（新課標(biāo)Ⅲ）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題八 靜電場課件.ppt

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1、專題八靜電場,高考物理 (課標(biāo)專用),考點(diǎn)一電場力的性質(zhì) 1.(2018課標(biāo),16,6分)如圖,三個(gè)固定的帶電小球a、b和c,相互間的距離分別為ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受庫侖力的合力的方向平行于a、b的連線。設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k,則() A.a、b的電荷同號(hào),k= B.a、b的電荷異號(hào),k= C.a、b的電荷同號(hào),k=,D.a、b的電荷異號(hào),k=,五年高考,A組 統(tǒng)一命題課標(biāo)卷題組,答案D本題考查庫侖定律及矢量合成。若a、b的電荷同號(hào),則c所受庫侖力的合力指向2或4區(qū)域;若a、b的電荷異號(hào),則c所受庫侖力的合力指向1或3區(qū)域;故只有a、b的電

2、荷異號(hào),合力方向才能與a、b連線平行。設(shè)a帶正電荷,b、c帶負(fù)電荷,c受力如圖,tan =tan =,=tan , 由庫侖定律得=,聯(lián)立得k==。故A、B、C三項(xiàng)均錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。,一題多解電場強(qiáng)度疊加法 球c所受的庫侖力的合力方向平行于a、b連線,表明球c處的合電場強(qiáng)度方向平行于a、b連線。若a、b的電荷同號(hào),球c處的合電場強(qiáng)度指向2或4區(qū)域;若a、b的電荷異號(hào),球c處的合電場強(qiáng)度指向1或3區(qū)域;故a、b的電荷必須異號(hào)。設(shè)a、c帶正電荷,b帶負(fù)電荷,球c處的電場強(qiáng)度方向如圖,tan =tan =,由電場強(qiáng)度疊加原理得,tan =,結(jié)合點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式得= ,聯(lián)立得k==。故A、B、C三項(xiàng)均

3、錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。,2.(2016課標(biāo),15,6分)如圖,P是固定的點(diǎn)電荷,虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子Q在P的電場中運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi),a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若Q僅受P的電場力作用,其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac,速度大小分別為va、vb、vc。則() A.aaabac,vavcvb B.aaabac,vbvcva C.abacaa,vbvcva D.abacaa,vavcvb,答案D帶電粒子在電場中僅受電場力作用,由牛頓第二定律知加速度a==,E=k,因 為rbacaa; 由動(dòng)能定理有Wab=qQUab=m-m Wbc=qQUbc=m-m

4、因?yàn)閃abvb 因?yàn)閃bc0,所以vcvb 因?yàn)閨Uab||Ubc|,所以vavc 故有vavcvb,D項(xiàng)正確。,解題關(guān)鍵了解點(diǎn)電荷周圍場強(qiáng)的分布。 利用軌跡偏轉(zhuǎn)情況判定受力方向。,易錯(cuò)警示通過軌跡的偏轉(zhuǎn)情況判定受力方向與速度變化情況是難點(diǎn)及易錯(cuò)點(diǎn)。,,考點(diǎn)二電場能的性質(zhì) 3.(2018課標(biāo),21,6分)(多選)圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場內(nèi)間距相等的一組等勢面,已知平面b上的電勢為2 V。一電子經(jīng)過a時(shí)的動(dòng)能為10 eV,從a到d的過程中克服電場力所做的功為6 eV。下列說法正確的是() A.平面c上的電勢為零 B.該電子可能到達(dá)不了平面f C.該電子經(jīng)過平面d時(shí),其電勢能為4 e

5、V D.該電子經(jīng)過平面b時(shí)的速率是經(jīng)過d時(shí)的2倍,答案AB本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng),能量的轉(zhuǎn)化與守恒等知識(shí)。電子從a到d的過程中克服電場力做功6 eV,說明電場方向由af,且Uad=3Uab=3Ubc=3Ucd=3Udf=6 V,故Uab=Ubc=Ucd=Udf=2 V,又因?yàn)閎=2 V,故a=4 V,c=0 V,d=-2 V,f=-4 V,可知A項(xiàng)正確。Eka=10 eV,從a到f過程中,需克服電場力做功8 eV,Eka|W電|,因?yàn)椴恢离娮拥倪\(yùn)動(dòng)方向,故不能確定電子能否到達(dá)平面f,故B項(xiàng)正確。電子經(jīng)過平面d時(shí),其電勢能為2 eV,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。經(jīng)過平面b時(shí)的動(dòng)能為8 eV,經(jīng)過平

6、面d時(shí)的動(dòng)能為4 eV,又知Ek=mv2,故==,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,易錯(cuò)點(diǎn)撥隱含條件的顯性化 動(dòng)能是標(biāo)量,而速度是矢量,故本題中不知道初速度的具體方向。,,4.(2018課標(biāo),21,6分)(多選)如圖,同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場中,電場方向與此平面平行,M為a、c連線的中點(diǎn),N為b、d連線的中點(diǎn)。一電荷量為q(q0)的粒子從a點(diǎn)移動(dòng)到 b點(diǎn),其電勢能減小W1;若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),其電勢能減小W2。下列說法正確的是() A.此勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向一定與a、b兩點(diǎn)連線平行 B.若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn),則電場力做功一定為 C.若c、d之間的距離為L,則該電場的場強(qiáng)大小一定為 D.若W

7、1=W2,則a、M兩點(diǎn)之間的電勢差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢差,答案BD本題考查電場力做功與電勢能變化量的關(guān)系、勻強(qiáng)電場中U=Ed。根據(jù)電場力做功與電勢能變化量的關(guān)系有W1=q(a-b),W2=q(c-d),WMN=q(M-N),根據(jù)勻強(qiáng)電場中“同一條直線上兩點(diǎn)間的電勢差與兩點(diǎn)間的距離成正比”的規(guī)律可知,UaM=UMc,即a-M=M-c,可得M=,同理可得N=,聯(lián)立式可得:WMN=,即B項(xiàng)正確。若W1 =W2,則a-b=c-d,結(jié)合兩式可推出a-M=b-N,即D項(xiàng)正確。由題意無法判定電場強(qiáng)度的方向,故A、C項(xiàng)均錯(cuò)誤。,易錯(cuò)點(diǎn)撥注意E=成立的條件 在勻強(qiáng)電場中,E=中的d為始、末兩點(diǎn)沿電場線方

8、向上的距離,本題中如果未注意這一條件, 易錯(cuò)選C。,,5.(2017課標(biāo),20,6分)(多選)在一靜止點(diǎn)電荷的電場中,任一點(diǎn)的電勢與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r的關(guān)系如圖所示。電場中四個(gè)點(diǎn)a、b、c和d的電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離ra與點(diǎn)a的電勢a已在圖中用坐標(biāo)(ra,a)標(biāo)出,其余類推。現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過程中,電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項(xiàng)正確的是() A.EaEb=41 B.EcEd=21 C.WabWbc=31D.WbcWcd=13,答案AC由圖可知:ra=1 m、a=6 V;rb=2

9、 m、b=3 V;rc=3 m、c=2 V;rd=6 m、d=1 V。由點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式E=得EaEbEcEd==36941,A正確、B錯(cuò)誤。由 WAB=qUAB=q(A-B)得WabWbcWcd=(a-b)(b-c)(c-d)=311,故C正確、D錯(cuò)誤。,,方法技巧電場力做功的計(jì)算方法 定量計(jì)算電場力做功時(shí),第一種方法是利用W=qU;第二種方法是利用功能關(guān)系即電場力所做的功等于電勢能的變化量;第三種方法是利用動(dòng)能定理;第四種方法是由功的定義得W=qEl cos 。其中最后一種方法僅適用于勻強(qiáng)電場中。,6.(2017課標(biāo),21,6分)(多選)一勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy平面,平面內(nèi)a、b、c三

10、點(diǎn)的位置如圖所示,三點(diǎn)的電勢分別為10 V、17 V、26 V。下列說法正確的是() A.電場強(qiáng)度的大小為2.5 V/cm B.坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢為1 V C.電子在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的低7 eV D.電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),電場力做功為9 eV,答案ABD設(shè)a、c連線上d點(diǎn)電勢為17 V,連接b、d,bd為等勢線,如圖 據(jù)U=Ed可知,勻強(qiáng)電場中U與d成正比,則=,即=,得lcd=4.5 cm,則tan == ,=37,過c點(diǎn)作bd的垂線交bd于e點(diǎn),如圖,則lce=lcb sin =6 cm=3.6 cm,Uce=26 V-17 V=9 V, ce方向垂直等勢線bd且ce,則ce方向?yàn)閯驈?qiáng)電

11、場方向,據(jù)E=可知E==2.5 V/cm,故A選 項(xiàng)正確。 laO=lcb,故UaO=Ucb,即a-O=c-b,得O=1 V,故B選項(xiàng)正確。,據(jù)Ep=q=(-e),aEpb,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 據(jù)Wbc=qUbc知Wbc=(-e)Ubc=(-e)(b-c)=(-e)(17-26)V=9 eV,故D選項(xiàng)正確。,方法技巧充分利用U=Ed中場強(qiáng)一定時(shí)U與d成正比的關(guān)系、直角三角形中tan 37=和sin 3 7=解題。 建立bd等勢線,在ac上利用U與d成正比來求d=17 V時(shí)cd的長度lcd=4.5 cm,確定=37。 作出等勢線的垂線尋找E的方向,再利用=37得到ce長度。 由E=算出E的大小。 在

12、應(yīng)用Ep=q及W=qU時(shí)要注意電子帶電荷量為-e,這樣判斷電子在a、b點(diǎn)電勢能高低時(shí)不易出錯(cuò)。,,7.(2016課標(biāo),15,6分)關(guān)于靜電場的等勢面,下列說法正確的是() A.兩個(gè)電勢不同的等勢面可能相交 B.電場線與等勢面處處相互垂直 C.同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等 D.將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面,電場力做正功,答案B假設(shè)兩個(gè)電勢不同的等勢面相交,則交點(diǎn)處的電勢就是兩個(gè)不同的值,這是不可能的,A錯(cuò)誤;同一等勢面上各點(diǎn)電勢相等,而場強(qiáng)不一定相等,C錯(cuò)誤;負(fù)電荷從高電勢處移到低電勢處,電勢能增加,電場力做負(fù)功,D錯(cuò)誤。,解題關(guān)鍵了解等勢面上各點(diǎn)電勢相等。 了解等

13、勢面與電場線垂直。 了解等差等勢面越密處,電場強(qiáng)度越大。,,,8.(2016課標(biāo),20,6分)(多選)如圖,一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng),其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi),且相對(duì)于過軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱。忽略空氣阻力。由此可知() A.Q點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)高 B.油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大 C.油滴在Q點(diǎn)的電勢能比它在P點(diǎn)的大 D.油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小,答案AB由油滴軌跡在豎直面內(nèi)相對(duì)于過P點(diǎn)的豎直線對(duì)稱可知油滴在水平方向所受合力為0,豎直方向上油滴受重力和電場力,結(jié)合曲線軌跡的特點(diǎn)可知電場力豎直向上且電場力大于重力,油滴受力及電場線方向如圖所示,由沿電場線方向電勢逐漸降低,得

14、Q點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的高,A選項(xiàng)正確;油滴從Q點(diǎn)到P點(diǎn)合力做負(fù)功,根據(jù)動(dòng)能定理得油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能大于它在P點(diǎn)的動(dòng)能,這一過程中電場力做負(fù)功,則油滴在Q點(diǎn)的電勢能小于它在P點(diǎn)的電勢能,故B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò);因?yàn)橹亓碗妶隽楹懔?所以油滴在Q、P兩點(diǎn)的加速度相同,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。,思路點(diǎn)撥由軌跡在豎直面內(nèi)相對(duì)于過P點(diǎn)的豎直線對(duì)稱,類比斜上拋運(yùn)動(dòng)的軌跡可知油滴所受合力方向豎直向上,電場力大于重力。 帶負(fù)電荷的油滴所受電場力豎直向上,電場方向豎直向下,沿電場方向電勢降低。,,9.(2015課標(biāo),15,6分,0.699)如圖,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點(diǎn),四點(diǎn)處的電

15、勢分別為M、N、P、Q。一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中,電場力所做的負(fù)功相等。則() A.直線a位于某一等勢面內(nèi),MQ B.直線c位于某一等勢面內(nèi),MN C.若電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場力做正功 D.若電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場力做負(fù)功,答案B由電子從M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過程中,電場力所做的負(fù)功相等可知,MN=P,故過N、P點(diǎn)的直線d位于某一等勢面內(nèi),則與直線d平行的直線c也位于某一等勢面內(nèi),選項(xiàng)A錯(cuò)、B正確;M=Q,則電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),電場力不做功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于P

16、電勢相等,兩點(diǎn)連線即為等勢線,與其平行的線也為等勢線。 電荷在等勢面上運(yùn)動(dòng),電場力不做功。,10.(2014課標(biāo),19,6分,0.590)(多選)關(guān)于靜電場的電場強(qiáng)度和電勢,下列說法正確的是( ) A.電場強(qiáng)度的方向處處與等電勢面垂直 B.電場強(qiáng)度為零的地方,電勢也為零 C.隨著電場強(qiáng)度的大小逐漸減小,電勢也逐漸降低 D.任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢降落最快的方向,答案AD電場中場強(qiáng)為零的位置是絕對(duì)的,而電勢為零的位置是人為選取的;再者場強(qiáng)的大小表征著電勢隨空間的變化率,而與電勢的大小無關(guān),故B錯(cuò)誤。由沿電場線方向電勢降低,可知電勢的升降取決于場強(qiáng)的方向而與場強(qiáng)的大小無關(guān),故C錯(cuò)誤。,解題

17、關(guān)鍵電場中場強(qiáng)為零的位置是絕對(duì)的,而電勢為零的位置是人為選取的。 沿電場線方向電勢降落最快。,,,11.(2014課標(biāo),21,6分)(多選)如圖,在正點(diǎn)電荷Q的電場中有M、N、P、F四點(diǎn),M、N、P為直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),F為MN的中點(diǎn),M=30。M、N、P、F四點(diǎn)處的電勢分別用M、N、P、F表示。已知M=N,P=F,點(diǎn)電荷Q在M、N、P三點(diǎn)所在平面內(nèi),則() A.點(diǎn)電荷Q一定在MP的連線上 B.連接PF的線段一定在同一等勢面上 C.將正試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn),電場力做負(fù)功 D.P大于M,答案AD由M=N,可知點(diǎn)電荷Q一定在MN連線的中垂線上,過F作MN的垂線交MP于O點(diǎn),設(shè)MF=FN=l,

18、則由幾何關(guān)系MO==l,FO=l tan 30=l,OP=MP-MO=MN cos 30- l=l,即FO=OP=l,ON=OM=l,故點(diǎn)電荷一定在MP的連線上的O點(diǎn),選項(xiàng)A正確(另解:根 據(jù)題意M=N,P=F,可知點(diǎn)電荷Q一定在MN的中垂線與PF連線的中垂線的交點(diǎn)處,作PF連線的中垂線交MP于點(diǎn)O,連接O、F兩點(diǎn),由幾何知識(shí)知OF為MN的中垂線,故點(diǎn)電荷Q一定在MP的連線上的O點(diǎn),A正確);點(diǎn)電荷形成的電場的等勢面是以點(diǎn)電荷為球心的同心球面,線段不可能在球面上,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖可知OFM=N,將正試探電荷從高電勢搬運(yùn)到低電勢,電場力做正功,選項(xiàng)C錯(cuò)、D對(duì)。,解題關(guān)鍵在一個(gè)平面內(nèi),點(diǎn)電荷周圍

19、的等勢面是一個(gè)個(gè)同心圓。任意電勢相等的兩點(diǎn)連線都是同心圓的弦。任意兩條弦的垂直平分線的交點(diǎn)就是圓心,即點(diǎn)電荷所在位置。,考點(diǎn)三電容器、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 12.(2018課標(biāo),21,6分)(多選)如圖,一平行板電容器連接在直流電源上,電容器的極板水平;兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號(hào)相反,使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近,與極板距離相等?，F(xiàn)同時(shí)釋放a、b,它們由靜止開始運(yùn)動(dòng)。在隨后的某時(shí)刻t,a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面。a、b間的相互作用和重力可忽略。下列說法正確的是(),A.a的質(zhì)量比b的大 B.在t時(shí)刻,a的動(dòng)能比b的大 C.在t時(shí)刻,a和b的電勢能相等 D

20、.在t時(shí)刻,a和b的動(dòng)量大小相等,答案BD本題考查電容器和帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)。由題設(shè)條件可知,微粒a向下運(yùn)動(dòng),微粒b向上運(yùn)動(dòng),且在相等時(shí)間內(nèi),位移xaxb,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及牛頓第二定律可得:x=t2,則ma Ekb,選項(xiàng)B正確;由動(dòng)量定理可得:qEt=p,則pa與pb大小相等,選項(xiàng)D正確;在t時(shí)刻,a、b在同一水平面上,電勢相等,而兩微粒的電性不同,由Ep=q,可知a和b的電勢能不相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。,易錯(cuò)點(diǎn)撥對(duì)Ep=q的理解 Ep=q中,電勢能Ep、電荷量q和電勢都為標(biāo)量,但有正負(fù)之分,在利用該式進(jìn)行分析時(shí),要求將正、負(fù)號(hào)代入進(jìn)行計(jì)算,否則容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。,,13.(2016課標(biāo),14,6分)

21、一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì),接在恒壓直流電源上。若將云母介質(zhì)移出,則電容器() A.極板上的電荷量變大,極板間電場強(qiáng)度變大 B.極板上的電荷量變小,極板間電場強(qiáng)度變大 C.極板上的電荷量變大,極板間電場強(qiáng)度不變 D.極板上的電荷量變小,極板間電場強(qiáng)度不變,答案D電容器電容C=,云母介質(zhì)移出,r減小,C減小;又C=,電源恒壓,U一定,C減小, 故Q減小;電場強(qiáng)度E=,故E不變,選項(xiàng)D正確。,,14.(2015課標(biāo),14,6分,0.586)如圖,兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒,微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45,再由a

22、點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒,該微粒將(),A.保持靜止?fàn)顟B(tài) B.向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng) C.向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng) D.向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng),答案D最初帶電微粒處于靜止?fàn)顟B(tài),受力如圖(1),Eq=mg;當(dāng)兩板繞過a點(diǎn)的軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過45時(shí),帶電微粒的受力如圖(2),其合力指向左下方,故微粒從靜止開始向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確。,解題關(guān)鍵兩種狀態(tài)下的受力分析。 清楚電容器兩板間的電場力方向。,,15.(2017課標(biāo),25,20分)如圖,兩水平面(虛線)之間的距離為H,其間的區(qū)域存在方向水平向右的勻強(qiáng)電場。自該區(qū)域上方的A點(diǎn)將質(zhì)量均為m、電荷量分別為q和-q(q0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度

23、沿平行于電場的方向射出。小球在重力作用下進(jìn)入電場區(qū)域,并從該區(qū)域的下邊界離開。已知N離開電場時(shí)的速度方向豎直向下;M在電場中做直線運(yùn)動(dòng),剛離開電場時(shí)的動(dòng)能為N剛離開電場時(shí)動(dòng)能的1.5倍。不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小為g。求 (1)M與N在電場中沿水平方向的位移之比; (2)A點(diǎn)距電場上邊界的高度; (3)該電場的電場強(qiáng)度大小。,答案(1)31(2)H(3),解析本題考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的分解、電場、動(dòng)能定理。 (1)設(shè)小球M、N在A點(diǎn)水平射出時(shí)的初速度大小為v0,則它們進(jìn)入電場時(shí)的水平速度仍然為v0。M、N在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相等,電場力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向,大小均為a,在電場中沿

24、水平方向的位移分別為s1和s2。由題給條件和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 v0-at=0 s1=v0t+at2 s2=v0t-at2 聯(lián)立式得=31 (2)設(shè)A點(diǎn)距電場上邊界的高度為h,小球下落h時(shí)在豎直方向的分速度為vy,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 =2gh H=vyt+gt2 M進(jìn)入電場后做直線運(yùn)動(dòng),由幾何關(guān)系知 =,,聯(lián)立式可得 h=H (3)設(shè)電場強(qiáng)度的大小為E,小球M進(jìn)入電場后做直線運(yùn)動(dòng),則 = 設(shè)M、N離開電場時(shí)的動(dòng)能分別為Ek1、Ek2,由動(dòng)能定理得 Ek1=m(+)+mgH+qEs1 Ek2=m(+)+mgH-qEs2 由已知條件 Ek1=1.5Ek2 聯(lián)立式得 E=,解題關(guān)鍵N離開電場時(shí)的速度方向豎直向下

25、N在水平方向的速度恰好減速到0;方向水平向右的勻強(qiáng)電場M、N在豎直方向只受重力,二者在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等;剛離開電場時(shí)M的動(dòng)能為N的1.5倍建立等式確定電場力和重力的關(guān)系。,,16.(2017課標(biāo),25,20分)真空中存在電場強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場,一帶電油滴在該電場中豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為v0。在油滴處于位置A時(shí),將電場強(qiáng)度的大小突然增大到某值,但保持其方向不變。持續(xù)一段時(shí)間t1后,又突然將電場反向,但保持其大小不變;再持續(xù)同樣一段時(shí)間后,油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。重力加速度大小為g。 (1)求油滴運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度。 (2)求增大后的電場強(qiáng)度的大小;為保證后來的電場強(qiáng)度比原來的大,試

26、給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件。已知不存在電場時(shí),油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的最大高度恰好等于B、A兩點(diǎn)間距離的兩倍。,答案見解析,解析本題考查電場、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 (1)設(shè)油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q,油滴速度方向向上為正。油滴在電場強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場中做勻速直線運(yùn)動(dòng),故電場力方向向上。在t=0時(shí),電場強(qiáng)度突然從E1增加至E2時(shí),油滴做豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,大小a1滿足 qE2-mg=ma1 油滴在時(shí)刻t1的速度為 v1=v0+a1t1 電場強(qiáng)度在時(shí)刻t1突然反向,油滴做勻變速運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,大小a2滿足 qE2+mg=ma2 油滴在時(shí)刻t2

27、=2t1的速度為 v2=v1-a2t1 由式得 v2=v0-2gt1 (2)由題意,在t=0時(shí)刻前有,,qE1=mg 油滴從t=0到時(shí)刻t1的位移為 s1=v0t1+a1 油滴在從時(shí)刻t1到時(shí)刻t2=2t1的時(shí)間間隔內(nèi)的位移為 s2=v1t1-a2 由題給條件有 =2g(2h) 式中h是B、A兩點(diǎn)之間的距離。 若B點(diǎn)在A點(diǎn)之上,依題意有 s1+s2=h 由式得 E2=E1 為使E2E1,應(yīng)有,2-+1 即當(dāng) 0 才是可能的;條件式和式分別對(duì)應(yīng)于v20和v2E1,應(yīng)有,2--1 即 t1 另一解為負(fù),不合題意,已舍去。,解題指導(dǎo)多階段運(yùn)動(dòng) 物體的運(yùn)動(dòng)不僅僅取決于物體所受外力,還與物體的初速度有關(guān)

28、。在多階段運(yùn)動(dòng)過程中,當(dāng)物體所受外力突變時(shí),物體由于慣性而速度不發(fā)生突變,故物體在前一階段的末速度即為物體在后一階段的初速度。對(duì)于多階段運(yùn)動(dòng)過程中物體在各階段中發(fā)生的位移之間的聯(lián)系,可以通過作運(yùn)動(dòng)過程草圖來獲得。,,17.(2015課標(biāo),24,12分,0.298)如圖,一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng),A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)。已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0,方向與電場方向的夾角為60;它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場方向的夾角為30。不計(jì)重力。求A、B兩點(diǎn)間的電勢差。,答案,解析設(shè)帶電粒子在B點(diǎn)的速度大小為vB。粒子在垂直于電場方向上的速度分量不變,即 vB sin 30

29、=v0 sin 60 由此得vB=v0 設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢差為UAB,由動(dòng)能定理有 qUAB=m(-) 聯(lián)立式得 UAB=,方法技巧將速度分解,垂直電場方向的速度分量不變。 在解答帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)會(huì)經(jīng)常用動(dòng)能定理。,,,18.(2014課標(biāo),25,20分,0.162)如圖,O、A、B為同一豎直平面內(nèi)的三個(gè)點(diǎn),OB沿豎直方向,BOA=60,OB=OA。將一質(zhì)量為m的小球以一定的初動(dòng)能自O(shè)點(diǎn)水平向右拋出,小球在運(yùn)動(dòng) 過程中恰好通過A點(diǎn)。使此小球帶電,電荷量為q(q0),同時(shí)加一勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)方向與OAB所在平面平行?，F(xiàn)從O點(diǎn)以同樣的初動(dòng)能沿某一方向拋出此帶電小球,該小球通過了A點(diǎn),到

30、達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能是初動(dòng)能的3倍;若該小球從O點(diǎn)以同樣的初動(dòng)能沿另一方向拋出,恰好通過B點(diǎn),且到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為初動(dòng)能的6倍,重力加速度大小為g。求 (1)無電場時(shí),小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與初動(dòng)能的比值; (2)電場強(qiáng)度的大小和方向。,答案(1)(2)見解析,解析(1)設(shè)小球的初速度為v0,初動(dòng)能為Ek0,從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間為t,令OA=d,則OB=d,根 據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有 d sin 60=v0t d cos 60=gt2 又有Ek0=m 由式得Ek0=mgd 設(shè)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為EkA,則 EkA=Ek0+mgd 由式得= (2)加電場后,小球從O點(diǎn)到A點(diǎn)和B點(diǎn),高度分別降低了和,設(shè)

31、電勢能分別減小EpA和EpB, 由能量守恒及式得 EpA=3Ek0-Ek0-mgd=Ek0,,EpB=6Ek0-Ek0-mgd=Ek0 在勻強(qiáng)電場中,沿任一直線,電勢的降落是均勻的。設(shè)直線OB上的M點(diǎn)與A點(diǎn)等電勢,M與O點(diǎn)的距離為x,如圖,則有=,解得x=d。MA為等勢線,電場必與其垂線OC方向平行。設(shè)電場方向與豎直向下的方向的夾角為,由幾何關(guān)系可得 =30 即電場方向與豎直向下的方向的夾角為30。 設(shè)場強(qiáng)的大小為E,有qEd cos 30=EpA 由式得E=,解題關(guān)鍵無電場時(shí),小球做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)能定理列式。加電場后分析小球到達(dá)A與到達(dá)B的過程,分別利用能量守恒列式計(jì)算。,解

32、題技巧在勻強(qiáng)電場中沿任一直線,電勢的變化是均勻的,電勢降落最快的方向即為電場強(qiáng)度的方向。,,考點(diǎn)一電場力的性質(zhì) 1.(2016浙江理綜,19,6分)(多選)如圖所示,把A、B兩個(gè)相同的導(dǎo)電小球分別用長為0.10 m的絕緣細(xì)線懸掛于OA和OB兩點(diǎn)。用絲綢摩擦過的玻璃棒與A球接觸,棒移開后將懸點(diǎn)OB移到OA點(diǎn)固定。兩球接觸后分開,平衡時(shí)距離為0.12 m。已測得每個(gè)小球質(zhì)量是8.010-4 kg,帶電小球可視為點(diǎn)電荷,重力加速度g=10 m/s2,靜電力常量k=9.0109 Nm2/C2,則() A.兩球所帶電荷量相等 B.A球所受的靜電力為1.010-2 N C.B球所帶的電荷量為410-8 C

33、 D.A、B兩球連線中點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為0,B組 自主命題?。▍^(qū)、市）卷題組,答案ACD用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷,與A球接觸后A球也帶正電荷,兩球接觸后分開,B球也帶正電荷,且兩球所帶電荷量相等,A正確; 兩球相互排斥,穩(wěn)定后A球受力情況如圖所示 sin ==0.60,=37 F庫=mg tan 37=6.010-3 N,B項(xiàng)錯(cuò)誤; F庫=k QA=QB=Q,r=0.12 m 聯(lián)立得Q=410-8 C,故C項(xiàng)正確;,由等量同種點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的特點(diǎn)可知,A、B兩球連線中點(diǎn)處的場強(qiáng)為0,故D項(xiàng)正確。,疑難突破準(zhǔn)確進(jìn)行受力分析、力的合成,再利用三角函數(shù)計(jì)算庫侖力和電荷量大小。,2.(2015安徽

34、理綜,15,6分)由庫侖定律可知,真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷,帶電量分別為q1和q2,其間距離為r時(shí),它們之間相互作用力的大小為F=k,式中k為靜電力常量。若用國際單位制的基 本單位表示,k的單位應(yīng)為() A.kgA2m3B.kgA-2m3s-4 C.kgm2C-2D.Nm2A-2,答案B由庫侖定律知k=,式中都取國際單位時(shí)k的單位為,由I=知,1 C2=1 A2s2, 又因1 N=1,整理可得k的單位應(yīng)為,即kgA-2m3s-4,故選項(xiàng)B正確。,,3.(2015江蘇單科,2,3分)靜電現(xiàn)象在自然界中普遍存在,我國早在西漢末年已有對(duì)靜電現(xiàn)象的記載,春秋緯考異郵中有“玳瑁吸衣若”之說,但下列靜電現(xiàn)象

35、的是() A.梳過頭發(fā)的塑料梳子吸起紙屑 B.帶電小球移至不帶電金屬球附近,兩者相互吸引 C.小線圈接近通電線圈過程中,小線圈中產(chǎn)生電流 D.從干燥的地毯上走過,手碰到金屬把手時(shí)有被電擊的感覺,答案C小線圈接近通電線圈過程中,小線圈因磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流,屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,不屬于靜電現(xiàn)象,其他三種現(xiàn)象屬于靜電現(xiàn)象,選項(xiàng)C符合題意。,,4.(2015山東理綜,18,6分)直角坐標(biāo)系xOy中,M、N兩點(diǎn)位于x軸上,G、H兩點(diǎn)坐標(biāo)如圖。M、N兩點(diǎn)各固定一負(fù)點(diǎn)電荷,一電量為Q的正點(diǎn)電荷置于O點(diǎn)時(shí),G點(diǎn)處的電場強(qiáng)度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點(diǎn)電荷移到G點(diǎn),則H點(diǎn)處場強(qiáng)的大小和方向分別為(

36、),A.,沿y軸正向B.,沿y軸負(fù)向 C.,沿y軸正向D.,沿y軸負(fù)向,答案BM、N兩處的負(fù)點(diǎn)電荷在G處產(chǎn)生的合場強(qiáng)E1與O點(diǎn)處正點(diǎn)電荷在G處產(chǎn)生的場強(qiáng)等大反向,所以E1=,方向沿y軸正向,因?yàn)镠與G關(guān)于x軸對(duì)稱,所以M、N兩處的負(fù)點(diǎn)電荷在H 處產(chǎn)生的合場強(qiáng)E2=E1=,方向沿y軸負(fù)向。當(dāng)正點(diǎn)電荷放在G點(diǎn)時(shí),它在H點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)E3= ,方向沿y軸正向,則H處的場強(qiáng)為EH=-=,方向沿y軸負(fù)向,B正確。,5.(2015浙江理綜,16,6分)如圖所示為靜電力演示儀,兩金屬極板分別固定于絕緣支架上,且正對(duì)平行放置。工作時(shí)兩板分別接高壓直流電源的正負(fù)極,表面鍍鋁的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛在兩金屬極板中間,

37、則() A.乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷 B.乒乓球受到擾動(dòng)后,會(huì)被吸在左極板上 C.乒乓球共受到電場力、重力和庫侖力三個(gè)力的作用,D.用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸,放開后乒乓球會(huì)在兩極板間來回碰撞,答案D乒乓球在兩極板中間時(shí),其左側(cè)會(huì)感應(yīng)出正電荷,A錯(cuò)誤;電場力和庫侖力是同一個(gè)力的不同稱謂,C錯(cuò)誤;乒乓球與右極板接觸則帶正電,在電場力作用下向左運(yùn)動(dòng)與左極板相碰,碰后帶上負(fù)電,又向右運(yùn)動(dòng)與右極板相碰,如此往復(fù)運(yùn)動(dòng),所以D正確,B錯(cuò)誤。,6.2018北京理綜,24(1)靜電場可以用電場線和等勢面形象描述。 a.請(qǐng)根據(jù)電場強(qiáng)度的定義和庫侖定律推導(dǎo)出點(diǎn)電荷Q的場強(qiáng)表達(dá)式; b.點(diǎn)電荷的電場線和等勢面

38、分布如圖所示,等勢面S1、S2到點(diǎn)電荷的距離分別為r1、r2。我們知道,電場線的疏密反映了空間區(qū)域電場強(qiáng)度的大小。請(qǐng)計(jì)算S1、S2上單位面積通過的電場線條數(shù)之比N1/N2。,答案a.見解析b.,解析a.在距Q為r的位置放一電荷量為q的檢驗(yàn)電荷。 根據(jù)庫侖定律檢驗(yàn)電荷受到的電場力 F=k 根據(jù)電場強(qiáng)度的定義E= 得E=k b.穿過兩等勢面單位面積上的電場線條數(shù)之比 ==,,7.(2017北京理綜,22,16分)如圖所示,長l=1 m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定,下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球,小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場中,繩與豎直方向的夾角=37。已知小球所帶電荷量q=1.010-6 C,勻強(qiáng)電場的場

39、強(qiáng)E=3.0103 N/C,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。求: (1)小球所受電場力F的大小。 (2)小球的質(zhì)量m。 (3)將電場撤去,小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小。,答案(1)3.010-3 N(2)4.010-4 kg(3)2.0 m/s,解析本題考查物體的平衡與動(dòng)能定理。 (1)F=qE=3.010-3 N (2)由=tan 37,得m=4.010-4 kg (3)由mgl(1-cos 37)=mv2,得 v==2.0 m/s,解題指導(dǎo)(1)小球平衡時(shí),正確進(jìn)行受力分析。(2)撤去電場后,小球會(huì)從高處擺下,在小球從開始運(yùn)動(dòng)到到達(dá)最低點(diǎn)的過程中

40、,機(jī)械能守恒。,,,考點(diǎn)二電場能的性質(zhì) 8.(2018天津理綜,3,6分)如圖所示,實(shí)線表示某電場的電場線(方向未標(biāo)出),虛線是一帶負(fù)電的粒子只在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢分別為M、N,粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為aM、aN,速度大小分別為vM、vN,電勢能分別為EpM、EpN。下列判斷正確的是() A.vM

41、,規(guī)律總結(jié)帶電粒子在電場中做曲線運(yùn)動(dòng)的定性判斷 帶電粒子在電場中做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)受力指向軌跡的凹側(cè),電場力的方向沿電場線的切線方向;根據(jù)速度方向?yàn)檐壽E的切線方向,并由力和速度方向的夾角判斷做功情況,從而確定動(dòng)能、電勢能等物理量的大小關(guān)系。,9.(2017天津理綜,7,6分)(多選)如圖所示,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中,實(shí)線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線,虛線AB是一個(gè)電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡。設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB,電勢能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是() A.電子一定從A向B運(yùn)動(dòng) B.若aAaB,則Q靠近M端且為正電荷 C.無論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA

42、pB D.B點(diǎn)電勢可能高于A點(diǎn)電勢,答案BC電子的運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線,由曲線運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生條件可知電子在MN電場線上受力方向?yàn)樗较蜃?因此電場線方向?yàn)樗较蛴?MN),若aAaB,則A靠近場源電荷Q,即Q靠近M端且為正電荷,選項(xiàng)B正確;若電子由AB,則水平向左的電場力與軌跡切線方向的速度夾角大于90,電場力做負(fù)功,電勢能增加,即EpAB,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,10.(2017江蘇單科,8,4分)(多選)在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷q1、q2,其靜電場的電勢在x軸上分布如圖所示。下列說法正確的有() A.q1和q2帶有異種電荷 B.x1處的電場強(qiáng)度為零 C.負(fù)電荷從x1移到x2,電勢能減小 D.負(fù)電荷從x1移到x2,

43、受到的電場力增大,答案AC-x圖線的切線斜率表示場強(qiáng),由圖可知從x1到x2過程中,圖線切線斜率變小,到x2處斜率為0,即場強(qiáng)從x1到x2一直減小,且E2=0,電場力F=Eq,負(fù)電荷從x1移動(dòng)到x2,受到電場力減小,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤;沿x軸正方向電勢由負(fù)到正,故x軸上的兩個(gè)電荷q1、q2為異種電荷,選項(xiàng)A正確;由圖可知x1

44、示。容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點(diǎn),下列說法正確的是() A.A點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的大 B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低 C.B點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直 D.將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn),電場力所做的功不同,答案C電場線的疏密表示場強(qiáng)的大小,因?yàn)锳點(diǎn)處電場線較B點(diǎn)處稀疏,所以EA

45、) A.在靜電場中,沿著電場線方向電勢逐漸降低 B.外力對(duì)物體所做的功越多,對(duì)應(yīng)的功率越大 C.電容器電容C與電容器所帶電荷量Q成正比 D.在超重和失重現(xiàn)象中,地球?qū)ξ矬w的實(shí)際作用力發(fā)生了變化,答案A在靜電場中,沿電場線電勢的變化量=,無論q為正還是為負(fù),總是負(fù)的, 即<0,表明沿電場線方向電勢逐漸降低,A正確;功率P=,功率P的大小由W和t共同決定,B 錯(cuò)誤;電容器電容C與電容器所帶電荷量無關(guān),C錯(cuò)誤;無論超重還是失重,地球?qū)ξ矬w的實(shí)際作用力不變,D錯(cuò)誤。,,13.(2015廣東理綜,21,6分)(多選)如圖所示的水平勻強(qiáng)電場中,將兩個(gè)帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動(dòng)到同一水平線上的不同位置

46、,釋放后,M、N保持靜止,不計(jì)重力,則() A.M的帶電量比N的大 B.M帶負(fù)電荷,N帶正電荷 C.靜止時(shí)M受到的合力比N的大 D.移動(dòng)過程中勻強(qiáng)電場對(duì)M做負(fù)功,答案BD不考慮重力,取整體為研究對(duì)象,外力只有勻強(qiáng)電場的電場力,由平衡條件可知M、N所受電場力必等大反向,故M、N必帶有等量異種電荷,A錯(cuò)誤;隔離出M,因N對(duì)其靜電引力向右,則電場E對(duì)其電場力必向左,即與場強(qiáng)方向反向,故M帶負(fù)電,則N帶正電,B正確;靜止時(shí),M、N所受合力都為0,C錯(cuò)誤;因勻強(qiáng)電場對(duì)M的電場力方向與M移動(dòng)方向成鈍角,故D正確。,14.(2015四川理綜,6,6分)(多選)如圖所示,半圓槽光滑、絕緣、固定,圓心是O,最低

47、點(diǎn)是P,直徑MN水平。a、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球(視為點(diǎn)電荷),b固定在M點(diǎn),a從N點(diǎn)靜止釋放,沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q(圖中未畫出)時(shí)速度為零。則小球a() A.從N到Q的過程中,重力與庫侖力的合力先增大后減小 B.從N到P的過程中,速率先增大后減小 C.從N到Q的過程中,電勢能一直增加 D.從P到Q的過程中,動(dòng)能減少量小于電勢能增加量,答案BC小球a從N到Q的過程中,重力不變,庫侖力F逐漸增大,庫侖力F與重力的夾角逐漸變小,因此,F與mg的合力逐漸變大,A錯(cuò)誤。從N到P的過程中,重力沿速度方向的分力等于F沿速度反方向的分力時(shí),速率最大,B正確;從N到Q,F一直做負(fù)功,電勢能一直

48、增加,C正確;從P到Q,根據(jù)能量守恒知電勢能的增加量和重力勢能的增加量之和等于動(dòng)能的減少量,所以電勢能的增加量小于動(dòng)能的減少量,D錯(cuò)誤。,15.(2015海南單科,7,5分)(多選)如圖,兩電荷量分別為Q(Q0)和-Q的點(diǎn)電荷對(duì)稱地放置在x軸上原點(diǎn)O的兩側(cè),a點(diǎn)位于x軸上O點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q之間,b點(diǎn)位于y軸O點(diǎn)上方。取無窮遠(yuǎn)處的電勢為零。下列說法正確的是() A.b點(diǎn)電勢為零,電場強(qiáng)度也為零 B.正的試探電荷在a點(diǎn)的電勢能大于零,所受電場力方向向右 C.將正的試探電荷從O點(diǎn)移到a點(diǎn),必須克服電場力做功 D.將同一正的試探電荷先后從O、b兩點(diǎn)移到a點(diǎn),后者電勢能的變化較大,答案BC由兩等量異種點(diǎn)電荷

49、的電場線分布知:過Q和-Q連線的垂直平分線Ob的等勢面為零勢能面,因此將同一正的試探電荷先后從O、b兩點(diǎn)移到a點(diǎn)做的功相同,因此正試探電荷電勢能的變化相同,D錯(cuò)。點(diǎn)b在零勢能面上,b點(diǎn)電勢為零,由場強(qiáng)的合成法則知,b點(diǎn)的場強(qiáng)不為零,方向平行x軸向右,A錯(cuò)。在a點(diǎn)放一正的試探電荷,所受的電場力方向向右,當(dāng)沿x軸正方向移動(dòng)時(shí),電場力做正功電勢能減少,在O點(diǎn)減為零,過了O點(diǎn)電勢能為負(fù)值,所以正的試探電荷在a點(diǎn)電勢能大于零,反之若從O點(diǎn)移到a點(diǎn),電場力與運(yùn)動(dòng)方向相反,因此電場力做負(fù)功即克服電場力做功,B、C正確。,16.(2014重慶理綜,3,6分)如圖所示為某示波管內(nèi)的聚焦電場,實(shí)線和虛線分別表示電

50、場線和等勢線。兩電子分別從a、b兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),設(shè)電場力對(duì)兩電子做的功分別為Wa和Wb,a、b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為Ea和Eb,則() A.Wa=Wb,EaEbB.WaWb,EaEb C.Wa=Wb,Ea

51、位移x內(nèi)電場力做功qEx。由功能關(guān)系知Ep=-qEx,即=-qE,Ep-x圖線斜率的絕對(duì)值表示電場力的大小,故由圖線可知E逐漸減小,A錯(cuò)誤。因粒 子僅受電場力作用,由qE=ma可知a也逐漸減小,D正確。再由動(dòng)能定理有Ek=qEx,即= qE,Ek-x圖線的斜率也表示電場力,則Ek-x圖線應(yīng)是一條斜率逐漸減小的曲線,B錯(cuò)誤。由v2=2ax有v=,可知v-x圖線應(yīng)是一條曲線,故C錯(cuò)誤。,18.(2017上海單科,13,2分)靜電場中某電場線如圖所示。把點(diǎn)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),其電勢能增加1.210-7 J,則該點(diǎn)電荷帶電(選填“正”或“負(fù)”);在此過程中電場力做功為J。,答案負(fù)-1.210-

52、7,解析本題考查電場力做功、電勢能的變化。從A到B,電勢能增加1.210-7 J,說明電場力做負(fù)功,做功為-1.210-7 J,故電場力方向與電場線方向相反,該點(diǎn)電荷帶負(fù)電。,,,考點(diǎn)三電容器、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 19.(2018北京理綜,19,6分)研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法正確的是() A.實(shí)驗(yàn)前,只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸,能使電容器帶電 B.實(shí)驗(yàn)中,只將電容器b板向上平移,靜電計(jì)指針的張角變小 C.實(shí)驗(yàn)中,只在極板間插入有機(jī)玻璃板,靜電計(jì)指針的張角變大 D.實(shí)驗(yàn)中,只增加極板帶電量,靜電計(jì)指針的張角變大,表明電容增大,答案A本題考查平行板電容器。

53、帶電玻璃棒接觸a板,a板會(huì)帶上同種電荷,同時(shí)b板上會(huì)感應(yīng)出異種電荷,故A正確;靜電計(jì)指針張角反映電容器兩板間電壓,將b板上移,正對(duì)面積S減小,電容C減小,板間電壓U增大,故指針張角變大,B錯(cuò);插入有機(jī)玻璃板,相對(duì)介電常數(shù)r增大,電容C增大,板間電壓U減小,指針張角變小,C錯(cuò);只增加極板帶電量Q,板間電壓U增大,但電容保持不變,故D錯(cuò)。,解題關(guān)鍵電容器中各量的變化關(guān)系 電容C=及C=,對(duì)這兩個(gè)公式的理解及各量的物理含義的認(rèn)識(shí),是解答本題的關(guān)鍵。,,20.(2018江蘇單科,5,3分)如圖所示,水平金屬板A、B分別與電源兩極相連,帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將B板右端向下移動(dòng)一小段距離,兩金屬板表面仍

54、均為等勢面,則該油滴() A.仍然保持靜止B.豎直向下運(yùn)動(dòng) C.向左下方運(yùn)動(dòng)D.向右下方運(yùn)動(dòng),答案D水平金屬板間電場沿豎直方向,等勢面為一組水平面。帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài),說明油滴受到的電場力方向豎直向上且Eq=mg。B板右端向下移動(dòng)一小段距離,兩極板間電壓不變,則兩極板間的等勢面右端同樣向下彎曲。電場線與等勢面垂直,同樣產(chǎn)生彎曲,且電場強(qiáng)度減小。豎直方向上Eyq

55、直兩個(gè)方向上受力變化,從而判斷油滴運(yùn)動(dòng)情況。,,21.(2017江蘇單科,4,3分)如圖所示,三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分別位于O、M、P點(diǎn)。由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)?，F(xiàn)將C板向右平移到P點(diǎn),則由O點(diǎn)靜止釋放的電子() A.運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回 B.運(yùn)動(dòng)到P和P點(diǎn)之間返回 C.運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回 D.穿過P點(diǎn),答案A本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加(減)速運(yùn)動(dòng)。由題意知,電子在A、B板間做勻加速運(yùn)動(dòng),在B、C板間做勻減速運(yùn)動(dòng),到P點(diǎn)時(shí)速度恰好為零,設(shè)A、B板和B、C板間電壓分別為U1和U2,由動(dòng)能定理得eU1-eU2=0,所以U1=U2;現(xiàn)將C板右移至P點(diǎn),由于

56、板上帶電荷量沒有變化,B、C板間電場強(qiáng)度E===,E不變,故電子仍運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回,選項(xiàng)A正確。,解題關(guān)鍵C板移動(dòng)過程中,板間場強(qiáng)不變,能分析出這個(gè)結(jié)論是解答本題的關(guān)鍵點(diǎn)。,,22.(2016天津理綜,4,6分)如圖所示,平行板電容器帶有等量異種電荷,與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷,以E表示兩板間的電場強(qiáng)度,Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能,表示靜電計(jì)指針的偏角。若保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置,則() A.增大,E增大B.增大,Ep不變 C.減小,Ep增大D.減小,E不變,答案D極板移動(dòng)過程中帶電荷量Q保持不變,靜電計(jì)指

57、針張角變化反映板間電勢差U的變化,由C=和C=可知,極板下移,d減小,C增大,U減小,又E==,則E不變,Ep不變,綜合 上述,只有D選項(xiàng)正確。,疑難突破設(shè)固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷帶電荷量為q,其在P點(diǎn)的電勢能等于將其從P點(diǎn)移到零電勢處(下極板)電場力做的功。,,,23.(2015江蘇單科,7,4分)(多選)一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強(qiáng)電場,電場方向水平向左。不計(jì)空氣阻力,則小球() A.做直線運(yùn)動(dòng) B.做曲線運(yùn)動(dòng) C.速率先減小后增大D.速率先增大后減小,答案BC剛開始時(shí)帶電小球所受重力與電場力的合力F跟v0不在同一條直線上,所以它一定做曲線運(yùn)動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確。因重力與電場

58、力的合力F為恒力,其方向與初速度方向的夾角為鈍角,所以帶電小球的速率先減小后增大,故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,,24.(2015海南單科,5,3分)如圖,一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)。在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q(q0)的粒子;在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子。在電場力的作用下,兩粒子同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)。已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面。若兩粒子間相互作用力可忽略,不計(jì)重力,則Mm為() A.32B.21C.52D.31,答案A因兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面,電荷量為q的粒子通過的 位移為l,電荷量為-q的粒子通過的位移為l,由牛頓

59、第二定律知它們的加速度分別為a1= 、a2=,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有l(wèi)=a1t2=t2,l=a2t2=t2,得=。B、C、D錯(cuò),A 對(duì)。,,25.(2015安徽理綜,20,6分)已知均勻帶電的無窮大平面在真空中激發(fā)電場的場強(qiáng)大小為,其 中為平面上單位面積所帶的電荷量,0為常量。如圖所示的平行板電容器,極板正對(duì)面積為S,其間為真空,帶電量為Q。不計(jì)邊緣效應(yīng)時(shí),極板可看做無窮大導(dǎo)體板,則極板間的電場強(qiáng)度大小和兩極板間相互的靜電引力大小分別為() A.和B.和 C.和D.和,答案D由題意知帶電量為Q的極板上單位面積所帶的電荷量=,故一個(gè)極板激發(fā)的電 場的場強(qiáng)大小E==,而平行板電容器兩極板帶等量異種電荷,在

60、極板間激發(fā)的電場等大 同向,由電場疊加原理知,極板間的電場強(qiáng)度大小為E合=2E=;兩極板間相互的靜電引力F=E Q=,選項(xiàng)D正確。,,26.(2015天津理綜,7,6分)(多選)如圖所示,氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場E1,之后進(jìn)入電場線豎直向下的勻強(qiáng)電場E2發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在屏上。整個(gè)裝置處于真空中,不計(jì)粒子重力及其相互作用,那么() A.偏轉(zhuǎn)電場E2對(duì)三種粒子做功一樣多 B.三種粒子打到屏上時(shí)的速度一樣大 C.三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上所用時(shí)間相同 D.三種粒子一定打到屏上的同一位置,答案AD設(shè)粒子離開電場E1時(shí)速度為v,由動(dòng)能定理得qE1d1=mv2-0,

61、v=,在電場E2中 y=at2,E2q=ma,L=vt,tan =,聯(lián)立以上方程得y=,tan =。所以,在電場E2中電場力 做功W=E2qy=,三種粒子電荷量相等,電場力做功相等,A項(xiàng)正確。因?yàn)樵陔妶鯡2中y和tan 與q、m無關(guān),故它們通過同一軌跡打到屏上同一點(diǎn),D項(xiàng)正確。對(duì)全程應(yīng)用動(dòng)能定理,設(shè)打到屏上的速度為v,則qE1d1+qE2y=mv2-0,解得v2=(E1d1+),所以氕核打到屏上的速度最大, 故B項(xiàng)錯(cuò)誤。在加速電場中所用時(shí)間t1=,通過偏轉(zhuǎn)電場到達(dá)屏所用時(shí)間t2==(L+L) ,所以總時(shí)間t=t1+t2,故氚核運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長,C項(xiàng)錯(cuò)誤。,27.(2015山東理綜,20,6分)(多

62、選)如圖甲,兩水平金屬板間距為d,板間電場強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間,0時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn) 動(dòng),T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出。微粒運(yùn)動(dòng)過程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為g。關(guān)于微粒在0T時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的描述,正確的是(),A.末速度大小為v0 B.末速度沿水平方向 C.重力勢能減少了mgdD.克服電場力做功為mgd,答案BC由題意知qE0=mg,所以與T時(shí)間內(nèi)微粒的加速度等大反向,大小都等 于g。時(shí)間內(nèi)微粒只在重力作用下的豎直末速度vy1=g,豎直位移y1=g,在T 時(shí)間內(nèi)微粒的豎直末速度vy2=vy1-g=0,豎直位移y2=vy1

63、-g=g,所以y1=y2=,微粒 克服電場力做功W=q2E0=2mg=mgd,在重力作用下微粒的豎直位移為,其重力勢能減 少了mgd。綜上可知A、D錯(cuò)誤,B、C正確。,28.(2014山東理綜,18,6分)如圖,場強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中有一矩形區(qū)域abcd,水平邊ab長為s,豎直邊ad長為h。質(zhì)量均為m、帶電量分別為+q和-q的兩粒子,由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場中)。不計(jì)重力。若兩粒子軌跡恰好相切,則v0等于() A.B.C.D.,答案B因?yàn)閮闪Ｗ榆壽E恰好相切,切點(diǎn)為矩形區(qū)域中心,則對(duì)其中一個(gè)粒子,水平方向=v 0t,豎直方向=a

64、t2且滿足a=,三式聯(lián)立解得v0=,故B正確。,,29.(2016四川理綜,9,15分)中國科學(xué)院2015年10月宣布中國將在2020年開始建造世界上最大的粒子加速器。加速器是人類揭示物質(zhì)本源的關(guān)鍵設(shè)備,在放射治療、食品安全、材料科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用。 如圖所示,某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管(漂移管)組成,相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極。質(zhì)子從K點(diǎn)沿軸線進(jìn)入加速器并依次向右穿過各漂移管,在漂移管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng),在漂移管間被電場加速,加速電壓視為不變。設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為8106 m/s,進(jìn)入漂移管E時(shí)速度為1107 m/s,電源頻率為1107 Hz,漂移管間縫隙很小,

65、質(zhì)子在每個(gè)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間視為電源周期的1/2。質(zhì)子的荷質(zhì)比取1108 C/kg。求: (1)漂移管B的長度; (2)相鄰漂移管間的加速電壓。,答案(1)0.4 m(2)6104 V,解析(1)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B的速度為vB,電源頻率、周期分別為f、T,漂移管B的長度為L,則 T= L=vB 聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得L=0.4 m (2)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管E的速度為vE,相鄰漂移管間的加速電壓為U,電場對(duì)質(zhì)子所做的功為W,質(zhì)子從漂移管B運(yùn)動(dòng)到E電場做功為W,質(zhì)子的電荷量為q、質(zhì)量為m,則 W=qU W=3W W=m-m 聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得U=6104 V,解題指導(dǎo)本題以電場為背景,質(zhì)子在漂移管內(nèi)做勻速直線

66、運(yùn)動(dòng),在管間做勻加速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)用x=vt和動(dòng)能定理求解即可。,,,30.(2016北京理綜,23,18分)如圖所示,電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后,沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場,并從另一側(cè)射出。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,加速電場電壓為U0。偏轉(zhuǎn)電場可看做勻強(qiáng)電場,極板間電壓為U,極板長度為L,板間距為d。 (1)忽略電子所受重力,求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的初速度v0和從電場射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離y。 (2)分析物理量的數(shù)量級(jí),是解決物理問題的常用方法。在解決(1)問時(shí)忽略了電子所受重力,請(qǐng)利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因。已知U=2.0102 V,d=4.010-2 m,m=9.110-31 kg,e=1.610-19 C,g=10 m/s2。 (3)極板間既有靜電場也有重力場。電勢反映了靜電場各點(diǎn)的能的性質(zhì),請(qǐng)寫出電勢的定義,式。類比電勢的定義方法,在重力場中建立“重力勢”G的概念,并簡要說明電勢和“重力勢”的共同特點(diǎn)。,答案(1)(2)(3)見解析,解析(1)根據(jù)功和能的關(guān)系,有eU0=m 電子射入偏轉(zhuǎn)電場的初速度v0= 在偏轉(zhuǎn)電場中,電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t==L 偏轉(zhuǎn)距離y=a(