《高考物理一轮复习压轴题剖析（电学部分）》专题17 带电粒子（计重力）在电场中的运动（解析版）

3.0 envi 2025-02-14 29 4 1.32MB 33 页 3知币

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专题 17 带电粒子（计重力）在电场中的运动压轴题

一、单选题

1．用长为 1.4m 的轻质柔软绝缘细线，拴一质量为 1.0×10－2kg、电荷量为 2.0×10-8C的小球，细线的上端

固定于 O点．现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与铅垂线成 370，如图所示．现向左拉小球使细线

水平且拉直，静止释放，则（sin370=0.6）（）

A．该匀强电场的场强为 3.75×107N/C

B．平衡时细线的拉力为 0.17N

C．经过 0.5s，小球的速度大小为 6.25m/s

D．小球第一次通过 O点正下方时，速度大小为 7m/s

【答案】C

【解析】

AB．小球在平衡位置时，由受力分析可知：qE=mgtan370，解得

，细线的拉力：T=

，选项 AB 错误；

C．小球向左被拉到细线水平且拉直的位置，释放后将沿着电场力和重力的合力方向做匀加速运动，其方

向与竖直方向成 370角，加速度大小为，则经过 0.5s，小球的速度

大小为 v=at=6.25m/s，选项 C正确；

D．小球从水平位置到最低点的过程中，若无能量损失，则由动能定理：，带入数据

解得 v=7m/s；因小球从水平位置先沿直线运动，然后当细绳被拉直后做圆周运动到达最低点，在绳子被

拉直的瞬间有能量的损失，可知到达最低点时的速度小于 7m/s，选项 D错误．

2．如图所示，一电荷量 q=+3×10-5C的小球，用绝缘细线悬挂于竖直放置足够大的平行金属板中的 O点，

开关 S合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角 θ=37°．已知两板间距 d=0.1m，电源电动势 E=15V，

内阻 r=0.5Ω，电阻 R1=3Ω，R2=R3=R4=8Ω，．取 g=10m/s2，已知 sin37°=0.6，cos37°=0.8．则以下说法正确

的是( )

A．电源的输出功率为 14W

B．两板间的电场强度的大小为 140V/m

C．带电小球的质量 5.6 毫克

D．若增加 R1的大小，会有瞬时电流从右向左流过 R4

【答案】B

【解析】

R2=R3=8Ω，并联后的电阻值为：R′＝R2=4Ω；由闭合电路的欧姆定律得：

；电源的输出功率 P=EI-I2r=15×2-22×0.5=28W，故 A错误；两板间的

电压为：UC=I（R1+R23）=2×（3+4）=14V；两板间的电场强度为：，故 B正

确；小球处于静止状态，所受电场力为 F，又 F=qE，由平衡条件得：水平方向 Tcosα-mg=0 ；竖直方向：

Tsinα-qE=0 ；得：m= =5.6×10-4kg，故 C错误；若增加 R1的大小，电容两端电压增大，电容器

充电，会有瞬时电流从左向右流过 R4，故 D错误．故选 B．

3．如图所示，倾角为 α的光滑斜面下端固定一绝缘轻弹簧，M点固定有一个带电量为-q 的小球甲．整个

装置处在场强大小为 E、方向沿斜面向下的匀强电场中．另一个带电量为+q、质量为 m的小球乙，从 N

点由静止释放后，沿着斜面向下运动．重力加速度为 g．则（）

A．小球乙返回时，有可能撞到小球甲

B．小球乙在 N点的加速度大小为

C．小球乙刚接触弹簧时，速度最大

D．小球乙沿着斜面向下运动过程中，其电势能可能增加

【答案】D

【解析】

A．根据动能定理知，当小球乙返回到 N点，由于重力做功为零，匀强电场的电场力做功为零，电荷甲的

电场对乙做功为零，则合力做功为零，则到达 N点的速度为零，所以小球乙不可能撞到小球甲，故 A错

误；

B．设 MN 两点之间的距离为，根据牛顿第二定律得，小球在 N点的加速度

，

故B错误；

C．当小球所受的合力为零时，速度最大，即

，

此时弹簧仍处于压缩状态，故 C错误；

D．小球乙沿着斜面向下运动过程中，匀强电场的电场力做正功，电荷甲产生的电场对乙做负功，两个电

场力的合力不一定沿斜面向下，最终电场力可能做正功，也可能做负功，故电势能可能减少，也电势能

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