32带电粒子在电场中的综合问题1.(多选)在电场方向水平向右的匀强电场中,一带电小球从A点竖直向上抛出,其运动的轨迹如图所示,小球运动的轨迹上A、B两点在同一水平线上,M为轨迹的最高点,小球抛出时的动能为8J,在M点的动能为6J,不计空气的阻力,则下列判断正确的是()A.小球水平位移x1与x2的比值为1∶3B.小球水平位移x1与x2的比值为1∶4C.小球落到B点时的动能为32JD.小球从A点运动到B点的过程中最小动能为6J答案AC解析小球在水平方向做初速度为零的匀加速运动,小球在竖直方向上升和下落的时间相同,由匀变速直线运动位移与时间的关系可知水平位移x1∶x2=1∶3,A正确、B错误;设小球在M点时的水平分速度为vx,则小球在B点时的水平分速度为2vx,根据题意有mv=8J,mv=6J,因而在B点时小球的动能为EkB=m·[v+(2vx)2]=32J,C正确;由题意知,小球受到的合外力为重力与电场力的合力,为恒力,小球在A点时,F合与速度之间的夹角为钝角,小球在M点时,速度与F合之间的夹角为锐角,即F合对小球先做负功再做正功,由动能定理知,小球从A到M过程中,动能先减小后增大,小球从M到B的过程中,合外力一直做正功,动能一直增大,故小球从A运动到B的过程中最小动能一定小于6J,D错误。2.如图所示,地面上有水平向右的匀强电场,将一带电小球从电场中的A点以某一初速度射出,小球恰好能沿与水平方向成30°角的虚线由A向B做直线运动,不计空气阻力,下列说法正确的是()A.小球带正电荷B.小球受到的电场力与重力大小之比为2∶1C.小球从A运动到B的过程中电势能增加D.小球从A运动到B的过程中电场力所做的功等于其动能的变化量答案C解析根据题意,受力分析如图所示。由于小球沿直线运动,则合力与速度在同一直线上,故小球受到的电场力水平向左,故小球带负电,A错误;由图可知:tan30°==,故小球受到的电场力与重力大小之比为3∶,B错误;由于小球从A到B电场力做负功,故电势能增加,C正确;根据动能定理可知:W电+WG=ΔEk,D错误。3.(2017·浙江温州中学高三模拟)如图所示,地面上某个空间区域存在一这样的电场,水平虚线上方为场强E1,方向竖直向下的匀强电场;虚线下方为场强E2,方向竖直向上的匀强电场。一个质量m,带电量+q的小球从上方电场的A点由静止释放,结果刚好到达下方电场中与A关于虚线对称的B点,则下列结论正确的是()A.在虚线上、下方的电场中,带电小球运动的加速度相同B.带电小球在A、B两点电势能相等C.若A、B高度差为h,则UAB=-D.两电场强度大小关系满足E2=2E1答案C解析A到虚线速度由零加速至v,由虚线到B速度v减为零,位移相同,根据v2=2ax,则加速度大小相等,方向相反,故A错误;对A到B的过程运用动能定理得,qUAB+mgh=0,解得:UAB=,知A、B的电势不等,则电势能不等,故B错误、C正确;在上方电场,根据牛顿第二定律得:a1=,在下方电场中,根据牛顿第二定律得,加速度大小为:a2=,因为a1=a2,解得:E2-E1=,故D错误。4.如图所示,在竖直平面内一个带正电的小球质量为m,所带的电荷量为q,用一根长为L且不可伸长的绝缘轻细线系在一匀强电场中的O点。匀强电场的方向水平向右,分布的区域足够大。现将带正电小球从O点右方由水平位置A点无初速度释放,小球到达最低点B时速度恰好为零。(1)求匀强电场的电场强度E的大小;(2)若小球从O点的左方由水平位置C点无初速度释放,则小球到达最低点B所用的时间t是多少?(已知:OA=OC=L,重力加速度为g)答案(1)(2)解析(1)对小球由A到B的过程,由动能定理得:mgL-qEL=0所以E=。(2)小球在C点时受电场力F电=qE=mg,重力mg,其合力大小F=mg,方向与水平方向成45°指向右下方,释放后,将做匀加速直线运动,设加速度为a,到B点时的速度为vB,因为a===g,运动距离为L,所以L=at2,所以t=。5.如图所示,ABCDF为一绝缘光滑轨道,竖直放置在水平方向的匀强电场中,BCDF是半径为R的圆形轨道,已知电场强度为E,今有质量为m的带电小球在电场力作用下由静止从A点开始沿轨道运动,小球受到的电场力和重力大小相等,要使小球沿轨道做圆周运动,则A、B间的距离至少为多大?答案R解析要使小球在圆轨道...