低点时对轨道压力为(mgqE)【答案】BC4如以下图，处于真空中的匀强电场与水平方向成15角，在竖直平面内的直线AB与场强E互相垂直在A点，以大小为v0的初速度水平向右抛出一质量为m、带电荷量为q的小球，经时间t，小球下落一段距离过C点(图中未画出)时其速度大
3、小仍为v0，A、B、C三点在同一平面内，那么在小球A点运动到C点的过程中()A电场力对小球做功为零B小球的电势能增加C小球机械能减少DC点可能位于直线AB的左侧【解析】由动能定理，动能不变，合外力的功为零，重力做正功，电场力必然做负功，电势能增加，B对，A错；A、B两点等势，故C点必定在AB直线的右侧，D错；小球的机械能的减少量即为竖直方向的重力势能减少量mgh，在竖直方向的加速度a大于g，竖直方向hat2gt2，即mghmg2t2，故C错【答案】B5(2023重庆联合诊断)如以以下图所示，水平放置的两平行金属板间有一竖直方向的匀强电场，板长为L，板间距离为d，在距极板右端L处有一竖直放置的屏
4、M，一带电荷量为q，质量为m的质点从两板中央平行于极板射入电场，最后垂直打在M屏上，以下说法中正确的选项是()A质点打在屏的P点上方，板间场强大小为B质点打在屏的P点上方，板间场强大小为C质点打在屏的P点下方，板间场强大小为D质点打在屏的P点下方，板间场强大小为【解析】质点要垂直打在M屏上，那么打在M屏上时竖直方向上速度为零对竖直方向上的运动进行分析，质点的前一段运动必定是在电场力和重力作用下做加速运动，后一段运动必定是在重力作用下做减速运动，最后速度减小为零，那么只可能先向上做加速运动，然后向上做减速运动，位移应向上，故质点打在P点上方又因两段运动的过程中质点在水平方向上的位移相等，质点在水
5、平方向上做匀速直线运动，故质点做两段运动所经历的时间相等，设为t，对竖直方向上的运动有：a1，ga2，根据两段运动的对称性知a1ta2t，那么E，A正确【答案】A6(2023高考天津理综)如以下图，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子(不计重力)以速度vM经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度vN折回N点，那么()A粒子受电场力的方向一定由M指向NB粒子在M点的速度一定比在N点的大C粒子在M点的电势能一定比在N点的大D电场中M点的电势一定高于N点的电势【解析】此题考查了电场的根本概念、带电粒子在电场中的受力及运动相
6、关知识，意在考查考生的分析与综合能力由题意可知M、N在同一电场线上，带电粒子从M点运动到N点的过程中，电场力做负功，动能减小，电势能增加，故A、C错误，B正确；由于题中未说明带电粒子及两极板的电性，故无法判断M、N两点的电势上下，D错误【答案】B7(2023高考浙江理综)空间存在匀强电场，有一电荷量q(q0)、质量m的粒子从O点以速度v0射入电场，运动到A点时速率为2v0.现有另一电荷量q、质量m的粒子以速率2v0仍从O点射入该电场，运动到B点时速率为3v0.假设忽略重力的影响，那么()A在O、A、B三点中，B点电势最高B在O、A、B三点中，A点电势最高COA间的电势差比BO间的电势差大DOA
7、间的电势差比BA间的电势差小【解析】此题考查电场力做功和动能定理，意在考查考生掌握电场力做功与电势能的变化关系由动能定理有：qUOAm(2v0)2mvmv；qUOBm(3v0)2m(2v0)2mv，故在三点中，B点的电势最高，A点的电势最低，OA间的电势差比BO间的电势差小，所以AD正确【答案】AD8(2023高考海南物理单科卷)一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电荷的粒子a和b，从电容器边缘的P点(如以下图)以相同的水平速度射入两平行板之间测得a和b与电容器极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1，那么a和b的比荷之比是()A12B1
8、8C21D41【答案】D9如以下图，a、b、c、d为匀强电场中的四个等势面，一个电子由M点射入电场后的运动轨迹如实线MN所示，由此可知()A电子在N点的动能大于在M点的动能B电子在N点的电势能小于在M点的电势能C电场强度方向向左D电场中，a面的电势低于d面的电势【解析】由题图可知，电子在电场力的作用下发生了偏转，因为电场力的方向一定与等势面垂直，所以偏转方向向下，电场力的方向也向下，可见电场力对电子做了负功，且电场线方向向上由电场力做负功，电势能增大，电子在N点的电势能大于电子在M点的电势能，B错误由能量守恒，电子的动能减小，电子在N点的动能小于在M点的动能，A错误由电场线的方向向上可得C错误
9、同时可得a等势面的电势低于d等势面的电势，D正确【答案】D10(2023高考全国卷)一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电荷量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比假设两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降；假设两极板间电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升假设两极板间电压为U，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是()A2v、向下 B2v、向上C3v、向下 D3v、向上【解析】当不加电场时，油滴匀速下降，即Ffkvmg；当两极板间电压为U时，油滴向上匀速运动，即F电kvmg，解之得：F电2mg，当两极间电压为U时，电场力方向反向，大小不
10、变，油滴向下运动，当匀速运动时，F电mgkv，解之得：v3v，C项正确【答案】C二、论述、计算题(此题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)11(2023莱芜模拟)一质量为m、带电荷量为q的小球以水平初速度v0进入竖直向上的匀强电场中，如图甲所示今测得小球进入电场后在竖直方向下降的高度y与水平方向的位移x之间的关系如图乙所示根据图乙给出的信息，(重力加速度为g)求：(1)匀强电场场强的大小；(2)小球从进入匀强电场到下降h高度的过程中，电场力做的功；(3)小球在h高度处的动能【解析】(1)小球进
11、入电场后，水平方向做匀速直线运动，设经过时间t，水平方向：v0tL竖直方向：h所以E(2)电场力做功为WqEh(3)根据动能定理EkmghqEhEk【答案】(1)(2)(3)12(2023武汉调研)如以下图，在正交坐标系xOy的第一、四象限内分别存在两个大小相等、方向不同的匀强电场，两组平行且等间距的实线分别表示两个电场的电场线，每条电场线与x轴所夹的锐角均为60.一质子从y轴上某点A沿着垂直于电场线的方向射入第一象限，仅在电场力的作用下第一次到达x轴上的B点时速度方向正好垂直于第四象限内的电场线，之后第二次到达x轴上的C点求OB与BC的比值【解析】质子的运动轨迹如以下图，设质子在电场中运动的
12、加速度为a，在A、B两点的速度分别为v0、v，经历时间为t1.作AM垂直于v0方向，BM平行于v0方向，过交点M作x轴的垂线，垂足为N，那么OBONNB 由几何关系ONAMsin30 NBMBcos30 由题意知v与v0的夹角为60，根据平抛运动规律沿垂直于v0方向的位移AMat沿平行于v0方向的位移MBv0t1在B点，沿垂直于v0方向的速度分量vsin60at1沿平行于v0方向的速度分量v0vcos60联立解得AMMB联立解得OB设质子从B到C经历时间为t2，作BP垂直于v方向，CP平行于v方向，根据平抛运动规律沿PC方向BCsin60vt2沿BP方向BCcos60at联立解得BC联立解得1
13、3(2023高考广东卷)如以下图，绝缘长方体B置于水平面上，两端固定一对平行带电极板，极板间形成匀强电场E，长方体B的上外表光滑，下外表与水平面的动摩擦因数0.05(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相同)B与极板的总质量mB.带正电的小滑块A质量mA，其受到的电场力大小FA所带的电荷量不影响极板间的电场分布t0时刻，小滑块A从B外表上的a点以相对地面的速度vA/s向左运动，同时，B(连同极板)以相对地面的速度vB/s向右运动问(g取10m/s2) (1)A和B刚开始运动时的加速度大小分别为多少？(2)假设A最远能到达b点，a、b的距离L应为多少？从t0时刻至A运动到b点时，摩擦力对B做的功为多少？【解析】(1)以向右运动为正方向，初始时刻，A、B受力情况如图甲所示，其中F与F互为作用力与反作用力，大小相等FF.B受到的摩擦力大小为ff(mAmB)g设A、B的加速度分别为aA和aBaA/s2aB/s2(2)由加速度和初速度的值，可以判定B的速度首先到达零B速度为零时所用的时间t1此时B的位移sBt1时刻后，B的受力分析如图乙，由于Ff，B将向左运动设t1时刻后B的加速度为aBaB设t时刻A和B的速度分别为vA、vBvAvAaAtvBaB(tt1)，(tt1)设t2时刻A、B速度相等，联立