2020版高考物理专题1.23带电体在匀强电场中的运动（能力篇）（电磁部分）（含解析）

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1、专题1.23带电体在匀强电场中的运动（能力篇）一．选择题1．（2019辽宁大连八中质检）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一直增大B.从N到Q的过程中，速率先增大后减小，最大速率的位置在P点C.从P到Q的过程中，动能减少量大于电势能增加量D.从N到Q的过程中，电势能先增加后减小

2、【参考答案】AC【名师解析】当电荷a在N点时，受竖直向下的重力和水平向右的电场力，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q的过程中，电场力和重力之间的夹角一直减小，且电场力逐渐增大，所以重力与电场力的合力一直增大，选项A正确；在N点是，电场力与重力的合力与该点的切线方向之间的夹角是锐角，所以在开始向下运动的过程中，合力做正功，速率增大；在P时，速度的方向是水平向左的，与合力之间的夹角为钝角，所以在此之间，合力已经开始做负功了，所以有段时间速率减小，从N到P的过程中，速率先增大后减小，速率最

3、大点应该在NP间某点，故B错误；从P到Q的过程中，电场力做负功，重力也做负功，动能的减少量等于电势能和重力势能的增加量之和，即动能减少量大于电势能增加量，故C正确；从N到Q的过程中（N点除外），电场力的方向与速度的方向始终成钝角，电场力做负功，电势能始终增加，故D错误；故选：AC。【方法归纳】分析库仑力及重力的合力，根据功的公式明确合力做功情况；再根据重力做功和电场力做功的特点与势能的关系分析电势能的变化。本题考查功能关系，要注意明确电场力和重力具有相同的性质，即重力做功量度重力势能的改变量；而电

4、场力做功量度电势能的改变量。功和能的关系：功是能量转化的量度。有两层含义：（1）做功的过程就是能量转化的过程，（2）做功的多少决定了能转化的数量，即：功是能量转化的量度强调：功是一种过程量，它和一段位移(一段时间)相对应；而能是一种状态量，它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的,都是J，但不能说功就是能，也不能说“功变成了能”。2．（2018广州一模）如图，在匀强电场中，质量为m、电荷量为+q的小球由静止释放沿斜向下做直线运动，轨迹与竖直方向的夹角为θ，则A．场强最小值为B．电场方向可能水平向左C

5、．电场力对小球可能不做功D．小球的电势能可能增加【参考答案】.CD【命题意图】本题考查物体做直线运动的条件，受力分析，电场力，极值问题，电场力做功和电势能变化及其相关的知识点。【解题思路】根据题述，在匀强电场中，质量为m、电荷量为+q的小球由静止释放沿斜向下做直线运动，轨迹与竖直方向的夹角为θ，说明带电小球所受合外力方向沿直线轨迹，作出受力图，如图所示，当电场力方向与轨迹垂直时，所受电场力最小，由sinθ=F/mg，F=qE，解得场强最小值为Emin=sinθ，选项A错误；电场方向不可能水平向左，

6、可以水平向右，选项B错误；若电场力方向与轨迹垂直，则电场力对小球不做功，选项C正确；若电场力方向与轨迹夹角大于90°，则克服电场力做功，小球的电势能增加，选项D正确。二．计算题1.（12分）（2019山西大学附中质检）如图所示，水平细杆上套一环，环A与球B间用一不可伸长轻质绝缘绳相连，质量分别为mA=0.20kg和rnB=0.40kg，A环不带电，B球带正电，带电量q=1.0×10-4C，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：（1）若B球处于一水平向右的匀强电

7、场中，使环A与B球一起向右匀速运动．运动过程中，绳始终保持与竖直方向夹角θ=37°，匀强电场的电场强度E多大？（2）环A与水平杆间的动摩擦因数；（3）若匀强电场的方向斜向右上方与水平成37°角，为了使环A与B球一起向右以5m/s2的加速度匀加速运动，则电场强度应为多大？（计算结果可用分数表示）【参考答案】匀强电场的电场强度为；环A与水平杆间的动摩擦因数为；电场强度应为。。【名师解析】若B球处于一水平向右的匀强电场中，使A环与球B一起向右匀速运动；运动过程中，绳始终保持与竖直方向夹角；以B球为研究对

8、象，受到重力、电场力和拉力，三力平衡；则有电场力；匀强电场的电场强度；对整体分析，在水平方向上有：；解得：；电场强度方向斜向右上与水平方向夹角为，根据牛顿第二定律得：；解得：．2.(20分)（2019四川乐山一模）如图所示，一内壁光滑的绝缘圆管ADB固定在竖直平面内。圆管的圆心为O，D点为圆管的最低点，AB两点在同一水平线上，AB=2L，圆管的半径为r=L(自身的直径忽略不计)。过OD的虚线与过AB的虚线垂直相交于C点，在虚线AB的上方存在方向水平向右、范围足够大的匀强电场；虚线A