2024-2025学年高二上学期期末考试复习物理试题（6）（含答案）

高二年级物理期末考试复习限时练习题(6)
必修三 带电粒子在电场中的运动
（时间：45分钟）
一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．如图所示，一价氢离子(H＋)和二价氦离子(He2＋)的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们(　　)
A．同时到达屏上同一点　　　
B．先后到达屏上同一点
C．同时到达屏上不同点
D．先后到达屏上不同点
2．两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m、带电荷量为－q的油滴恰好静止在两板之间，如图所示．在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中(　　)
A．油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向a
B．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向b
C．油滴静止不动，电流计中的电流从b流向a
D．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b
3．空间中有水平方向上的匀强电场，一质量为m、带电量为q的微粒在某竖直平面内运动，其电势能和重力势能随时间变化如图所示，则该微粒（ ）
A．一定带正电
B．0—3s电场力做功为9J
C．运动过程中动能减小
D．0—3s内除电场力和重力外所受到的其他力对微粒做功为12J
4．如图所示某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变，若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则（ ）
A．材料竖直方向尺度减小 B．极板间电场强度不变
C．极板间电场强度变大 D．电容器电容变大
5．如图所示，空间存在着竖直向下的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电粒子以水平方向的初速度v0由O点射入，刚好通过竖直平面内的P点，已知连线OP与初速度方向的夹角为θ＝45°，不计粒子的重力，则O、P两点间的电势差UOP为（ ）
A．mv02/2q B．mv02/q
C．2mv02/q D．5mv02/2q
6. 静电火箭的工作过程简化图如图所示，离子源发射的离子经过加速区加速，进入中和区与该区域里面的电子中和，最后形成中性高速射流喷射而产生推力，根据题目信息可知（ ）
A．M板电势低于N板电势
B．进入中和区的离子速度与离子带电荷量无关
C．增大加速区MN极板间的距离，可以增大射流速度而获得更大的推力
D．增大MN极板间的电压，可以增大射流速度而获得更大的推力
7．如图所示，一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E、区域足够大的匀强电场中，以初速度v0沿ON在竖直面内做匀变速直线运动。ON与水平面的夹角为30°，重力加速度为g，且mg＝qE，则（ ）
A．电场方向竖直向上
B．小球运动的加速度大小为g/2
C．小球上升的最大高度为v02/4g
D．若小球在初始位置的电势能为0，则小球电势能的最大值为 mv02
8. 直线ab是电场中的一条电场线，从a点无初速度释放一电子，电子仅在电场力作用下，沿直线从a点运动到b点，其电势能Ep随位移x变化的规律如图乙所示．设a、b两点的电场强度分别为Ea和Eb，电势分别为φa和φb.则(　　)
A．Ea＝Eb　 B．Ea＜Eb
C．φa＜φb D．φa＞φb
二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)
9．(多选) 如图所示，平行板电容器与电动势为E′的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P点．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则(　　)
A．平行板电容器的电容将变小
B．静电计指针张角变小
C．带电油滴的电势能将减少
D．若先将上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变
10．(多选) 如图所示，光滑绝缘的水平面上方存在一个水平方向的电场，电场线与x轴平行，电势φ与坐标值x的关系式为：φ＝106x(φ的单位为V，x单位为m)．一带正电小滑块P，从x＝0处以初速度v0沿x轴正方向运动，则(　　)
A．电场的场强大小为106V/m
B．电场方向沿x轴正方向
C．小滑块的电势能一直增大
D．小滑块的电势能先增大后减小
11. 　(多选) 如图所示，在真空中A、B两块平行金属板竖直放置并接入电路．调节滑动变阻器，使A、B两板间的电压为U时，一质量为m、电荷量为－q的带电粒子，以初速度v0从A板上的中心小孔沿垂直两板的方向射入电场中，恰从A、B两板的中点处沿原路返回(不计重力)，则下列说法正确的是(　　)
A．使初速度变为2v0时，带电粒子恰能到达B板
B．使初速度变为2v0时，带电粒子将从B板中心小孔射出
C．使初速度v0和电压U都增加为原来的2倍时，带电粒子恰能到达B板
D．使初速度v0和电压U都增加为原来的2倍时，带电粒子将从B板中心小孔射出
12. （多选）如图所示，在竖直向上的匀强电场中，A、B两球质量相等，A球位于B球的正上方，两个小球以相同的初速度水平抛出，它们最后落在水平面上同一点，其中只有一个小球带电，不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A．如果A球带电，则A球一定带负电
B．如果A球带电，则A球的电势能一定增加
C．如果B球带电，则B球一定带负电
D．如果B球带电，则B球的电势能一定增加
13.（多选）如图甲所示，真空中水平放置两块长度为d的平行金属板P、Q，两板间距为d，两板间加上如图乙所示最大值为U0的周期性变化的电压。在两板左侧紧靠P板处有一粒子源A，自t＝0时刻开始连续释放初速度大小为v0、方向平行于金属板的相同带电粒子，t＝0时刻释放的粒子恰好从Q板右侧边缘离开电场。已知电场变化周期T＝2d/v0，粒子质量为m，不计粒子重力及相互之间的作用力，则（ ）
A．在t＝0时刻进入的粒子离开电场时速度大小仍为v0
B．粒子的电荷量为mv02/2U0
C．在t＝T/8时刻进入的粒子离开电场时，在竖直方向的位移大小为d/8
D．在t＝T/4时刻进入的粒子刚好从P板右侧边缘离开电场
三、应用题（本题3个小题，共38分）
14、如图所示，带有等量异种电荷平行金属板M、N竖直放置，M、N两板间的距离d＝0.5 m．现将一质量m＝1×10－2kg、电荷量q＝＋4×10－5C的带电小球从两极板上方的A点以v0＝4 m/s的初速度水平抛出，A点距离两板上端的高度h＝0.2 m；之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间，沿直线运动碰到N板上的C点，该直线与曲线的末端相切．设匀强电场只存在于M、N之间，不计空气阻力，取g＝10 m/s2.求：
(1)小球到达M极板上边缘B位置时速度的大小和方向；
(2)M、N两板间的电场强度的大小和方向；
(3)小球到达C点时的动能．
15、如图所示， 在xOy平面的第一象限，存在以x轴、y轴、直线x＝2L及直线y＝2L为边界的匀强电场区域Ⅰ，电场强度大小为E，方向水平向右；在第二象限存在以x轴、y轴、x＝-3L及y＝2L为边界的匀强电场区域Ⅱ，电场方向竖直向上。一电子（电荷量大小为e，质量为m，不计重力）从B点处静止释放，恰好从N点离开电场区域Ⅱ。
（1）求电子通过C点时的速度大小；
（2）求电场区域Ⅱ中的电场强度的大小；
（3）电子由电场区域Ⅰ中某点静止释放，从电场区域Ⅱ的边界NO离开，且出射速度的方向与x轴负方向成53°角，求释放点的位置应满足的条件（sin53°＝0.8，cos53°＝0.6）。
16、如图所示，长为l的轻质细线固定在O点，细线的下端系住质量为m、电荷量为＋q的小球，小球的最低点距离水平面的高度为h，在小球最低点与水平面之间高为h的空间内分布着场强为E的水平向右的匀强电场．固定点O的正下方l/2处有一小障碍物P，现将小球从细线处于水平状态由静止释放．
(1)细线在刚要接触障碍物P时，小球的速度是多大？
(2)细线在刚要接触障碍物P和细线刚接触到障碍物P时，细线的拉力发生多大变化？
(3)若细线在刚要接触障碍物P时断开，小球运动到水平面时的动能为多大？
高二年级物理期末考试复习限时练习题(1)参考答案
一、单项选择题
1．答案：B
解析：一价氢离子(H＋)和二价氦离子(He2＋)的比荷不同，由qU＝mv2可知经过加速电场获得的末速度不同，因此在加速电场及偏转电场的时间均不同，但在偏转电场中偏转距离y＝at2＝相同，所以会打在同一点，B正确．
2．答案：D
解析：电容器与电源相连，两极板间电压不变．将两极板非常缓慢地水平错开一些，两极板正对面积减小，而间距不变，由E＝可知，电场强度不变，油滴受到的电场力不变，仍与重力平衡，因此油滴静止不动．由C＝可知，电容减小，Q＝CU，电荷量减小，电容器放电，因此可判断电流计中的电流从a流向b，故D正确．
3．答案：D
4． 答案：A
5．答案：C
6. 答案：D
7．答案：C
8. 答案：C
解析：电子在电场中发生一段位移Δx，电场力做功eEΔx，由功能关系知ΔEp＝－eEΔx，即＝－eE，Ep－x图线斜率的绝对值表示电场力，由图线知，斜率减小，故场强在减小，所以，Ea>Eb，故A错误，B错误；电子从静止开始由a向b运动，故受电场力方向一定由a指向b，又因电子带负电，所以场强方向一定从b指向a，沿电场线方向电势降低，所以φa<φb，故C正确，D错误．
二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)
9．答案：ACD
解析：将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离时，两极板的正对面积S不变，间距d变大，根据关系式C＝∝可知，电容C减小，选项A正确；因为静电计指针的变化表征了电容器两极板电势差的变化，题中电容器两极板间的电势差U不变，所以静电计指针张角不变，选项B错误；U不变，极板间距d变大时，板间场强E＝U/d减小，带电油滴所处位置的电势φP＝EdP增大，其中dP为油滴到下极板的距离，又因为油滴带负电，所以其电势能将减少，选项C正确；若先将上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则电容器带电荷量Q不变，极板间距d变大，根据Q＝CU，E＝U/d和C＝可知E∝Q/S，可见，极板间场强E不变，所以带电油滴所受电场力不变，选项D正确．
10．答案：AD
解析：根据E＝，U＝φ2－φ1可知，E＝＝106V/m，选项A对；随x值的增大，φ也增大，所以电场的方向应沿x轴负方向，选项B错；电场力对滑块P先做负功后做正功，所以滑块的电势能先增大后减小，选项D对，C错．
11. 答案：BC
解析：设带电粒子进入电场中的位移为x，根据动能定理得：－qEx＝0－mv，又E＝得x＝，由此可知，要使带电粒子进入电场后恰能到达B板处，x变为原来的2倍，采取的方法有：使带电粒子的初速度变为v0；或使A、B两板间的电压变为U；或使初速度v0和电压U都增加到原来的2倍，故B、C正确，A、D错误．
12. 答案：AD
13. 答案：AD
三、应用题（本题2个小题，共38分）
14、答案：(1)2 m/s，方向与水平方向的夹角为arctan 0.5
(2)5×103N/C，方向水平向右　(3)0.225 J
解析：(1)小球平抛运动过程水平方向做匀速直线运动，vx＝v0＝4 m/s
竖直方向做匀加速直线运动，
h＝gt，vy＝gt1＝2 m/s
解得：vB＝＝2 m/s
方向tan θ＝＝，θ＝arctan 0.5(θ为速度方向与水平方向的夹角)
(2)小球进入电场后，沿直线运动到C点，所以重力与电场力的合力即沿该直线方向，
则tan θ＝＝
解得：E＝＝5×103 N/C，方向水平向右．
(3)进入电场后，小球受到的合外力
F合＝＝mg
B、C两点间的距离s＝，cos θ＝＝
从B到C由动能定理得：F合s＝EkC－mv
解得：EkC＝0.225 J
15、答案：
16、答案：(1)　(2)增大2mg
(3)mgh＋mgl＋＋2qE
解析：(1)由机械能守恒定律得
mgl＝mv2，v＝.
(2)细线在刚要接触障碍物P时，设细线的拉力为T1，由牛顿第二定律得
T1－mg＝m
细线在刚接触到障碍物P时，设细线的拉力为T2，由牛顿第二定律得
T2－mg＝m
可解得T2－T1＝2mg.
(3)细线断开后小球在竖直方向做自由落体运动，运动时间t＝，
小球在水平方向做匀加速运动，运动的距离
x＝vt＋ t2，
小球运动到水平面的过程由动能定理得
mgh＋qEx＝Ek－mv2，
可解得Ek＝mgh＋mgl＋＋2qE.