（江蘇專版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題七 電場課件.ppt

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1、專題七電場,高考物理(江蘇專用),考點一電場力的性質(zhì) 1.(2012江蘇單科,1,3分)真空中,A、B兩點與點電荷Q的距離分別為r和3r,則A、B兩點的電場強(qiáng)度大小之比為() A.31B.13C.91D.19,五年高考,A組自主命題江蘇卷題組,答案C由點電荷場強(qiáng)公式有:E=kr-2,故有===91,C項正確。,,2.(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

2、 D.從干燥的地毯上走過,手碰到金屬把手時有被電擊的感覺,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C符合題意。,考查點本題考查對靜電現(xiàn)象的認(rèn)識與理解。屬于容易題。,學(xué)習(xí)指導(dǎo)平時學(xué)習(xí)時,要關(guān)注實際生活,關(guān)注我國古代重要的科技成果。要從生活現(xiàn)象中理解物理知識,用物理知識解釋生活中的問題。應(yīng)用物理知識解決實際生活中的具體問題,這樣也能激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。,,,3.(2013江蘇單科,3,3分)下列選項中的各圓環(huán)大小相同,所帶電荷量已在圖中標(biāo)出,且電荷均 勻分布,各圓環(huán)間彼此絕緣。坐標(biāo)原點O處電場強(qiáng)度最大的是()

3、,答案B環(huán)狀帶電體不能視為點電荷,所以將其分割成無數(shù)小段,每小段可看做點電荷,由點電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)特點,再根據(jù)對稱性可知,D項中第1、3象限和第2、4象限的圓環(huán)在O點產(chǎn)生 的場強(qiáng)疊加后分別抵消。C項中第1、3象限的圓環(huán)在O點產(chǎn)生的場強(qiáng)抵消,故A、C選項中O 點的場強(qiáng)大小相等,方向不同。B項中1、2象限的圓環(huán)在O點產(chǎn)生的場強(qiáng)疊加后大于A、B選 項中O點的場強(qiáng)。,考查點本題考查靜電場和電場強(qiáng)度的知識,要求考生具有較強(qiáng)的分析推理能力,屬于中等難度題。,學(xué)習(xí)指導(dǎo)作為常見的物理思想方法,微元的思想、等效和對稱的思想,在近年的高考題中已多次出現(xiàn)。所以,提高物理學(xué)科素養(yǎng)是我們平時學(xué)習(xí)中要特別重視的事情。,,1

4、.(2018課標(biāo),16,6分)如圖,三個固定的帶電小球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值為k,則() A.a、b的電荷同號,k= B.a、b的電荷異號,k= C.a、b的電荷同號,k= D.a、b的電荷異號,k=,B組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)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,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,則c所受庫侖力的合力指向1或3區(qū)域;故只有a、b的電荷異號,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)

5、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三項均錯誤,D項正確。,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,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,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。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)合點電荷電場強(qiáng)度公式得= ,聯(lián)立得k==。故A、B、C三項均錯誤,D項正確。,2.(2016課標(biāo),15,6分)如圖,P是固

6、定的點電荷,虛線是以P為圓心的兩個圓。帶電粒子Q在P的電場中運動,運動軌跡與兩圓在同一平面內(nèi),a、b、c為軌跡上的三個點。若Q僅受P的電場力作用,其在a、b、c點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,vavcvbB.aaabac,vbvcva C.abacaa,vbvcvaD.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; 由動能定理有Wab=qQUab=m-m Wbc=qQUbc=m-m 因為Wabvb 因為Wbc0,所以vcvb 因為|Uab||Ubc|,所

7、以vavc 故有vavcvb,D項正確。,3.(2016浙江理綜,15,6分)如圖所示,兩個不帶電的導(dǎo)體A和B,用一對絕緣柱支持使它們彼此接觸。把一帶正電荷的物體C置于A附近,貼在A、B下部的金屬箔都張開,() A.此時A帶正電,B帶負(fù)電 B.此時A電勢低,B電勢高 C.移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合 D.先把A和B分開,然后移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合,答案C由于靜電感應(yīng),A帶負(fù)電,B帶等量正電,若移去C,A、B所帶等量正負(fù)電荷中和,金屬箔閉合,所以C正確,A錯誤;處于電場中的導(dǎo)體是等勢體,B錯誤;若先把A、B分開,然后移去C,A、B所帶電荷就不能中和,金屬箔不再閉合,D錯誤。

8、,失分警示不要誤以為因B帶正電,B的電勢就高,實際上電場中的導(dǎo)體是一個等勢體,A、B電勢相等。,,4.(2015課標(biāo),14,6分)如圖,兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點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點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉(zhuǎn)45,再由a點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動 C.向正下方做勻加速運動 D.向左下方做勻加速運動,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點的軸逆時針轉(zhuǎn)過45時,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動,選項D

9、正確。,評析此題考查物體平衡狀態(tài)、力的合成等,試題難度適中。,5.2018北京理綜,24(1)靜電場可以用電場線和等勢面形象描述。 a.請根據(jù)電場強(qiáng)度的定義和庫侖定律推導(dǎo)出點電荷Q的場強(qiáng)表達(dá)式; b.點電荷的電場線和等勢面分布如圖所示,等勢面S1、S2到點電荷的距離分別為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。請計算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的檢驗電荷。 根據(jù)庫侖定律檢驗電荷受到的電場力 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 ==,思路

10、分析電場強(qiáng)度可理解為單位面積上穿過的電場線條數(shù)。,,1.(2015安徽理綜,15,6分)由庫侖定律可知,真空中兩個靜止的點電荷,帶電量分別為q1和q2,其間距離為r時,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,C組教師專用題組,答案B由庫侖定律知k=,式中都取國際單位時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B正確。,,2.(2013海南單科,1,3分)如圖,電荷量為q1和q2的兩

11、個點電荷分別位于P點和Q點。已知在P、Q連線上某點R處的電場強(qiáng)度為零,且=2。則() A.q1=2q2B.q1=4q2 C.q1=-2q2D.q1=-4q2,答案B由R處場強(qiáng)為零可知兩點電荷在該處所產(chǎn)生的場強(qiáng)必是等大反向,即兩點電荷必帶有同種電荷,由E=k有k=k,可得q1=4q2,B正確。,,3.(2013安徽理綜,20,6分)如圖所示,xOy平面是無窮大導(dǎo)體的表面,該導(dǎo)體充滿z0的空間為真空。將電荷量為q的點電荷置于z軸上z=h處,則在xOy平面上會產(chǎn)生感應(yīng)電荷?？臻g任意一點處的電場皆是由點電荷q和導(dǎo)體表面上的感應(yīng)電荷共同激發(fā)的。已知靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零,則在z軸上z=處的場強(qiáng)大

12、小為(k為靜電力常量)() A.kB.kC.kD.k,答案D點電荷q和感應(yīng)電荷所形成的電場在z0的區(qū)域可等效成關(guān)于O點對稱的電偶極子形成的電場。所以z軸上z=處的場強(qiáng)E=k+k=k,選項D正確。,評析本題的等效關(guān)系出自課本內(nèi)容,要求考生認(rèn)真閱讀課本、牢固掌握基本模型的應(yīng)用。難度中等。,,,4.(2015山東理綜,18,6分)直角坐標(biāo)系xOy中,M、N兩點位于x軸上,G、H兩點坐標(biāo)如圖。M、N兩點各固定一負(fù)點電荷,一電量為Q的正點電荷置于O點時,G點處的電場強(qiáng)度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點電荷移到G點,則H點處場強(qiáng)的大小和方向分別為(),A.,沿y軸正向B.,沿y軸負(fù)向 C.,沿y軸

13、正向D.,沿y軸負(fù)向,答案BM、N兩處的負(fù)點電荷在G處產(chǎn)生的合場強(qiáng)E1與O點處正點電荷在G處產(chǎn)生的場強(qiáng)等大反向,所以E1=,方向沿y軸正向,因為H與G關(guān)于x軸對稱,所以M、N兩處的負(fù)點電荷在H 處產(chǎn)生的合場強(qiáng)E2=E1=,方向沿y軸負(fù)向。當(dāng)正點電荷放在G點時,它在H點產(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,20,6分,)(多選)如圖所示,用兩根長度相同的絕緣細(xì)線把一個質(zhì)量為0.1 kg的小球A懸掛到水平板的M、N兩點,A上帶有Q=3.010-6 C的正電荷。兩線夾角為120,兩線上的拉力大小分別為F1和F2。A的正下方0.

14、3 m處放有一帶等量異種電荷的小球B,B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2 kg(重力加速度取g=10 m/s2;靜電力常量k=9.0109 Nm2/C2,A、B球可視為點電荷),則(),A.支架對地面的壓力大小為2.0 N B.兩線上的拉力大小F1=F2=1.9 N C.將B水平右移,使M、A、B在同一直線上,此時兩線上的拉力大小F1=1.225 N,F2=1.0 N D.將B移到無窮遠(yuǎn)處,兩線上的拉力大小F1=F2=0.866 N,答案BC小球B和支架組成的整體,在三個力作用下平衡,故有:FN+FAB=mBg,FAB=k,聯(lián)立兩 式解得:FAB=0.9 N,FN=1.1 N,根據(jù)牛頓第三定律可判斷

15、出A錯。小球A在四個力作用下平衡,如圖(甲)所示。 (甲) 由對稱性可知F1=F2,在豎直方向上有: 2F1 cos 60=2F2 cos 60=mAg+FBA,解得F1=F2=1.9 N,可見B正確。,(乙) 當(dāng)B球與M、A共線時,A球受力情況如圖(乙)所示, 由幾何關(guān)系可知rAB=0.6 m,FBA=k=0.225 N。將A球所受重力分解在MA和NA的方向上,由 上述兩個方向上分力的合力為零可得:F1=1.225 N,F2=1.0 N,故C正確。B球移至無窮遠(yuǎn)處時,A、B之間的庫侖力忽略不計,對A球由三力平衡條件可求得F1=F2=mAg=1.0 N,故D錯。,評析本

16、題考查了庫侖定律和共點力平衡問題,情景清晰,但計算量稍大。題目難度中等,要求考生鎮(zhèn)定、細(xì)心。,,6.(2014福建理綜,20,15分)如圖,真空中xOy平面直角坐標(biāo)系上的A、B、C三點構(gòu)成等邊三角形,邊長L=2.0 m。若將電荷量均為q=+2.010-6 C的兩點電荷分別固定在A、B點,已知靜電力常量k=9.0109 Nm2/C2,求: (1)兩點電荷間的庫侖力大小; (2)C點的電場強(qiáng)度的大小和方向。,答案(1)9.010-3 N(2)7.8103 N/C沿y軸正方向,,解析(1)根據(jù)庫侖定律,A、B兩點電荷間的庫侖力大小為 F=k 代入數(shù)據(jù)得 F=9.010-3 N (2)A、B點電荷在C

17、點產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等,均為 E1=k A、B兩點電荷形成的電場在C點的合場強(qiáng)大小為 E=2E1 cos 30 由式并代入數(shù)據(jù)得 E=7.8103 N/C 場強(qiáng)E的方向沿y軸正向,考點二電場能的性質(zhì) A組自主命題江蘇卷題組 1.(2016江蘇單科,3,3分)一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示。容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點,下列說法正確的是() A.A點的電場強(qiáng)度比B點的大 B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低 C.B點的電場強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直 D.將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點,電場力所做的功不同,答案C電場線的疏密表示場

18、強(qiáng)的大小,因為A點處電場線較B點處稀疏,所以EA

19、度為零,電勢最低 B.O點的電場強(qiáng)度為零,電勢最高 C.從O點沿x軸正方向,電場強(qiáng)度減小,電勢升高 D.從O點沿x軸正方向,電場強(qiáng)度增大,電勢降低,易錯警示本題易錯選A,錯誤地認(rèn)為電場強(qiáng)度為零的地方電勢最低。電場強(qiáng)度與電勢分別是反映電場力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的物理量,它們之間沒有直接的關(guān)系,電場強(qiáng)度較大的地方,電勢可能較高、可能較低、也可能為零。,考查點本題考查電場、電勢、電場強(qiáng)度等知識,同時考查了考生運用微元思想和對稱的思想分析問題和解決問題的能力。屬于中等難度題。,答案B由微元法和對稱的思想分析可知,均勻帶電圓環(huán)內(nèi)部O點的場強(qiáng)為零,電勢為標(biāo)量,且正電荷周圍的電勢為正,故O點電勢最高,選項A錯、

20、B對;從O點沿x軸正方向電場強(qiáng)度先增大后減小,電勢降低,選項C、D錯誤。,,3.(2013江蘇單科,6,4分)(多選)將一電荷量為+Q的小球放在不帶電的金屬球附近,所形成的電場線分布如圖所示,金屬球表面的電勢處處相等。a、b為電場中的兩點,則() A.a點的電場強(qiáng)度比b點的大 B.a點的電勢比b點的高 C.檢驗電荷-q在a點的電勢能比在b點的大 D.將檢驗電荷-q從a點移到b點的過程中,電場力做負(fù)功,知識鏈接不帶電的金屬球達(dá)到靜電平衡時,是個等勢體,球面是個等勢面,內(nèi)部各處的場強(qiáng)為零。,考查點本題考查電場線、電場強(qiáng)度、電勢、電勢能與電場力做功等知識,屬于容易題。,答案ABD電場線的疏密程度表示

21、場強(qiáng)的大小,A正確;沿電場線方向電勢降低,B正確;負(fù)電荷在電勢越高的位置電勢能越小,C錯誤;因負(fù)電荷從a點移到b點的過程中電勢能增大,由功能關(guān)系知電場力必做負(fù)功,D正確。,,4.(2015江蘇單科,8,4分)(多選)兩個相同的負(fù)電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖所示。c是兩負(fù)電荷連線的中點,d點在正電荷的正上方,c、d到正電荷的距離相等,則() A.a點的電場強(qiáng)度比b點的大 B.a點的電勢比b點的高 C.c點的電場強(qiáng)度比d點的大 D.c點的電勢比d點的低,答案ACD觀察題中圖可知a點附近電場線比b點附近電場線密,所以EaEb,A項正確;由沿電場線方向電勢逐漸降低可知ba,B項錯;由場強(qiáng)公式E

22、=k和場強(qiáng)疊加原理可知EcEd,C項 正確;當(dāng)取無窮遠(yuǎn)處電勢為0時,c為負(fù)值,d為正值,所以dc,D項正確。,考查點本題考查靜電場、電場線、電勢、電場強(qiáng)度等知識,對考生的推理能力有一定的要求。屬于中等難度題。,學(xué)習(xí)指導(dǎo)本題電場線的分布情景是來源于課本但又高于課本,所以我們學(xué)習(xí)過程中不能只是死記一些典型情景,而是要理解概念和原理,掌握基本規(guī)律,培養(yǎng)分析推理能力,解決問題時才能游刃有余。,,5.(2017江蘇單科,8,4分)(多選)在x軸上有兩個點電荷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

23、,電勢能減小 D.負(fù)電荷從x1移到x2,受到的電場力增大,答案AC本題考查識別-x圖像、場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系、電場力做功與電勢能變化關(guān)系。-x圖線斜率的絕對值表示場強(qiáng)大小,由圖可知從x1到x2過程中,圖線斜率變小,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移動到x2,受到的電場力減小,選項B、D錯誤;沿x軸正方向電勢由負(fù)到正,故x軸上的兩個電荷q1、q2為異種電荷,選項A正確;由圖可知x1

24、布在x1的兩側(cè)。,,1.(2018天津理綜,3,6分)如圖所示,實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動軌跡,設(shè)M點和N點的電勢分別為M、N,粒子在M和N時加速度大小分別為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

25、D正確。,規(guī)律總結(jié)帶電粒子在電場中做曲線運動的定性判斷 帶電粒子在電場中做曲線運動時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)速度方向為軌跡的切線方向,并由力和速度方向的夾角判斷做功情況,從而確定動能、電勢能等物理量的大小關(guān)系。,,2.(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)兩個電勢不同的等勢面相交,則交點處的電勢就是兩個不同的值,這是不可能的,A錯誤;同一等勢面上

26、各點電勢相等,而場強(qiáng)不一定相等,C錯誤;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錯誤。,,3.(2016浙江理綜,14,6分)以下說法正確的是() A.在靜電場中,沿著電場線方向電勢逐漸降低 B.外力對物體所做的功越多,對應(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 錯誤;電容器電容C與電容器所帶電荷量無關(guān),C錯誤;無論超重還是失重,地球?qū)ξ矬w的

27、實際作用力不變,D錯誤。,,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,N為b、d連線的中點。一電荷量為q(q0)的粒子從a點移動到b點,其電勢能減小W1;若該粒子從c點移動到d點,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兩點連線平行 B.若該粒子從M點移動到N點,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W1=W2,則a、M兩點之間的電勢差一定等于b、N兩點之間的電勢差,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

28、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“同一條直線上兩點間的電勢差與兩點間的距離成正比”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項正確。由題意無法判定電場強(qiáng)度的方向,故A、C項均錯誤。,易錯點撥注意E=成立的條件 在勻強(qiáng)電場中,E=中的d為始、末兩點沿電場線方向上的距離,本題中如果未注意這一條件, 易錯選C。,,5.(2018課標(biāo),21,6分)(多選)圖中虛線a、b、c、d、f代

29、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時的動能為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,其電勢能為4 eV D.該電子經(jīng)過平面b時的速率是經(jīng)過d時的2倍,答案AB本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運動,能量的轉(zhuǎn)化與守恒等知識。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,又因為b=2 V,故a=4 V,c=0 V,d=-2 V,f

30、=-4 V,可知A項正確。Eka=10 eV,從a到f過程中,需克服電場力做功8 eV,Eka|W電|,因為不知道電子的運動方向,故不能確定電子能否到達(dá)平面f,故B項正確。電子經(jīng)過平面d時,其電勢能為2 eV,故C項錯誤。經(jīng)過平面b時的動能為8 eV,經(jīng)過平面d時的動能為4 eV,又知Ek=mv2,故==,D項錯誤。,易錯點撥隱含條件的顯性化 動能是標(biāo)量,而速度是矢量,故本題中不知道初速度的具體方向。,,6.(2017課標(biāo),20,6分)(多選)在一靜止點電荷的電場中,任一點的電勢與該點到點電荷的距離r的關(guān)系如圖所示。電場中四個點a、b、c和d的電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點

31、電荷的距離ra與點a的電勢a已在圖中用坐標(biāo)(ra,a)標(biāo)出,其余類推?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點,在相鄰兩點間移動的過程中,電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是() A.EaEb=41B.EcEd=21 C.WabWbc=31D.WbcWcd=13,答案AC本題考查場強(qiáng)與電勢。由圖可知:ra=1 m、a=6 V;rb=2 m、b=3 V;rc=3 m、c=2 V;rd=6 m、d=1 V。由點電荷的場強(qiáng)公式E=得EaEbEcEd==369 41,A正確、B錯誤。由WAB=qUAB=q(A-B)得WabWbcWcd=(a-b)(b-c)(c-d)

32、=311,故C正確、D錯誤。,方法技巧電場力做功的計算方法 定量計算電場力做功時,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。,,7.(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三點的位置如圖所示,三點的電勢分別為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)原點處的電勢為1 V C.電子在a點的電勢能比在b點的低7 eV D.電子從b點運動到c點,電場力

33、做功為9 eV,答案ABD本題考查場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系、電勢能和電場力做功。 設(shè)a、c連線上d點電勢為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點作bd的垂線交bd于e點,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方向為勻強(qiáng)電場方向,據(jù)E=可知E==2.5 V/cm,故A選 項正確。,laO=lcb,故UaO=Ucb,即a-O=c-b,得O=1 V,故B選項正確。 據(jù)Ep=q=(-e),aEpb,故C選

34、項錯誤。 據(jù)Wbc=qUbc知Wbc=(-e)Ubc=(-e)(b-c)=(-e)(17-26)V=9 eV,故D選項正確。,方法技巧充分利用U=Ed中場強(qiáng)一定時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。 在應(yīng)用Ep=q及W=qU時要注意電子帶電荷量為-e,這樣判斷電子在a、b點電勢能高低時不易出錯。,,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)電場中運動,其

35、軌跡在豎直面(紙面)內(nèi),且相對于過軌跡最低點P的豎直線對稱。忽略空氣阻力。由此可知() A.Q點的電勢比P點高 B.油滴在Q點的動能比它在P點的大 C.油滴在Q點的電勢能比它在P點的大 D.油滴在Q點的加速度大小比它在P點的小,答案AB由油滴軌跡在豎直面內(nèi)相對于過P點的豎直線對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Q點的電勢比P點的高,A選項正確;油滴從Q點到P點合力做負(fù)功,根據(jù)動能定理得油滴在Q點的動能大于它在P點的動能,這一過程中電場力做負(fù)功,則油滴在

36、Q點的電勢能小于它在P點的電勢能,故B項正確,C項錯;因為重力和電場力為恒力,所以油滴在Q、P兩點的加速度相同,故D項錯誤。,1.(2014山東理綜,19,6分,)如圖,半徑為R的均勻帶正電薄球殼,其上有一小孔A。已知殼內(nèi)的場強(qiáng)處處為零;殼外空間的電場,與將球殼上的全部電荷集中于球心O時在殼外產(chǎn)生的電場一樣。一帶正電的試探電荷(不計重力)從球心以初動能Ek0沿OA方向射出。下列關(guān)于試探電荷的動能Ek與離開球心的距離r的關(guān)系圖線,可能正確的是( ),C組教師專用題組,,答案A由于帶正電的試探電荷在球殼內(nèi)運動時,不受電場力,沒有力做功,動能不變,可知C、D項錯誤。在球殼外,電場力做正功,動能增大,

37、且由F庫=k可知隨r的增大,F庫減小,體現(xiàn) 為Ek-r圖線的斜率減小,故選項A正確,B錯誤。,2.(2014北京理綜,15,6分)如圖所示,實線表示某靜電場的電場線,虛線表示該電場的等勢面。下列判斷正確的是() A.1、2兩點的場強(qiáng)相等B.1、3兩點的場強(qiáng)相等 C.1、2兩點的電勢相等D.2、3兩點的電勢相等,答案D同一電場中,電場線越密的地方場強(qiáng)越大,所以1點的場強(qiáng)大于2、3兩點的場強(qiáng),A、B錯誤;同一等勢面上各點的電勢相等,沿電場線方向電勢降低,故C錯誤,D正確。,,3.(2013重慶理綜,3,6分)如圖所示,高速運動的粒子被位于O點的重原子核散射,實線表示粒子運動的軌跡,M、N和Q為軌跡

38、上的三點,N點離核最近,Q點比M點離核更遠(yuǎn),則() A.粒子在M點的速率比在Q點的大 B.三點中,粒子在N點的電勢能最大 C.在重核產(chǎn)生的電場中,M點的電勢比Q點的低 D.粒子從M點運動到Q點,電場力對它做的總功為負(fù)功,答案B粒子與重原子核均帶正電,二者之間存在斥力作用,且僅有斥力作用,故兩者靠近時斥力做負(fù)功,動能減小,電勢能增大;遠(yuǎn)離時斥力做正功,動能增大,綜上可知,粒子在Q點時動能最大,速率也最大,A項錯誤。粒子在N點時電勢能最大,B項正確。在正電荷的電場中,場源處電勢最高,距場源越遠(yuǎn)電勢越低,M點離O點較近,該點電勢較高,C項錯誤。因在Q點時粒子的動能比在M點時的動能大,故在從M到Q的過

39、程中電場力做的總功為正功,D項錯誤。,4.(2014課標(biāo),21,6分,)(多選)如圖,在正點電荷Q的電場中有M、N、P、F四點,M、N、P為直角三角形的三個頂點,F為MN的中點,M=30。M、N、P、F四點處的電勢分別用M、N、P、F表示。已知M=N,P=F,點電荷Q在M、N、P三點所在平面內(nèi),則() A.點電荷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點搬運到N點,電場力做負(fù)功 D.P大于M,答案AD由M=N,可知點電荷Q一定在MN連線的中垂線上,過F作MN的垂線交MP于O點,設(shè)MF=FN=l,則由幾何關(guān)系MO=l/cos 30=l,FO=l tan 3

40、0=l,OP=MP-MO=MN cos 30- l=l,即FO=OP=l,ON=OM=l,故點電荷一定在MP的連線上的O點,選項A正確(另 解:根據(jù)題意M=N,P=F,可知點電荷Q一定在MN的中垂線與PF連線的中垂線的交點處,作PF連線的中垂線交MP于點O,連接O、F兩點,由幾何知識知OF為MN的中垂線,故點電荷Q一定在MP的連線上的O點,A正確);點電荷形成的電場的等勢面是以點電荷為球心的同心球面,線段不可能在球面上,故B選項錯誤;由圖可知OFM=N,將正試探電荷從高電勢點搬運到低電勢點,電場力做正功,選項C錯、D對。,5.(2013天津理綜,6,6分)(多選)兩個帶等量正電的點電荷,固定在

41、圖中P、Q兩點,MN為PQ連線的中垂線,交PQ于O點,A為MN上的一點。一帶負(fù)電的試探電荷q,從A點由靜止釋放,只在靜電力作用下運動,取無限遠(yuǎn)處的電勢為零,則() A.q由A向O的運動是勻加速直線運動 B.q由A向O運動的過程電勢能逐漸減小 C.q運動到O點時的動能最大 D.q運動到O點時電勢能為零,答案BC兩個等量正點電荷形成的電場不是勻強(qiáng)電場,在中垂線MN上由無窮遠(yuǎn)到O點電場強(qiáng)度先增大后減小,電荷q所受電場力為變力,q將做變加速直線運動,A項錯誤。因q所受電場力方向指向O點,所以q由A向O運動過程中電場力做正功,電勢能減小,動能增大,B、C項均正確。因O點電勢大于零,故q在O點時的電勢能不

42、為零,D項錯誤。,6.(2017上海單科,13)靜電場中某電場線如圖所示。把點電荷從電場中的A點移到B點,其電勢能增加1.210-7 J,則該點電荷帶電(選填“正”或“負(fù)”);在此過程中電場力做功為J。,答案負(fù)-1.210-7,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,故電場力方向與場強(qiáng)方向相反,該點電荷帶負(fù)電。,,,考點三電容器帶電粒子在電場中的運動 A組自主命題江蘇卷題組 1.(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)。現(xiàn)將B板右端向下移動一小段距離,兩金

43、屬板表面仍均為等勢面,則該油滴() A.仍然保持靜止B.豎直向下運動 C.向左下方運動D.向右下方運動,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

44、析水平和豎直兩個方向上受力變化,從而判斷油滴運動情況。,,2.(2012江蘇單科,2,3分)一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變,在兩極板間插入一電介質(zhì),其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是() A.C和U均增大B.C增大,U減小 C.C減小,U增大D.C和U均減小,答案B由C=可知,插入電介質(zhì)后,r增大,電容C增大;由U=可知U減小,故選B。,,3.(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。由O點靜止釋放的電子恰好能運動到P點。現(xiàn)將C板向右平移到P點,則由O點靜止釋放的電子() A.運動到

45、P點返回 B.運動到P和P點之間返回 C.運動到P點返回 D.穿過P點,答案A本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加(減)速運動。由題意知,電子在A、B板間做勻加速運動,在B、C板間做勻減速運動,到P點時速度恰好為零,設(shè)A、B板和B、C板間電壓分別為U1和U2,由動能定理得eU1-eU2=0,所以U1=U2;現(xiàn)將C板右移至P點,由于板上帶電荷量沒有變化,B、C板間電場強(qiáng)度E===,E不變,故電子仍運動到P點返回,選項A正確。,解題關(guān)鍵C板移動過程中,板間場強(qiáng)不變,能分析出這個結(jié)論是解答本題的關(guān)鍵點。,,4.(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

46、水平向左。不計空氣阻力,則小球() A.做直線運動B.做曲線運動 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動,A項錯誤,B項正確。因重力與電場力的合力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項正確,D項錯誤。,考查點本題通過帶電粒子在勻強(qiáng)電場中和重力場中的運動,考查對力的合成與分解、運動的合成與分解、曲線運動的條件等知識的理解和應(yīng)用,屬于中等難度題。,易錯分析易錯選A?？赡艿脑蛴?錯誤地認(rèn)為小球在運動過程中不受重力作用;未掌握物體做直線運動和曲線運動的條件。,,5

47、.(2011江蘇單科,8,4分)(多選)一粒子從A點射入電場,從B點射出,電場的等勢面和粒子的運動軌跡如圖所示,圖中左側(cè)前三個等勢面彼此平行,不計粒子的重力。下列說法正確的有( ) A.粒子帶負(fù)電荷 B.粒子的加速度先不變,后變小 C.粒子的速度不斷增大 D.粒子的電勢能先減小,后增大,答案AB電場線與等勢面垂直,可知右側(cè)虛線上方電場線斜向右上方偏,而粒子向下偏,說明粒子帶負(fù)電,故A正確;等勢面的疏密表示電場強(qiáng)度的大小,故B正確;粒子做減速運動,故C錯誤;粒子所受的電場力一直做負(fù)功,電勢能增加,D錯誤。,評析本題考查帶電粒子在電場中的運動問題,屬于中檔題。靈活運用等勢面與電場強(qiáng)度的關(guān)系,熟悉粒

48、子的運動軌跡與所受力的關(guān)系是解答此類問題的關(guān)鍵。,,1.(2018北京理綜,19,6分)研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示。下列說法正確的是() A.實驗前,只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸,能使電容器帶電 B.實驗中,只將電容器b板向上平移,靜電計指針的張角變小 C.實驗中,只在極板間插入有機(jī)玻璃板,靜電計指針的張角變大 D.實驗中,只增加極板帶電量,靜電計指針的張角變大,表明電容增大,B組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組,答案A本題考查平行板電容器。帶電玻璃棒接觸a板,a板會帶上同種電荷,同時b板上會感應(yīng)出異種電荷,故A正確;靜電計指針張角反映電容器兩板間電壓,將b板上移,正對面積

49、S減小,電容C減小,板間電壓U增大,故指針張角變大,B錯;插入有機(jī)玻璃板,相對介電常數(shù)r增大,電容C增大,板間電壓U減小,指針張角變小,C錯;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。,解題關(guān)鍵電容器中各量的變化關(guān)系 電容C=及C=,對這兩個公式的理解及各量的物理含義的認(rèn)識,是解答本題的關(guān)鍵。,,2.(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,與靜電計相連,靜電計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點的點電荷,以E表示兩板間的電場強(qiáng)度,Ep表示點電荷在P點的電勢能,表示靜電計指針的偏角。若保持下極板不動,將上極板向下移動一小段距離至圖

50、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極板移動過程中帶電荷量Q保持不變,靜電計指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選項正確。,,3.(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,極板正對面積為S,其間為真空,帶電荷量為Q。不計邊緣效應(yīng)時,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.

51、和B.和 C.和D.和,答案D由題意知帶電荷量為Q的極板上單位面積所帶的電荷量=,故一個極板激發(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 =EQ=,選項D正確。,4.(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)同時釋放a、b,它們由靜止開始運動。在隨后的某時刻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

52、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時刻,a的動能比b的大 C.在t時刻,a和b的電勢能相等 D.在t時刻,a和b的動量大小相等,答案BD本題考查電容器和帶電粒子在電場中的運動。由題設(shè)條件可知,微粒a向下運動,微粒b向上運動,且在相等時間內(nèi),位移xaxb,由運動學(xué)公式及牛頓第二定律可得:x=t2,則ma Ekb,選項B正確;由動量定理可得:qEt=p,則pa與pb大小相等,選項D正確;在t時刻,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C錯誤。,易錯點撥對Ep=q的理解 Ep=q中,電勢能Ep、電荷量q和電

53、勢都為標(biāo)量,但有正負(fù)之分,在利用該式進(jìn)行分析時,要求將正、負(fù)號代入進(jìn)行計算,否則容易出現(xiàn)錯誤。,,5.(2015山東理綜,20,6分,)(多選)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時間內(nèi)微粒勻 速運動,T時刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出。微粒運動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時間內(nèi)運動的描述,正確的是() A.末速度大小為v0B.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時間內(nèi)微粒的加速度等大反向,大小都等 于g。時

54、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 時間內(nèi)微粒的豎直末速度vy2=vy1-g=0,豎直位移y2=vy1-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錯誤,B、C正確。,6.(2015課標(biāo),24,12分)如圖,一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子在勻強(qiáng)電場中運動,A、B為其運動軌跡上的兩點。已知該粒子在A點的速度大小為v0,方向與電場方向的夾角為60;它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30。不計重力。求A、B兩點間的電勢差。,解析設(shè)帶電粒子在B點的速度大小

55、為vB。粒子在垂直于電場方向上的速度分量不變,即 vB sin 30=v0 sin 60 由此得vB=v0 設(shè)A、B兩點間的電勢差為UAB,由動能定理有 qUAB=m(-) 聯(lián)立式得 UAB=,答案,,7.(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動,速度大小為v0。在油滴處于位置A時,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)同樣一段時間后,油滴運動到B點。重力加速度大小為g。 (1)求油滴運動到B點時的速度。 (2)求增大后的電場強(qiáng)度的大小;為保證后來的

56、電場強(qiáng)度比原來的大,試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件。已知不存在電場時,油滴以初速度v0做豎直上拋運動的最大高度恰好等于B、A兩點間距離的兩倍。,解析本題考查電場、牛頓運動定律、勻變速直線運動。 (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動,故電場力方向向上。在t=0時,電場強(qiáng)度突然從E1增加至E2時,油滴做豎直向上的勻加速運動,加速度方向向上,大小a1滿足 qE2-mg=ma1 油滴在時刻t1的速度為 v1=v0+a1t1 電場強(qiáng)度在時刻t1突然反向,油滴做勻變速運動,加速度方向向下,大小a2滿足 qE2+mg=ma2 油滴

57、在時刻t2=2t1的速度為 v2=v1-a2t1 由式得 v2=v0-2gt1 (2)由題意,在t=0時刻前有,答案見解析,,qE1=mg 油滴從t=0到時刻t1的位移為 s1=v0t1+a1 油滴在從時刻t1到時刻t2=2t1的時間間隔內(nèi)的位移為 s2=v1t1-a2 由題給條件有 =2g(2h) 式中h是B、A兩點之間的距離。 若B點在A點之上,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)多階段運動 物體的運動不僅僅取決于物體所受外力

58、,還與物體的初速度有關(guān)。在多階段運動過程中,當(dāng)物體所受外力突變時,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物體在后一階段的初速度。對于多階段運動過程中物體在各階段中發(fā)生的位移之間的聯(lián)系,可以通過作運動過程草圖來獲得。,,8.(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離開電場時的速度方向豎直向下;M在電場中做直線運動,剛離開電場時的動能為N剛

59、離開電場時動能的1.5倍。不計空氣阻力,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動、運動的分解、電場、動能定理。 (1)設(shè)小球M、N在A點水平射出時的初速度大小為v0,則它們進(jìn)入電場時的水平速度仍然為v0。M、N在電場中運動的時間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,在電場中沿水平方向的位移分別為s1和s2。由題給條件和運動學(xué)公式得 v0-at=0 s1=v0t+at2 s2=v0t-at2 聯(lián)立式得=3 (2)設(shè)A點距電場上邊界的

60、高度為h,小球下落h時在豎直方向的分速度為vy,由運動學(xué)公式 =2gh H=vyt+gt2 M進(jìn)入電場后做直線運動,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)入電場后做直線運動,則 = 設(shè)M、N離開電場時的動能分別為Ek1、Ek2,由動能定理得 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離開電場時的速度方向豎直向下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,二者在電場中的運動時間相等;剛離開電場時M的動能為N的1.5倍建立等式確定電場力和

61、重力的關(guān)系。,1.(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,兩粒子同時從靜止開始運動。已知兩粒子同時經(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,不計重力,則Mm為() A.32B.21C.52D.31,C組教師專用題組,答案A因兩粒子同時經(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,由牛頓第二定律知它們的加速度分別為a1= 、a2=,由運動學(xué)公式有l(wèi)=a1t2=t2

62、,l=a2t2=t2,得=。B、C、D錯,A 對。,2.(2017天津理綜,7,6分)(多選)如圖所示,在點電荷Q產(chǎn)生的電場中,實線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線,虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡。設(shè)電子在A、B兩點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運動 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

63、(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D錯誤。,方法技巧運動軌跡與電場線關(guān)系 曲線運動的受力方向指向軌跡的凹側(cè)。受電場力方向在電場線所在直線上(切線所在直線上)。速度方向為軌跡的切線方向。正、負(fù)功的判斷。電勢高低與電勢能大小的關(guān)系。,,3.(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

64、,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)電場時的初速度v0和從電場射出時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,是解決物理問題的常用方法。在解決(1)問時忽略了電子所受重力,請利用下列數(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的能的性質(zhì),請寫出電勢的定義,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。,答案(1) (2)(3)見解析,,解析(1)

65、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,電子的運動時間t==L 偏轉(zhuǎn)距離y=a(t)2= (2)考慮電子所受重力和電場力的數(shù)量級,有 重力G=mg10-29 N 電場力F=10-15 N 由于FG,因此不需要考慮電子所受重力。 (3)電場中某點電勢定義為電荷在該點的電勢能Ep與其電荷量q的比值,即= 由于重力做功與路徑無關(guān),可以類比靜電場電勢的定義,將重力場中物體在某點的重力勢能EG與其質(zhì)量m的比值,叫做“重力勢”,即G=。,電勢和重力勢G都是反映場的能的性質(zhì)的物理量,僅由場自身的因素決定。,4.(2016四川理綜,9,15分)中國科學(xué)院2015年10月宣

66、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)做勻速直線運動,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時速度為8106 m/s,進(jìn)入漂移管E時速度為1107 m/s,電源頻率為1107 Hz,漂移管間縫隙很小,質(zhì)子在每個管內(nèi)運動時間視為電源周期的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。,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,電場對質(zhì)子所做的功為W,質(zhì)子從漂移管B運動到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,答案(