【物理】最新3年高考2年模拟:第九章 电 场

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名称 【物理】最新3年高考2年模拟:第九章 电 场
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资源类型 教案
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科目 物理
更新时间 2010-07-06 21:36:00

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第九章 电 场
第一部分 三年高考题荟萃
2010年高考新题
1.2010·重庆·17某电容式话筒的原理示意图如题18图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属基板。对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动。在P、Q间距增大过程中,
A.P、Q购车的电容器的电容增大
B.P上电荷量保持不变
C.M点的电势比N点的低
D.M点的电势比N点的高
【答案】D
【解析】电容式话筒与电源串联,电压保持不变。在P、Q间距增大过程中,根据电容决定式得电容减小,又根据电容定义式得电容器所带电量减小,电容器的放电电流通过R的方向由M到N,所以M点的电势比N点的高。D正确
2.2010·全国卷Ⅰ·16关于静电场,下列结论普遍成立的是
A.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关
B.电场强度大的地方电势高,电场强度小的地方电势低
C.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功为零
D.在正电荷或负电荷产生的静电场中,场强方向都指向电势降低最快的方向
【答案】C
【解析】在正电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势高,离正电荷远,电场强度小,电势低;而在负电荷的电场中,离正电荷近,电场强度大,电势低,离负电荷远,电场强度小,电势高,A错误。电势差的大小决定于两点间距和电场强度,B错误;沿电场方向电势降低,而且速度最快,C正确;场强为零,电势不一定为零,如从带正电荷的导体球上将正电荷移动到另一带负电荷的导体球上,电场力做正功。
【命题意图与考点定位】考查静电场中电场强度和电势的特点,应该根据所学知识举例逐个排除。
3. 2010·天津·5在静电场中,将一正电荷从a点移到b点,电场力做了负功,则
A.b点的电场强度一定比a点大 B.电场线方向一定从b指向a
C.b点的电势一定比a点高 D.该电荷的动能一定减小
答案:C
4. 2010·全国卷Ⅱ·17在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为V/m.已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落,取重力加速度大小为10m/,水的密度为kg/。这雨滴携带的电荷量的最小值约为
A.2C B. 4C C. 6C D. 8C
5. 2010·江苏物理·5空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随X变化的图像如图所示。下列说法正确的是
(A)O点的电势最低
(B)X2点的电势最高
(C)X1和- X1两点的电势相等
(D)X1和X3两点的电势相等
答案:C
6. 2010·福建·18物理学中有些问题的结论不一定必须通过计算才能验证,有时只需要通过一定的分析就可以判断结论是否正确。如图所示为两个彼此平行且共轴的半径分别为和的圆环,两圆环上的电荷量均为q(q>0),而且电荷均匀分布。两圆环的圆心和相距为2a,联线的中点为O,轴线上的A点在O点右侧与O点相距为r(rA.
B.
C.
D.
答案:D
7. 2010·新课标·17静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器.某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板,图中直线为该收尘板的横截面.工作时收尘板带正电,其左侧的电场线分布如图所示;粉尘带负电,在电场力作用下向收尘板运动,最后落在收尘板上.若用粗黑曲线表示原来静止于点的带电粉尘颗粒的运动轨迹,下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)
8.2010·北京·18用控制变量法,可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ。实验中,极板所带电荷量不变,若
A.保持S不变,增大d,则θ变大
B.保持S不变,增大d,则θ变小
C.保持d不变,减小S,则θ变小
D.保持d不变,减小S,则θ不变
【答案】A
【解析】由知保持S不变,增大d,电容减小,电容器带电能力降低,电容器电量减小,静电计所带电量增加,θ变大;保持d不变,减小S,电容减小,θ变大。正确答案A。
9.2010·上海物理·9三个点电荷电场的电场线分布如图所示,图中a、b两点出的场强
大小分别为、,电势分别为,则
(A)>,>
(B)<,<
(C)>,<
(D)<,>
【解析】根据电场线的疏密表示场强大小,沿电场线电势降落(最快),选C。本题考查电场线与场强与电势的关系。难度:易。
10.2010·海南物理·4如右图, M、N和P是以为直径的半圈弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的场场强大小变为,与之比为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】依题意,每个点电荷在O点产生的场强为,则当N点处的点电荷移至P点时,O点场强如图所示,合场强大小为,则,B正确。
11. 2010·安徽·16
12.2010·海南物理·11利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘.静电除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成,A和B分别接到高压电源正极和负极,其装置示意图如右图所示.A、B之间有很强的电场,距B越近,场强__________(填:“越大”或“越小”)。B附近的气体分子被电离成为电子和正离子,粉尘吸附电子后被吸附到_______(填“A”或“B”)上,最后在重力作用下落入下面的漏斗中.
【答案】越大 A
【解析】电极截面如图所示,由电场线可判断越靠近B场强越大;粉尘吸附电子后带负电,因此向正极A运动。
13. 2010·天津·12质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图,M、N为两块水平放置的平行金属极板,板长为L,板右端到屏的距离为D,且D远大于L,O’O为垂直于屏的中心轴线,不计离子重力和离子在板间偏离O’O的距离。以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系,其中x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向。
(1)设一个质量为m0、电荷量为q0的正离子以速度v0沿O’O的方向从O’点射入,板间不加电场和磁场时,离子打在屏上O点。若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场,求离子射到屏上时偏离O点的距离y0;
(2)假设你利用该装置探究未知离子,试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。
上述装置中,保留原电场,再在板间加沿-y方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流,仍从O’点沿O’O方向射入,屏上出现两条亮线。在两线上取y坐标相同的两个光点,对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm,其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的,另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完全相同,但入射速度都很大,且在板间运动时O’O方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度。
解析:(1)离子在电场中受到的电场力

离子获得的加速度

离子在板间运动的时间

到达极板右边缘时,离子在方向的分速度

离子从板右端到达屏上所需时间

离子射到屏上时偏离点的距离

由上述各式,得

(2)设离子电荷量为,质量为,入射时速度为,磁场的磁感应强度为,磁场对离子的洛伦兹力

已知离子的入射速度都很大,因而离子在磁场中运动时间甚短,所经过的圆弧与圆周相比甚小,且在板间运动时,方向的分速度总是远大于在方向和方向的分速度,洛伦兹力变化甚微,故可作恒力处理,洛伦兹力产生的加速度

是离子在方向的加速度,离子在方向的运动可视为初速度为零的匀加速直线运动,到达极板右端时,离子在方向的分速度

离子飞出极板到达屏时,在方向上偏离点的距离

当离子的初速度为任意值时,离子到达屏上时的位置在方向上偏离点的距离为,考虑到⑥式,得

由⑩、⑾两式得

其中
上式表明,是与离子进入板间初速度无关的定值,对两种离子均相同,由题设条件知,坐标3.24mm的光点对应的是碳12离子,其质量为,坐标3.00mm的光点对应的是未知离子,设其质量为,由⑿式代入数据可得

故该未知离子的质量数为14。
14.2010·江苏物理·15制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板,如图甲所示,加在极板A、B间的电压作周期性变化,其正向电压为,反向电压为,
电压变化的周期为2r,如图乙所示。在t=0时,极板B附近的一个电子,质量为m、电荷量为e,受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中,电子未碰到极板A,且不考虑重力作用。
(1)若,电子在0—2r时间内不能到达极板A,求d应满足的条件;
(2)若电子在0—2r时间未碰到极板B,求此运动过程中电子速度随时间t变化的关系;
(3)若电子在第N个周期内的位移为零,求k的值。
答案:

2009年高考题
一、选择题
1.(09·年全国Ⅰ·18)如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴上的三个点,且OM=MN,P点在y轴的右侧,MP⊥ON,则 ( AD )
A.M点的电势比P点的电势高
B.将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功
C. M、N 两点间的电势差大于O、M两点间的电势差
D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动
解析:本题考查电场、电势、等势线、以及带电粒子在电场中的运动.由图和几何关系可知M和P两点不处在同一等势线上而且有,A对.将负电荷由O点移到P要克服电场力做功,及电场力做负功,B错.根据,O到M的平均电场强度大于M到N的平均电场强度,所以有,C错.从O点释放正电子后,电场力做正功,该粒子将沿y轴做加速直线运动。
2.(09·全国卷Ⅱ·19)图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线。两粒子M、N质量相等,所带电荷的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点,已知O点电势高于c 点。若不计重力,则 ( BD )
A. M带负电荷,N带正电荷
B. N在a点的速度与M在c点的速度大小相同
C. N在从O点运动至a点的过程中克服电场力做功
D. M在从O点运动至b点的过程中,电场力对它做的功等于零
解析:本题考查带电粒子在电场中的运动.图中的虚线为等势线,所以M点从O点到b点的过程中电场力对粒子做功等于零,D正确.根据MN粒子的运动轨迹可知N受到的电场力向上M受到的电场力向下,电荷的正负不清楚但为异种电荷.A错.o到a的电势差等于o到c的两点的电势差,而且电荷和质量大小相等,而且电场力都做的是正功根据动能定理得a与c两点的速度大小相同,但方向不同,B对。
3.(09·北京·16)某静电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ,电势分别为UP和UQ,则 ( A )
A.EP>EQ,UP>UQ
B.EP>EQ,UP<UQ
C.EP<EQ,UP>UQ
D.EP<EQ,UP<UQ
解析:从图可以看出P点的电场线的密集程度大于Q点的密集程度,故P点的场强大于Q点的场强,因电场线
的方向由P指向Q,而沿电场线的方向电势逐渐降低, P点的电势高于Q点的电势,故A项正确。
4.(09·北京·19)如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b ( C )
A.穿出位置一定在O′点下方
B.穿出位置一定在O′点上方
C.运动时,在电场中的电势能一定减小
D.在电场中运动时,动能一定减小
解析:a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动,则该粒子一定做匀速直线运动,
故对粒子a有:Bqv=Eq 即只要满足E =Bv无论粒子带正电还是负电,粒子都可以沿直线穿出复合场区,当撤去磁场只保留电场时,粒子b由于电性不确定,故无法判断从O’点的上方或下方穿出,故AB错误;粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类似于平抛的运动,电场力做正功,其电势能减小,动能增大,故C项正确D项错误。
5.(09·北京·20)图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电量为。取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O点的的距离为x,P点电场强度的大小为E。下面给出E的四个表达式(式中k为静电力常量),其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的场强E,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断,E的合理表达式应为 ( B )
A.
B.
C.
D.
解析:当R1=0时,对于A项而言E=0,此时带电圆环演变为带电圆面,中心轴线上一点的电场强度E>0,故A项错误;当x=0时,此时要求的场强为O点的场强,由对称性可知EO=0,对于C项而言,x=0时E为一定值,故C项错误。当x→∞时E→0,而D项中E→4πκσ故D项错误;所以正确选项只能为B。
6.(09·上海物理·3)两带电量分别为q和-q的点电荷放在x轴上,相距为L,能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图 ( A )
解析:由等量异种点电荷的电场强度的关系可知,在两电荷连线中点处电场强度最小,但不是零,从两点电荷向中点电场强度逐渐减小,因此A正确。
7.(09·上海物理·7)位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示,图中实线表示等势线,则 ( CD )
A.a点和b点的电场强度相同
B.正电荷从c点移到d点,电场力做正功
C.负电荷从a点移到c点,电场力做正功
D.正电荷从e点沿图中虚线移到f点,电势能先减小后增大
解析:电场线的疏密可以表示电场的强弱,可见A错误;正电荷从c点移到d点,电场力做负功,负电荷从a点移到c点,电场力做正功,所以B错误,C正确;正电荷从e点沿图中虚线移到f点,电场力先做正功,后做负功,但整个过程电场力做正功,D正确。
8.(09·广东物理·6)如图所示,在一个粗糙水平面上,彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。由静止释放后,两个物块向相反方向运动,并最终停止。在物块的运动过程中,下列表述正确的是 ( A )
A.两个物块的电势能逐渐减少
B.物块受到的库仑力不做功
C.两个物块的机械能守恒
D. 物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力
解析:由于两电荷电性相同,则二者之间的作用力为斥力,因此在远离过程中,电场力做正功,则电势能逐渐减少,A正确;B错误;由于运动过程中,有重力以外的力电场力和摩擦力做功,故机械能不守恒,C错误;在远离过程中开始电场力大于摩擦力,后来电场力小于摩擦力。
9.(09·天津·5)如图所示,带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置,M、N为板间同一电场线上的两点,一带电粒子(不计重力)以速度vM经过M点在电场线上向下运动,且未与下板接触,一段时间后,粒子以速度vN折回N点。则 ( B )
A.粒子受电场力的方向一定由M指向N
B.粒子在M点的速度一定比在N点的大
C.粒子在M点的电势能一定比在N点的大
D.电场中M点的电势一定高于N点的电势
解析:由于带电粒子未与下板接触,可知粒子向下做的是减速运动,故电场力向上,A错;粒子由M到N电场力做负功电势能增加,动能减少,速度增加,故B对C错;由于粒子和两极板所带电荷的电性未知,故不能判断M、N点电势的高低,C错。
10.(09·四川·20)如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,带负电的小物体以初速度V1从M点沿斜面上滑,到达N点时速度为零,然后下滑回到M点,此时速度为V2(V2<V1)。若小物体电荷量保持不变,OM=ON,则 ( AD )
A.小物体上升的最大高度为
B.从N到M的过程中,小物体的电势能逐渐减小
C.从M到N的过程中,电场力对小物体先做负功后做正功
D.从N到M的过程中,小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小
?解析:设斜面倾角为θ、上升过程沿斜面运动的最大距离为L。
因为OM=ON,则MN两点电势相等,小物体从M到N、从N到M电场力做功均为0。上滑和下滑经过同一个位置时,垂直斜面方向上电场力的分力相等,则经过相等的一小段位移在上滑和下滑过程中电场力分力对应的摩擦力所作的功均为相等的负功,所以上滑和下滑过程克服电场力产生的摩擦力所作的功相等、并设为W1。在上滑和下滑过程,对小物体,应用动能定理分别有:-mgsinθL-μmgcosθL-W1=-和mgsinθL-μmgcosθL-W1=,上两式相减可得sinθL=,A对;由OM=ON,可知电场力对小物体先作正功后作负功,电势能先减小后增大,BC错;从N到M的过程中,小物体受到的电场力垂直斜面的分力先增大后减小,而重力分力不变,则摩擦力先增大后减小,在此过程中小物体到O的距离先减小后增大,根据库仑定律可知小物体受到的电场力先增大后减小,D对。
11.(09·宁夏·16)医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的。使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中,两触点的距离为3.0mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160μV,磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为 ( A )
A. 1.3m/s ,a正、b负 B. 2.7m/s , a正、b负
C.1.3m/s,a负、b正 D. 2.7m/s , a负、b正
12.(09·海南物理·5)一平行板电容器两极板间距为、极板面积为S,电容为,其中是常量。对此电容器充电后断开电源。当增加两板间距时,电容器极板间 ( A )
A.电场强度不变,电势差变大
B.电场强度不变,电势差不变
C.电场强度减小,电势差不变
D.电场强度较小,电势差减小
13.(09·海南物理·10)如图,两等量异号的点电荷相距为。M与两点电荷共线,N位于两点电荷连线的中垂线上,两点电荷连线中点到M和N的距离都为L,且。略去项的贡献,则两点电荷的合电场在M和N点的强度 ( AC )
A.大小之比为2,方向相反
B.大小之比为1,方向相反
C.大小均与成正比,方向相反
D.大小均与L的平方成反比,方向相互垂直
14.(09·江苏物理·8)空间某一静电场的电势在轴上分布如图所示,轴上两点B、C点电场强度在方向上的分量分别是、,下列说法中正确的有 ( AD )
A.的大小大于的大小
B.的方向沿轴正方向
C.电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大
D.负电荷沿轴从移到的过程中,电场力先做正功,后做负功
解析:本题的入手点在于如何判断和的大小,由图象可知在x轴上各点的电场强度在x方向的分量不相同,如果在x方向上取极小的一段,可以把此段看做是匀强磁场,用匀强磁场的处理方法思考,从而得到结论,此方法为微元法;需要对电场力的性质和能的性质由较为全面的理解。在B点和C点附近分别取很小的一段d,由图象,B点段对应的电势差大于C点段对应的电势差,看做匀强电场有,可见>,A项正确;同理可知O点场强最小,电荷在该点受到的电场力最小,C项错误;沿电场方向电势降低,在O点左侧,的方向沿x轴负方向,在O点右侧,的方向沿x轴正方向,所以B项错误,D项正确。
15.(09·广东理科基础·12)关于同一电场的电场线,下列表述正确的是 ( C )
A.电场线是客观存在的
B.电场线越密,电场强度越小
C.沿着电场线方向,电势越来越低
D.电荷在沿电场线方向移动时,电势能减小
解析:电场是客观存在的,而电场线是假想的,A错;电场线越密的地方电场越大B错;沿着电场线的方向电势逐渐降低C对;负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功电势能增加D错。
16.(09·东理科基础·16)如图所示,一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点,其中M点在轨迹的最右点。不计重力,下列表述正确的是( C )
A.粒子在M点的速率最大
B.粒子所受电场力沿电场方向
C.粒子在电场中的加速度不变
D.粒子在电场中的电势能始终在增加
解析:根据做曲线运动物体的受力特点合力指向轨迹的凹一侧,再结合电场力的特点可知粒子带负电,即受到的电场力方向与电场线方向相反,B错;从N到M电场力做负功,减速,电势能在增加,当达到M点后电场力做正功加速电势能在减小则在M点的速度最小A错,D错;在整个过程中只受电场力,根据牛顿第二定律加速度不变。
17.(09·广东文科基础·60)如图9所示,空间有一电场,电场中有两个点a和b。下列表述正确的是 ( B )
A.该电场是匀强电场
B.a点的电场强度比b点的大
C.b点的电场强度比a点的大
D.正电荷在a、b两点受力方向相同
18.(09·山东·20)如图所示,在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷+Q和-Q,x轴上的P点位于的右侧。下列判断正确的是 ( AC )
A.在x轴上还有一点与P点电场强度相同
B.在x轴上还有两点与P点电场强度相同
C.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能增大
D.若将一试探电荷+q从P点移至O点,电势能减小
解析:根据等量正负点电荷的电场分布可知,在x轴上还有一点与P点电场强度相同,即和P点关于O点对称,A正确。若将一试探电荷+q从P点移至O点,电场力先做正功后做负功,所以电势能先减小后增大。一般规定无穷远电势为零,过0点的中垂线电势也为零,所以试探电荷+q在P点时电势能为负值,移至O点时电势能为零,所以电势能增大,C正确。
考点:电场线、电场强度、电势能
提示:熟悉掌握等量正负点电荷的电场分布。知道,即电场力做正功,电势能转化为其他形式的能,电势能减少;电场力做负功,其他形式的能转化为电势能,电势能增加,即。
19.(09·安徽·18.)在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形的abcd,顶点a、c处分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中 ( D )
A. 先作匀加速运动,后作匀减速运动
B. 先从高电势到低电势,后从低电势到高电势
C. 电势能与机械能之和先增大,后减小
D. 电势能先减小,后增大
解析:由于负电荷受到的电场力是变力,加速度是变化的。所以A错;由等量正电荷的电场分布知道,在两电荷连线的中垂线O点的电势最高,所以从b到a,电势是先增大后减小,故B错;由于只有电场力做功,所以只有电势能与动能的相互转化,故电势能与机械能的和守恒,C错;由b到O电场力做正功,电势能减小,由O到d电场力做负功,电势能增加,D对。
20.(09·福建·15)如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 ( B )
A.带点油滴将沿竖直方向向上运动
B.P点的电势将降低
C.带点油滴的电势将减少
D.若电容器的电容减小,则极板带电量将增大
解析:电容器两端电压U不变,由公式,场强变小,电场力变小,带点油滴将沿竖直方向向下运动,A错; P到下极板距离d不变,而强场E减小,由公式U=Ed知P与正极板的电势差变小,又因为下极板电势不变,所以P点的电势变小,B对;由于电场力向上,而电场方向向下,可以推断油滴带负电,又P点的电势降低,所以油滴的电势能增大,C错;图中电容器两端电压U不变,电容C减小时由公式Q=CU,带电量减小,D错。
21.(09·浙江·16)如图所示,在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为的相同小球,小球之间用劲度系数均为的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时,每根弹簧长度为 已知静电力常量为,若不考虑弹簧的静电感应,则每根弹簧的原长为 ( C )
A. B. C. D.
解析:第三个小球受三个力的作用,它们的关
系是
,得
22.(09·浙江·20)空间存在匀强电场,有一电荷量、质量的粒子从点以速率射入电场,运动到点时速率为。现有另一电荷量、质量的粒子以速率仍从点射入该电场,运动到点时速率为。若忽略重力的影响,则 ( AD )
A.在、、三点中,点电势最高
B.在、、三点中,点电势最高
C.间的电势差比间的电势差大
D.间的电势差比间的电势差小
解析:正电荷由O到A,动能变大,电场力做正功,电势能减小,电势也减小,O点电势较高;负电荷从O到
B速度增大,电场力也做正功,电势能减小,电势升高,B点电势比O点高。所以B点最高,A对; ,,故D对。
23.(09·宁夏·18)空间有一均匀强电场,在电场中建立如图所示的直角坐标系,M、N、P为电场中的三个点,M点的坐标,N点的坐标为,P点的坐标为。已知电场方向平行于直线MN,M点电势为0,N点电势为1V,则P点的电势为 ( D )
A. B.
C. D.
24.(09·江苏物理·1)两个分别带有电荷量和+的相同金属小球(均可视为点电荷),固定在相距为的两处,它们间库仑力的大小为。两小球相互接触后将其固定距离变为,则两球间库仑力的大小为 ???????( C )
A. B. C. D.
解析:本题考查库仑定律及带电题电量的转移问题。接触前两个点电荷之间的库仑力大小为,两个相同的金属球各自带电,接触后再分开,其所带电量先中和后均分,所以两球分开后各自带点为+Q,距离又变为原来的,库仑力为,所以两球间库仑力的大小为,C项正确。如两球原来带正电,则接触各自带电均为+2Q。
二、非选择题
25.(09·山东·25)(18分)如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,第一四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响)。
已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时,刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、l0、B为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)
(1)求电压U的大小。
(2)求时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。
(3)何时把两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间。
解析:(1)时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动,时刻刚好从极板边缘射出,在y轴负方向偏移的距离为,则有①


联立以上三式,解得两极板间偏转电压为④。
(2)时刻进入两极板的带电粒子,前时间在电场中偏转,
后时间两极板没有电场,带电粒子做匀速直线运动。带电粒子沿x轴方向的分速度大小为⑤
带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为⑥
带电粒子离开电场时的速度大小为⑦
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R,则有⑧
联立③⑤⑥⑦⑧式解得⑨。
(3)时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。带电粒子离开磁场时沿y轴正方向的分速度为⑩,设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为,则,联立③⑤⑩式解得,带电粒子在磁场运动的轨迹图如图所示,圆弧所对的圆心角为,所求最短时间为,带电粒子在磁场中运动的周期为,联立以上两式解得。
考点:带电粒子在匀强电场、匀强磁场中的运动。
26.(09·安徽·23)如图所示,匀强电场方向沿轴的正方向,场强为。在点有一个静止的中性微粒,由于内部作用,某一时刻突然分裂成两个质量均为的带电微粒,其中电荷量为的微粒1沿轴负方向运动,经过一段时间到达点。不计重力和分裂后两微粒间的作用。试求
(1)分裂时两个微粒各自的速度;
(2)当微粒1到达(点时,电场力对微粒1做功的瞬间功率;
(3)当微粒1到达(点时,两微粒间的距离。
答案:(1),方向沿y正方向(2)(3)2
解析:(1)微粒1在y方向不受力,做匀速直线运动;在x方向由于受恒定的电场力,做匀加速直线运动。所以微粒1做的是类平抛运动。设微粒1分裂时的速度为v1,微粒2的速度为v2则有:
在y方向上有
-
在x方向上有
-
根号外的负号表示沿y轴的负方向。
中性微粒分裂成两微粒时,遵守动量守恒定律,有
方向沿y正方向。
(2)设微粒1到达(0,-d)点时的速度为v,则电场力做功的瞬时功率为
其中由运动学公式
所以
(3)两微粒的运动具有对称性,如图所示,当微粒1到达(0,-d)点时发生的位移
则当微粒1到达(0,-d)点时,两微粒间的距离为
27.(09·福建·21)如图甲,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为q(q>0)的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g。
(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1
(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W;
(3)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量。(本小题不要求写出计算过程)
答案:(1); (2);
(3)
解析:本题考查的是电场中斜面上的弹簧类问题。涉及到匀变速直线运动、运用动能定理处理变力功问题、最大速度问题和运动过程分析。
(1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则有
qE+mgsin=ma ①

联立①②可得

(2)滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为,则有

从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得

联立④⑤可得
s
(3)如图

28.(09·福建·22) 分)图为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=2.0×10-3T,在X轴上距坐标原点L=0.50m的P处为离子的入射口,在Y上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点L=0.50m的M处被观测到,且运动轨迹半径恰好最小,设带电粒子的质量为m,电量为q,不记其重力。
(1)求上述粒子的比荷;
(2)如果在上述粒子运动过程中的某个时刻,在第一象限内再加一个匀强电场,就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动,求该匀强电场的场强大小和方向,并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加这个匀强电场;
(3)为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子,在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内,求此矩形磁场区域的最小面积,并在图中画出该矩形。
答案(1)=4.9×C/kg(或5.0×C/kg);(2) ; (3)
解析:第(1)问本题考查带电粒子在磁场中的运动。第(2)问涉及到复合场(速度选择器模型)第(3)问是带电粒子在有界磁场(矩形区域)中的运动。
(1)设粒子在磁场中的运动半径为r。如图甲,依题意M、P连线即为该粒子在磁场中作匀速圆周运动的直径,由几何关系得

由洛伦兹力提供粒子在磁场中作匀速圆周运动的向心力,可得

联立①②并代入数据得
=4.9×C/kg(或5.0×C/kg) ③
(2)设所加电场的场强大小为E。如图乙,当粒子子经过Q点时,速度沿y轴正方向,依题意,在此时加入沿x
轴正方向的匀强电场,电场力与此时洛伦兹力平衡,则有

代入数据得

所加电场的长枪方向沿x轴正方向。由几何关系可知,圆弧PQ所对应的圆心角为45°,设带点粒子做匀速圆周运动的周期为T,所求时间为t,则有


联立①⑥⑦并代入数据得

(3)如图丙,所求的最小矩形是,该区域面积

联立①⑨并代入数据得
矩形如图丙中(虚线)
29.(09·浙江·23)如图所示,相距为d的平行金属板A、B竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q(q>0)的小物块在与金属板A相距l处静止。若某一时刻在金属板A、B间加一电压,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为q,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ,若不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则
(1)小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少?
(2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?
答案:(1)(2)时间为,停在处或距离B板为
解析:本题考查电场中的动力学问题
(1)加电压后,B极板电势高于A板,小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为

小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为

故小物块运动的加速度为

设小物块与A板相碰时的速度为v1,由

解得
(2)小物块与A板相碰后以v1大小相等的速度反弹,因为电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变,小物块所受的合外力大小 为

加速度大小为
设小物块碰后到停止的时间为 t,注意到末速度为零,有

解得
设小物块碰后停止时距离为,注意到末速度为零,有


或距离B板为
30.(09·江苏·14)1932年,劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子,质量为m、电荷量为+q ,在加速器中被加速,加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
(1)求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比;
(2)求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t;
(3)实际使用中,磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm,试讨论粒子能获得的最大动能E㎞。
?解析:
(1)设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1,速度为v1
qu=mv12
qv1B=m
解得
同理,粒子第2次经过狭缝后的半径

(2)设粒子到出口处被加速了n圈
解得
(3)加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率,即
当磁场感应强度为Bm时,加速电场的频率应为
粒子的动能
当≤时,粒子的最大动能由Bm决定
解得
当≥时,粒子的最大动能由fm决定
解得
31.(09·四川·24) 如图所示,直线形挡板p1p2p3与半径为r的圆弧形挡板p3p4p5平滑连接并安装在水平台面b1b2b3b4上,挡板与台面均固定不动。线圈c1c2c3的匝数为n,其端点c1、c3通过导线分别与电阻R1和平行板电容器相连,电容器两极板间的距离为d,电阻R1的阻值是线圈c1c2c3阻值的2倍,其余电阻不计,线圈c1c2c3内有一面积为S、方向垂直于线圈平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B随时间均匀增大。质量为m的小滑块带正电,电荷量始终保持为q,在水平台面上以初速度v0从p1位置出发,沿挡板运动并通过p5位置。若电容器两板间的电场为匀强电场,p1、p2在电场外,间距为L,其间小滑块与台面的动摩擦因数为μ,其余部分的摩擦不计,重力加速度为g.求:
(1)小滑块通过p2位置时的速度大小。
(2)电容器两极板间电场强度的取值范围。
(3)经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围。
解析:(1)小滑块运动到位置p2时速度为v1,由动能定理有:
-umgL= ①
v1= ②
(2)由题意可知,电场方向如图,若小滑块能通过位置p,则小滑块可沿挡板运动且通过位置p5,设小滑块在位置p的速度为v,受到的挡板的弹力为N,匀强电场的电场强度为E,由动能定理有:
-umgL-2rEqs= ③
当滑块在位置p时,由牛顿第二定律有:N+Eq=m ④
由题意有:N≥0 ⑤
由以上三式可得:E≤ ⑥
E的取值范围:0< E≤ ⑦
(3)设线圈产生的电动势为E1,其电阻为R,平行板电容器两端的电压为U,t时间内磁感应强度的变化量为B,得: ⑧
U=Ed
由法拉第电磁感应定律得E1=n            ⑨
由全电路的欧姆定律得E1=I(R+2R)            ⑩
U=2RI
经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围:0<≤。
32.(09·重庆·25)如题25图,离子源A产生的初速为零、带电量均为e、质量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速后匀速通过准直管,垂直射入匀强偏转电场,偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场,经过一段匀速直线运动,垂直于边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场。已知HO=d,HS=2d,=90°。(忽略粒子所受重力)
(1)求偏转电场场强E0的大小以及HM与MN的夹角;
(2)求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径;
(3)若质量为4m的离子垂直打在NQ的中点处,质量为16m的离子打在
处。求和之间的距离以及能打在NO上的正离子的质量范围。
解析:
[来源:Zxxk.Com]
33.(09·宁夏·25) 如图所示,在第一象限有一均强电场,场强大小为E,方向与y轴平行;在x轴下方有一均强磁场,磁场方向与纸面垂直。一质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场,在x轴上的Q点处进入磁场,并从坐标原点O离开磁场。粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点。已知OP=,。不计重力。求
(1)M点与坐标原点O间的距离;
(2)粒子从P点运动到M点所用的时间。
? 解析:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,在轴负方向上做初速度为零的匀加速运动,设加速度的大小为;在轴正方向上做匀速直线运动,设速度为,粒子从P点运动到Q点所用的时间为,进入磁场时速度方向与轴正方向的夹角为,则



其中。又有

联立②③④式,得
因为点在圆周上,,所以MQ为直径。从图中的几何关系可知。


(2)设粒子在磁场中运动的速度为,从Q到M点运动的时间为,则有


带电粒子自P点出发到M点所用的时间为为

联立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式,并代入数据得

2008年高考题
一、选择题
1.(2008山东理科综合21).如图所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q,且CO=OD,∠ADO=600。下列判断正确的是 ( BD )
A.O点电场强度为零
B.D点电场强度为零
C.若将点电荷+q从O移向C,电势能增大
D.若将点电荷-q从O移向C,电势能增大
2.(2008上海物理14).如图所示,在光滑绝缘水平面上,两个带等量正电的点电荷
M、N,分别固定在A、B两点,O为AB连线的中点,CD为AB的垂直平分线. 在CO之间的F点由静止释放一个带负电的小球P(设不改变原来的电场分布),在以后的一段时间内,P在CD连线上做往复运动.则 (?BCD?)
A.小球P的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中振幅不断减小
B.小球P的带电量缓慢减小,则它往复运动过程中每次经过O点时的速率不断减小
C.点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运动过程中周期不断减小
D.点电荷M、N的带电量同时等量地缓慢增大,则小球P往复运动过程中振幅不断减小
3.(2008广东物理8).图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点,可以判定 ( AD )
A.M点的电势大于N点的电势
B. M点的电势小于N点的电势
C.粒子在M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
D.粒子在M点受到的电场力小于在N点受到的电场力
4.(2008江苏物理6.)如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且AB=BC,电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC,电势分别为、、,AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关系中正确的有 ( ABC )
A.>>     B.EC>EB>EA
C.UAB<UBC         D.UAB =UBC
5.(2008全国Ⅱ理综19.)一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一带电量不变的小油滴,油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比。若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降;若两极板间的电压为U,经一段时间后,油滴以速率v匀速上升。若两极板间电压为-U,油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是 ( C )
A.2v、向下 B.2v、向上 C.3v、向下 D.3v、向上
6.(2008宁夏理综21).如图所示,C为中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板;a板接地;P和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球;P板与b板用导线相连,Q板接地。开始时悬线静止在竖直方向,在b板带电后,悬线偏转了角度α。在以下方法中,能使悬线的偏角α变大的是 ( BC )
A.缩小a、b间的距离
B.加大a、b间的距离
C.取出a、b两极板间的电介质
D.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质
7.(2008天津理综18).带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用,能分别完成以下两种运动:①在电场线上运动,②在等势面上做匀速圆周运动。该电场可能由 ( A )
A.一个带正电的点电荷形成
B.一个带负电的点电荷形成
C.两个分立的带等量负电的点电荷形成
D.一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成
二、非选择题
8.(2008上海物理2A).如图所示,把电量为-5×10-9 C的电荷,从电场中的A点移到B点,其电势能增大(选填“增大”、“减小”或“不变”);若A点的电势UA=15 V,B点的电势UB=10 V,则此过程中电场力做的功为-2.5×10-8J。
9.(2008上海物理23).如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图.在Oxy平面的ABCD区域内,存在两个场强大小均为E的匀强电场Ⅰ和Ⅱ,两电场的边界均是边长为L的正方形(不计电子所受重力)。
(1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子,求电子离开ABCD区域的位置.
(2)在电场Ⅰ区域内适当位置由静止释放电子,电子恰能从ABCD区域左下角D处离开,求所有释放点的位置.
(3)若将左侧电场Ⅱ整体水平向右移动L/n(n≥1),仍使电子从ABCD区域左下角D处离开(D不随电场移动),求在电场Ⅰ区域内由静止释放电子的所有位置。
解析:(1)设电子的质量为m,电量为e,电子在电场I中做匀加速直线运动,出区域I时的为v0,此后电场II做类平抛运动,假设电子从CD边射出,出射点纵坐标为y,有
解得y=,所以原假设成立,即电子离开ABCD区域的位置坐标为(-2L,)
(2)设释放点在电场区域I中,其坐标为(x,y),在电场I中电子被加速到v1,然后进入电场II做类平抛运动,并从D点离开,有


解得xy=,即在电场I区域内满足议程的点即为所求位置。
(3)设电子从(x,y)点释放,在电场I中加速到v2,进入电场II后做类平抛运动,在高度为y′处离开电场II时的情景与(2)中类似,然后电子做匀速直线运动,经过D点,则有


解得,即在电场I区域内满足议程的点即为所求位置
10.(2008广东物理19). 如图(a)所示,在光滑绝缘水平面的AB区域内存在水平向右的电场,电场强度E随时间的变化如图(b)所示.不带电的绝缘小球P2静止在O点.t=0时,带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前的倍,P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量m2=5m1,A、O间距为L0,O、B间距.已知.
(1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间.
(2)讨论两球能否在OB区间内再次发生碰撞.
解析:19. (1)P1经t1时间与P2碰撞,则
P1、P2碰撞,设碰后P2速度为v2,由动量守恒:
解得(水平向左) (水平向右)
碰撞后小球P1向左运动的最大距离: 又:
解得:
所需时间:
(2)设P1、P2碰撞后又经时间在OB区间内再次发生碰撞,且P1受电场力不变,由运动学公式,以水平向右为正: 则:
解得: (故P1受电场力不变)
对P2分析:
所以假设成立,两球能在OB区间内再次发生碰撞。
第二部分 两年联考题汇编
2010届高三联考题 电 场
题组一
一、选择题
1.上海市2010届八校高三联考如图甲所示,AB是一个点电荷电场中的一条电场线,图乙中是放在电场线上a、b两点的检验电荷所受电场力与其电量的函数图线,由此可知 ( A )
(A)场源电荷在a点左侧
(B)场源电荷在a、b之间
(C)场源电荷在b点右侧
(D)因不知场源电荷的电性,所以无法确定
2.2010湛江市一模理综如图所示,在真空中有两个等量带正电的点电荷,分别置于P、Q两点,O点是他们连线的中点,A、B为P、Q连线的中垂线上的两点,下列说法正确的是 ( AC )
A.连线中点O的场强为零
B.中垂线是一个等势面
c.将一正电荷q由A点沿中垂线移动到B点,在此过程中q的电势能一定逐渐减少
D.将一正电荷q由A点沿中垂线移动到B点,在此过程中q受到的电场力一定逐渐减小
3.2010年长春市高中毕业班第一次调研测试如图(a)所示,AB是某电场中的一条电场线,若有一电子以某一初速度且仅在电场力的作用下,沿AB由点A运动到点B,所经位置的电势随距A点的距离变化的规律如图(b)所示。以下说法正确的是 ( ACD )
A.A、B两点的电场强度
B.电子在A、B两点的速度
C.A、B两点的电势
D.电子在/4、JE}两点的电势能
4. 陕西省西安高新一中2010届高三高考模拟如图,电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器电阻为R,开关闭合。两平行极板间有匀强磁场,一带电粒子正好以速度v匀速穿过两板。以下说法正确的是( A B ) A 保持开关闭合,将滑片p向上滑动一点,粒子将可能从下极板边缘射出 B 保持开关闭合,将滑片p向下滑动一点,粒子将可能从下极板边缘射出 C 保持开关闭合,将a极板向下移动一点,粒子将继续沿直线穿出 D如果将开关断开,粒子将继续沿直线穿出
5.上海市七校2010届高三下学期联考如图中P为放在匀强电场中的天然放射源,其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束,以下判断正确的是 ( B )
A.a为α射线、b为β射线. B.a为β射线、b为γ射线.
C.b为γ射线、c为β射线. D.b为α射线、c为γ射线.
6.2010年长春市高中毕业班第一次调研测试如图所示,静止的电子在加速电压为U1的电场作用下从O经P板的小孔射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压为的电场作用下偏转一段距离。现使U1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,应该 ( A )
A.使U2加倍
B.使U2变为原来的4倍,
C.使U2变为原来的倍
D.使U2变为原来的倍
7. 四川省内江市2010届高三二模模拟如图所示,A、B均为半个绝缘正方体,质量均为m,在A、B内部各嵌入一个带电小球,A带电量为+q,B带电量为-q,且两个小球的球心连线垂直于AB接触面。A、B最初靠在竖直的粗糙墙上。空间有水平向右的匀强电场,场强大小为E,重力加速度为g。现将A、B无初速度释放,下落过程中始终相对静止,忽略空气阻力,则下列说法中正确的是 ( AD )
A.两物块下落的加速度大小均为g
B.两物块下落的加速度大小应小于g
C.A、B之间接触面上的弹力为零
D.B受到A的摩擦力作用,方向沿接触面向上
8.湖南省长沙市一中·雅礼中学2010届高三三月联考理论研究表明,无限大的均匀带电平面在周围空间会形成与平面垂直的匀强电场。现有两块无限大的均匀绝缘带电平面,一块两面正电,一块两面负电。把它们正交放置如甲图所示,单位面积所带电荷量相等(设电荷在相互作用时不移动),图甲中直线A1B1和A2B2分别为带正电平面和带负电平面与纸面正交的交线,O为两交线的交点,则图乙中能正确反映等势面分布情况的是 ( A )
9.福建省泉州市四校2010届高三上学期期末联考一带电粒子射入一固定的点电荷的电场中,沿如图所示的虚线由a点运动到b点。a、b两点到点电荷的距离分别为ra和rb且ra>rb。若不计重力,则 ( D )
A.带电粒子一定带正电
B.库仑力先做正功后做负功
C.带电粒子在b点的动能大于在a点的动能
D.带电粒子在b点的电势能大于在a点的电势能
10. 江苏省赣榆一中2010届高三单元检测如图所示,A、B是一条电场线上的两点,若在A点释放一初速为零的电子,电子仅受电场力作用,沿电场线从A运动到B.则( A )
A.电场强度的方向向左
B.A点场强一定大于B点场强
C.电场力做负功??
D.电势能增加
11.上海市七校2010届高三下学期联考万有引力可以理解为:任何有质量的物体都要在其周围空间产生一个引力场,而一个有质量的物体在其他有质量的物体所产生的引力场中都要受到该引力场的引力作用,这情况可以与电场相类比,那么在地球产生的引力场中的重力加速度,可以与电场中下列哪个物理量相类比 ( C )
A.电势 B.电势能 C.电场强度 D.电场力
12.2010年长春市高中毕业班第一次调研测试如图所示为一种获得高能粒子的装置,环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场,质量为m,电量+q的粒子在环中作半径为R的圆周运动,A、B为两块中心开有小孔的极板,原来电势都为零,每当粒子顺时针飞经A板时,A板电势升高为U,B板电势仍保持为零,粒子在两板间电场中得到加速,每当粒子离开B板时,A板电势又降为零,粒子在电场一次次加速下动能不断增大,而绕行半径不变 ( D )
A.粒子从A板小孔处由静止开始在电场作用下加速,绕行n圈后回到A板时获得的总动能为2nqU
B.在粒子绕行的整个过程中,A板电势可以始终保持为+U
C.在粒子绕行的整个过程中,每一圈的周期不变
D.为使粒子始终保持在半径为尺的圆轨道上运动,磁场必须周期性递增,则粒子绕行第n圈时的磁感应强度为
13.河南省南召二高2010届高三上学期期末模拟如图所示,空间有一水平方向的匀强电场,一带电微粒以一定初速度从A点沿直线运动到B点,微粒除受到电场力和重力外,不再受其它力,则此过程微粒( A )
A.电势能增加 B.电势能减小 C.动能增加 D.动能不变
14.江苏省淮阴中学2010届高三学情调研如图所示,a、c、b为同一条电场线上的三点,c为ab中点,a、b电势分别为φa=5V,φb=3V.则 ( C )
A.c点的电势一定为4V
B.a点的场强一定比b点场强大
C.正电荷从c点运动到b点电势能一定减少
D.正电荷从a点运动到b点动能一定增加
15. 江苏省赣榆一中2010届高三单元检测如图是一个说明示波管工作的原理图,电子经加速电场(加速电压为U1)加速后垂直进入偏转电场,离开偏转电场时偏转量是h,两平行板间的距离为d,电压为U2,板长为L,每单位电压引起的偏移h/U2,叫做示波管的灵敏度,为了提高灵敏度,可采用下列哪些方( CD )
A.增大U2 B.减小L C.减小d D.减小 U1
16. 广东省阳东广雅中学2010届高三周测 M、N为正点电荷Q的电场中某直线上的两点,距Q的距离如图所示,一试验电荷q在Q的作用下沿该直线由M开始向Q做加速运动。下列相关说法中正确的是( B )
A.试验电荷q带正电
B.试验电荷q在N点的加速度是在M点加速度的4倍
C.N点电场强度是M点电场强度的2倍
D.试验电荷q在N点的电势能比在M点的电势能大
17. 江苏省田家炳实验中学2010届高三上学期期末模拟图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点,可以判定( A )
A.M点的电势高于N点的电势
B.M点的场强大于N点的场强
C.粒子在M点的速度大于在N点的速度
D.粒子在N点的电势能大于在M点的电势能
18.河南省南召二高2010届高三上学期期末模拟如图一个电容器与电池相连,增大电容器两极板间的距离,则下列说法中正确的是( C )
A.电容器电容增大
B.电容器极板电量增加
C.在增大极板间距离过程中,电路中电流方向如图所示
D.原来静止在电容器极板间的电荷将向上加速运动
19.江苏省黄桥中学2010届高三物理校本练习在粗糙的斜面上固定一点电荷 Q.在 M 点无初速度的释放带有恒定电荷的小物块,小物块在 Q 的电场中沿斜面运动到 N 点静止.则从 M 到 N 的过程中 ( BD )
A.M 点的电势一定高于 N 点的电势
B.小物块所受的电场力减小
C.小物块的电势能可能增加
D.小物块电势能变化量的大小一定小于克服摩擦力做的功
20. 河南省郑州47中09-10学年高三上学期模拟如图所示,水平放置面积相同的两金属板A、B。A板挂在等臂天平的一端,B板用绝缘支架固定,当天平平衡后,两板间的距离为5cm,若在两板间加400V电压后,在天平右端要增加4g砝码天平才能恢复平衡,可见金属板A所带的电荷量为( B )
A 、5×10-6C B、 1×10-5C C 、4×10-2C D 、2.5×10-6C
21. 江苏省赣榆一中2010届高三单元检测如图为一有界匀强电场,场强方向为水平方向(虚线为电场线),—带负电微粒以某一角度θ从电场的a点斜向上方射入,沿直线运动到b点,即可知( D )
A.电场中a点的电势低于b点的电势
B.微粒在a点时的动能与电势能之和与在b点时的动能与电势能之和相等
C.微粒在a点时的动能小于在b点时的动能,在a点时的电势能大于在b点时的电势能
D.微粒在a点时的动能大于在b点时的动能,在a点时的电势能小于在b点时的电势能
22.江苏省黄桥中学2010届高三物理校本练习如图所示,水平放置的平行板电容器与一直流电源相连,在两板中央有一带电液滴处于静止状态.现通过瞬间平移和缓慢平移两种方法将A板移到图中虚线位置.下列关于带电液滴运动的说法中正确的是( B )
A.上述两种方法中,液滴都向B板做匀加速直线运动
B.采用瞬间平移的方法,液滴运动到B板经历的时间短
C.采用缓慢平移的方法,液滴运动到B板时速度大
D.采用缓慢平移的方法,液滴运动到B板过程中电场力做功多
23. 江苏省田家炳实验中学2010届高三上学期期末模拟示波管的内部结构如图甲所示.如果在偏转电极、之间都没有加电压,电子束将打在荧光屏一中心.如果在偏转电极之间和之间加上图丙所示的几种电压,荧光屏上可能会出现图乙中(a)、(b)所示的两种波形.则 ( AC )
A.若和分别加电压(3)和(1),荧光屏上可以出现图乙中(a)所示波形
B.若和分别加电压(4)和(1),荧光屏上可以出现图乙中(a)所示波形
C.若和分别加电压(3)和(2),荧光屏上可以出现图乙中(b)所示波形
D.若和分别加电压(4)和(2),荧光屏上可以出现图乙中(b)所示波形
二、非选择题
24.广东省阳东广雅中学2010届高三周测如图所示,空间存在着电场强度为E=2.5×102N/C、方向竖直向上的匀强电场,一长为L=0.5m的绝缘细线,一端固定在O点,一端拴着质量m=0.5kg、 电荷量q= 4×10-2C的小球。现将细线拉直到水平位置,使小球由静止释放,则小球能运动到最高点.不计阻力。取g=10m/s2.求:
(1)小球的电性。
(2)细线在最高点受到的拉力。
(3)若小球刚好运动到最高点时细线断裂,则细线断裂后小球继续运动到与O点水平方向距离为细线的长度L时,小球距O点的高度.
解析:(1)由小球运动到最高点可知,小球带正电 (3分)
(2)设小球运动到最高点时速度为v,对该过程由动能定理有,
① (3分)
在最高点对小球由牛顿第二定律得, ② (3分)
由①②式解得,T=15N (2分)
(3)小球在细线断裂后,在竖直方向的加速度设为a,则③(2分)
设小球在水平方向运动L的过程中,历时t,则 ④(2分)
设竖直方向上的位移为s,则 ⑤ (2分)
由①③④⑤解得,s=0.125m (2分)
小球距O点高度为s+L=0.625m. (1分)
25.江苏省赣榆一中2010届高三单元检测如图所示,竖直平行直线为匀强电场的电场线,电场方向未知,A,B是电场中的两点,AB两点的连线长为l且与电场线所夹的锐角为θ.一个质量为m,电荷量为-q的带电粒子以初速度v0。从A点垂直进入电场,该带电粒子恰好能经过B点.不考虑带电粒子的重力大小.
(1)根据你学过的物理学规律和题中所给的信息,对反映电场本身性质的物理量(例如电场方向),你能作出哪些定性判断或求得哪些定量结果?
(2)若仅知道带电小球的电荷量-q、初动能Ek0以及AB两点的连线与电场线所夹的锐角θ三个量,对反映电场本身性质的物理量,你能求得哪些定量结果?
解析:(1)因粒子带负电且向下偏转,故电场力方向向下,所以电场方向竖直向上。
水平方向匀速运动,有: =t (1分)
竖直方向做初速度为零的匀加速运动,有 (1分)
解得:加速度 (2分)
由qE=,得电场强度大小E= (2分)
电势差为:UAB=- (2分)
(2)设初速度大小为,小球过B点竖直分速度为,瞬时速度为,水平和竖直位移分别为,则有:,而
所以 (2分)
由动能定理得: (2分)
所以A、B间的电势差 (1分)
B点的电势高于A点的电势,有A、B两点间的电场强度
(2分)
26.江苏省田家炳实验中学2010届高三上学期期末模拟如图所示,处于同一条竖直线上的两个点电荷A、B带等量同种电荷,电荷量为Q; G、H是它们连线的垂直平分线.另有一个带电小球C,质量为m、电荷量为+q(可视为点电荷),被长为L的绝缘轻细线悬挂于O点,现在把小球C拉起到M点,使细线水平且与 A、B处于同一竖直面内,由静止开始释放,小球C向下运动到GH线上的N点时刚好速度为零,此时细线与竖直方向上的夹角= 300.试求:
(1)在A、B所形成的电场中,M、N两点间的电势差,并指出M、N哪一点的电势高.
(2)若N点与A、B两个点电荷所在位置正好形成一个边长为a的正三角形,则小球运动到N点瞬间,轻细线对小球的拉力F(静电力常量为k).
解析:(1)带电小球C在A、B形成的电场中从M点运动到N点的过程中,重力和电场力做功,但合力功为零,则
所以
即M、N两点间的电势差大小,且N点的电势高于M点的电势.
(2)在N点,小球C受到重力mg、细线的拉力FT以及A和B分别对它的斥力FA和FB四个力的作用如图所示,且沿细线方向的合力为零.则 又

27.湖南省长沙市一中·雅礼中学2010届高三三月联考如图所示,某空间有一竖直向下的匀强电场,电场强度E=1.0×102V/m,一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中,在金属板的正上方高度h=0.80m的a处有一粒子源,盒内粒子以v0=2.0×102m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为m=2.0×10-15kg,电荷量为q=+10-12C的带电粒子,粒子最终落在金属板b上。若不计粒子重力,求:(结果保留两位有效数字)
⑴粒子源所在处a点的电势;
⑵带电粒子打在金属板上时的动能;
⑶从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积);
若使带电粒子打在金属板上的范围减小,可以通过改变哪些物理量来实现?
解析: (1)题中匀强电场竖直向下,b板接地;
因此
(2)不计重力,只有电场力做功;对粒子由动能定理可得带电粒子打在金属板上时的动能为
(3) 粒子源射出的粒子打在金属板上的范围以粒子水平抛出为落点边界,由平抛运动知识可得: ①



联立以上各式得所形成的面积4m2 ,可以通过改变减小h或增大E来实现
题组二
一、选择题
1.江苏省泰州市三所重点高中2010届高三期末下列说法正确的是 ( B )
A.电荷放在电势高的地方,电势能就大
B.无论正电荷还是负电荷,克服电场力做功它的电势能都增大
C.正电荷在电场中某点的电势能,一定大于负电荷在该点具有的电势能
D.电场强度为零的点,电势一定为零
2.江西会昌中学2009~2010学年第一学期第三次月考水平放置的平行板电容器与一电池相连。在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态。现将电容器两板间的距离增大,则 ( D )
A.电容变大,质点向上运动    B.电容变大,质点向下运动
C.电容变小,质点保持静止    D.电容变小,质点向下运动
3.福建省福州八中2010届高三毕业班第三次质检如图,一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中,在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点,其中M点在轨迹的最右点。不计重力,下列表述正确的是( C )
A.粒子在M点的速率最大
B.粒子所受电场力沿电场方向
C.粒子在电场中的加速度不变
D.粒子在电场中的电势能始终在增加
4.江西省吉水中学高三第二次月考物理试卷如图所示,A,B,C,D,E是半径为r的圆周上等间距的五个点,在这些点上各固定一个点电荷,除A点处的电量为-q外,其余各点处的电量均为+q,则圆心O处( C )
A.场强大小为,方向沿OA方向
B.场强大小为,方向沿AO方向
C.场强大小为,方向沿OA方向
D.场强大小为,方向沿AO方向
5. 广东省廉江三中2010届高三湛江一模预测题如图所示,一电场的电场线分布关于y轴(沿竖直方向)对称,O、M、N是y轴的三个点,且OM=MN,P点在y轴的右侧,MP⊥ON,则 ( AD )
A.M点的电势比P点的电势高
B.将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功
C.M、N 两点间的电势差大于O、M两点间的电势
D.在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做直线运动
6. 湖北省孝感三中2010届高考物理模拟宇航员在探测某星球时有如下发现:(1)该星球带负电,而且带电均匀;(2)该星球表面没有大气;(3)在一次实验中,宇航员将一个带电小球(小球的带电量远小于星球的带电量)置于离星球表面某一高度处无初速释放,带电小球恰好能处于悬浮状态。如果选距星球表面无穷远处为电势零点,则根据以上信息可以推断( AD )
A.小球一定带正电
B.小球的电势能一定小于零
C.只改变小球的电荷量,从原高度无初速释放后,小球仍将处于悬浮状态
D.只改变小球离星球表面的高度,无初速释放后,小球仍将处于悬浮状态
7.广东省汕尾市2010届高三上学期期末调研考试如图,真空中O点有一点电荷,在它产生的电场中有a、b两点,a点的场强大小为Ea,方向与ab连线成60°角,b点的场强大小为Eb,方向与ab连线成30°。关于a、b两点场强Ea、Eb及电势、的关系,正确的是 ( B )
A.
B.
C.
D.
8. 福建省湖雷中学2010届高三上学期第四次月考如图1所示,Q是带负电的点电荷,P1和P2是其电场中的两点,一个电子在P1和P2两点所受的电场力分别为F1和F2,所具有的电势能分别为EP1和EP2,则( B ) A.F1>F2,EP1B.F1>F2,EP1>EP2;
C.F1D.F1EP2。
9.湖南师大附中2010届高三第五次月考试卷如图所示,平行实线代表电场线,方向未知,带电量为1×10-2C的正电荷在电场中只受电场力作用.该电荷由A点运动到B点,动能损失了0.1J,若A点电势为10V,则( BC )
A.B点的电势为零
B.电场线方向向左
C.电荷运动的轨迹可能是图中曲线①
D.电荷运动的轨迹可能是图中曲线②
10.河南省开封高中2010届高三上学期1月月考两个带电量相等的平行板电容器,它们的正对面积分别为SA和SB,板长分别为LA和LB,两板间距分别为dA和dB。有两个电子以相同的初速度沿板长方向(与场强垂直)分别射入两电容器中,并且都穿过了电容器,下列结论正确的是 ( ABD )
A.两电子在电场中加速度之比等于
B.两电子刚穿出电场时,侧向位移(沿电场方向位移)之比等于
C.两电子在穿过电场的过程中,动量增量之比等于
D.两电子在穿过电场的过程中,动能增量之比等于
11.江苏省盐城、泰州联考2010届高三学情调研如图所示,虚线a、b、c代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab = Ubc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、Q是这条轨迹上的两点,据此可知 ( ABD )
A.三个等势面中,a的电势最高
B.带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大
C.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大
D.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大
12.江苏省扬州中学2010届高三综合练习如图所示,电量为Q1、Q2的两个正点电荷分别置于A点和B点,两点相距L.在以L为直径的光滑绝缘的半圆环上,穿有负点电荷q(不计重力)且在P点平衡,PA与AB夹角为α,则应为( C )
A. B. C. D.
13. 山东省潍坊市2010届高三上学期阶段性测试某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点,电力线、粒子在A点的初速度以及运动轨迹如图所示。由此可以判定( B )
A、粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度;
B、粒子在A点的动能小于它在B点的动能;
C、粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能;
D、A点的电势低于B点的电势。
14. 上海市六校2010届高三第一次联考如图所示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面,其单位面积带电量为(。取环面中心O为原点,以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O点的的距离为x,P点电场强度的大小为E。下面给出E的四个表达式(式中k为静电力常量),其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的场强E,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断,E的合理表达式应为 ( B )
(A)E=2(k(???x (B)E=2(k(???x
(C)E=2(k(? + ?? (D)E=2(k(? + ?x
15.江苏省盐城、泰州联考2010届高三学情调研如图所示,空间有竖直向下的匀强电场,电场强度为,在电场中处由静止下落一质量为、带电量为的小球(可视为质点)。在的正下方处有一水平弹性绝缘挡板(挡板不影响电场的分布),小球每次与挡板相碰后电量减小到碰前的倍(),而碰撞过程中小球的机械能不损失,即碰撞前后小球的速度大小不变,方向相反。设在匀强电场中,挡板处的电势为零,则下列说法正确的是( ABC )
A.小球在初始位置处的电势能为
B.小球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度大于
C.小球第一次与挡板相碰后所能达到最大高度时的电势能小于
D.小球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度小于
16.江苏省扬州中学2010届高三综合练习研究表明,无限大的均匀带电平面在周围空间会形成与平面垂直的匀强电场.现有两块无限大的均匀绝缘带电平面,一块带正电,一块带负电,把它们正交放置如图甲所示,单位面积所带电荷量的数值相等.图甲中直线A1B1和A2B2分别为带正电的平面和带负电的平面与纸面正交的交线,O为两交线的交点.则图乙中能正确反映等势面分布情况的是( A )
17. 山东省潍坊市2010届高三上学期阶段性测试有一根竖直长直导线和一个通电三角形金属框处于同一竖直平面内,如图所示,当竖直长导线内通以方向向上的电流时,若重力不计,则三角形金属框将( A )
A、水平向左运动 B、竖直向上 C、处于平衡位置 D、以上说法都不对
18.福建省湖雷中学2010届高三上学期第四次月考如图3所示,虚线是用实验方法描绘出的某一静电场的一簇等势线及其电势的值,一带电粒子只在电场力作用下飞经该电场时,恰能沿图中的实线从A点飞到C点,则下列判断正确的是( )
A.粒子一定带负电;
B.粒子在A点的电势能大于在C点的电势能;
C.A点的场强大于C点的场强;
D.粒子从A点到B点电场力所做的功大于从B到C点电场力所做的功。
19.湖南省雅礼中学2010届高三上学期第五次月考在真空中上、下两个区域均为竖直向下的匀强电场,其电场线分布如图所示,有一带负电的微粒,从上边区域沿平行电场线方向以速度v0匀速下落,并进入下边区域(该区域的电场足够广),在下图所示的速度一时间图象中,符合粒子在电场内运动情况的是(以v0 方向为正方向)( C )

20.福建省厦门外国语学校2010届高三第三次月考如图所示,A板发出的电子经加速后,水平射入水平放置的两平行金属板间,金属板间所加的电压为U,电子最终打在光屏P上,关于电子的运动,则下列说法中正确的是 ( BD )
A.滑动触头向右移动时,其他不变,则电子打在荧光屏上的位置上升
B.滑动触头向左移动时,其他不变,则电子打在荧光屏上的位置上升
C.电压U增大时,其他不变,则电子打在荧光屏上的速度大小不变
D.电压U增大时,其他不变,则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变
21.河南省新郑州二中分校2010届高三第一次模拟如图所示的同心圆是电场中的一簇等势线,一个电子只在电场力作用下沿着直线由AC运动时的速度越来越小,B为线段AC的中点,则下列说法正确的是 ( B )
A、电子沿AC方向运动时受到的电场力越来越小
B、电子沿AC方向运动时它具有的电势能越来越大
C、电势差UAB=UBC
D、电势
22. 山东省潍坊市2010届高三上学期阶段性测试如图所示,地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场,一个质量为m的带负电的小球以水平方向的初速度v0由O点射入该区域,刚好通过竖直平面中的P点,已知连线OP与初速度方向的夹角为450,则此带电小球通过P点时的动能为 ( D )
A. B. /2
C. 2 D.5/2
23. 福建省湖雷中学2010届高三上学期第四次月考三个分别带有正电、负电和不带电的质量相同的颗粒,从水平放置的平行带电金属板左侧以相同速度V0垂直电场线方向射入匀强电场,分别落在带正电荷的下板上的a、b、c三点,如图10所示,下面判断正确的是( BD )
图10
A.落在a点的颗粒带正电,c点的带负电,b点的不带电;
B.落在a、b、c点颗粒在电场中的加速度的关系是aa>ab>ac;
C.三个颗粒在电场中运动的时间关系是ta>tb>tc;
D.电场力对落在c点的颗粒做负功。
24.江西省吉水中学高三第二次月考物理试卷如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点o,用一根长度为=0.40 m的绝缘细线把质量为m=0.20 kg,带有正电荷的金属小球悬挂在o点,小球静止在B点时细线与竖直方向的夹角为=.现将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放,求:(1)小球运动通过最低点C时的速度大小.(2)小球通过最低点C时细线对小球的拉力大小.(3)如果要使小球能绕o点做圆周运动,则在A点时沿垂直于OA方向上施加给小球的初速度的大小范围。(g取10 m/s,sin=O.60,cos=0.80)
解:
25.福建省福州八中2010届高三毕业班第三次质检一个质量为m带电量为+q的小球以水平初速度v0自离地面h高度处做平抛运动.不计空气阻力,开始时空间没有任何的电场或磁场,重力加速度为g,求:
(1)小球自抛出点到P点的水平位移x的大小。
(2)若在空间加一个竖直方向的匀强电场,发现小球水平抛出后做匀速直线运动,则电场强度E多大?
(3)在第(2)中,若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场,发现小球落地点仍然是P,则所加磁场的磁感应强度B多大?
26.江苏省盐城、泰州联考2010届高三学情调研如图所示,两个带等量异种电荷、竖直放置的、电容为C、间距为d的平行金属板,两板之间的电场可视为匀强电场。此外两板之间还存在一种物质,使小球受到一个大小为(k为常数,v为小球速率)方向总是沿背离圆心的力。一个质量为m,带电量为-q的小球,用长为L(L(1)左极板带电量Q是多少?
(2)小球到达N点时的加速度大小是多少?
解:(1)设两板间电势差为U、场强为E
由和得 ① 对球,从M到N由动能定理有
所以 ②
由①②
(2)球在N点的加速度方向垂直ON沿切线向上,在N点受力分析,将电场力和重力正交分解,在切线方向有

27.河南省新郑州二中分校2010届高三第一次模拟如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形,固定在竖直面内,管口B、C的连线是水平直径.现有一带正电的小球(可视为质点)从B点正上方的A点自由下落,A、B两点间距离为4R.从小球进入管口开始,整个空间中突然加上一个匀强电场,电场力在竖直向上的分力大小与重力大小相等,结果小球从管口C处脱离圆管后,其运动轨迹经过A点.设小球运动过程中带电量没有改变,重力加速度为g,求:(1)小球到达B点的速度大小;
(2)小球受到的电场力的大小
(3)小球经过管口C处时对圆管壁的压力.
解:(1)小球从开始自由下落到到达管口B的过程中机械能守恒,故有:
(2分)
到达B点时速度大小为 (2分)
(2)设电场力的竖直分力为Fy、,水平分力为Fx,则Fy=mg(方向竖直向上).小球从B运动到C的过程中,由动能定理得: (1分)
小球从管口C处脱离圆管后,做类平抛运动,由于其轨迹经过A点,有
(1分)
(1分)
联立解得:Fx=mg
电场力的大小为: (1分)
(3)小球经过管口C处时,向心力由Fx和圆管的弹力N提供,设弹力N的方向向左,则
(2分)
解得:N=3mg(方向向左) (1分)
根据牛顿第三定律可知,小球经过管口C处时对圆管的压力为
,方向水平向右 (1分)
28.江苏省扬州中学2010届高三综合练习如图(甲)所示,在场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场中存在着一半径为R的圆形区域,O点为该圆形区域的圆心,A点是圆形区域的最低点,B点是圆形区域最右侧的点.在A点有放射源释放出初速度大小不同、方向均垂直于场强方向向右的正电荷,电荷的质量为m、电量为q,不计电荷重力、电荷之间的作用力.
(1)若某电荷的运动轨迹和圆形区域的边缘交于P点,如图(甲)所示,∠POA=θ,求该电荷从A点出发时的速率.
(2)若在圆形区域的边缘有一接收屏CBD,如图(乙)所示,C、D分别为接收屏上最边缘的两点,∠COB=∠BOD=30°.求该屏上接收到的电荷的最大动能和最小动能.
解:(1)a = ,Rsinθ= v0t ,R-Rcosθ=at2 ,由以上三式得v0 =
(2)由(1)结论得粒子从A点出发时的动能为m v02 = = 
则经过P点时的动能为Ek=Eq(R-Rcosθ)+m v02 = EqR (5-3cosθ)
可以看出,当θ从0°变化到180°,接收屏上电荷的动能逐渐增大,因此D点接收到的电荷的末动能最小,C点接收到的电荷的末动能最大。
最小动能为:EkD=Eq(R-Rcosθ)+m v0D2 = EqR (5-3cos60°) =  EqR
最大动能为:EkC=Eq(R-Rcosθ)+m v0C2 = EqR (5-3cos120°) =  EqR
29.江苏省盐城、泰州联考2010届高三学情调研如图甲所示,真空中的电极K连续不断地发出电子(电子的初速度可忽略不计),经电压为u的电场加速,加速电压u随时间t变化的图象如图乙所示。每个电子通过加速电场的过程时间极短,可认为加速电压不变。电子被加速后由小孔S穿出,沿两个彼此靠近且正对的水平金属板A、B间中轴线从左边缘射入A、B两板间的偏转电场,A、B两板长均为L=0.20m,两板之间距离d=0.050m,A板的电势比B板的电势高。A、B板右侧边缘到竖直放置的荧光屏P(面积足够大)之间的距离b=0.10m。荧光屏的中心点O与A、B板的中心轴线在同一水平直线上。不计电子之间的相互作用力及其所受的重力,求:
(1)要使电子都打不到荧光屏上,则A、B两板间所加电压U应满足什么条件;
(2)当A、B板间所加电压U'=50V时,电子打在荧光屏上距离中心点O多远的范围内。
解:(1)设电子的质量为m、电量为e,电子通过加速电场后的速度为v,由动能定理有:
eu=mv2 ;
电子通过偏转电场的时间t=;
此过程中电子的侧向位移y=at2=()2 联立上述两式解得:y=;
要使电子都打不到屏上,应满足u取最大值800V时仍有y>
代入数据可得,为使电子都打不到屏上,U至少为100V。
(2)当电子恰好从A板右边缘射出偏转电场时,其侧移量最大ymax==2.5cm
电子飞出偏转电场时,其速度的反向延长线通过偏转电场的中心,设电子打在屏上距中心点的最大距离为Ymax,则由几何关系可得:=,解得Ymax=ymax=5.0cm
由第(1)问中的y=可知,在其它条件不变的情况下,u越大y越小,所以当u=800V时,电子通过偏转电场的侧移量最小。其最小侧移量ymin==1.25×10-2m=1.25cm
同理,电子打在屏上距中心点的最小距离Ymin=ymin=2.5cm
所以电子打在屏上距中心点O在2.5cm~5.0cm范围内。
30.江苏省南师大附属扬子中学2010届高三周练如图(a),平行金属板A和B间的距离为d,现在A、B板上加上如图(b)所示的方波形电压,t=0时A板比B板的电势高,电压的正向值为U0,反向值也为U0.现有由质量为m的带正电且电荷量为q的粒子组成的粒子束,从AB的中点O以平行于金属板方向OO/的速度v0=射入,所有粒子在AB间的飞行时间均为T,不计重力影响.求:
(1)粒子飞出电场时的速度;
(2)粒子飞出电场时位置离O/点的距离范围
解析:(1)打出粒子的速度都是相同的,在沿电场线方向速度大小为
所以打出速度大小为

设速度方向与v0的夹角为θ,则
(2)当粒子由时刻进入电场,向下侧移最大,则

当粒子由时刻进入电场,向上侧移最大,则

在距离O/中点下方至上方范围内有粒子打出.
题组三
一、选择题
1. 上海市六校2010届高三第一次联考用比值法定义物理量是物理学中一种常用方法。下面有四个物理量:①电势( = ②加速度a = ③电场强度E = k④导体的电阻R = ,其中属于比值法定义的一组是( C )
(A)①② (B)③④ (C)①④ (D)②③
2.浙江省金华一中2010届高三12月联考如图所示,Q1、Q2为二个等量同种的正点电荷,在Q1、Q2产生的电场中有M、N和O三点,其中M和O在Q1、Q2的连线上(O为连线的中点),N为过O点的垂线上的一点。则下列说法中正确的是( B )
A.在Q1、Q2连线的中垂线位置可以画出一条电场线
B.若将一个正点电荷分别放在M、N和O三点,则该点电荷在M点时电势能最大
C.若ON间的电势差为U,ON间的距离为d,则N点的场强为
D.若ON间的电势差为U,将一个带电量为g的负点电荷从N点移到O点,需克服电场力做功qU
3.河南省武陟一中2010届高三第一次月考某静电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ,电势分别为UP和UQ,则:( A )
A.EP>EQ,UP>UQ B.EP>EQ,UP<UQ
C.EP<EQ,UP>UQ D.EP<EQ,UP<UQ
4.河南省豫南九校2010届高三上学期第三次联考如图所示,在场强大小为E的匀强电场中,一根不可伸长的绝缘细线一端拴一个质量为m电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点。把小球拉到使细线水平的位置A,然后将小球由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平成θ=60°的位置B时速度为零。以下说法正确的是 ( BC )
A.小球重力与电场力的关系是mg =Eq
B.小球重力与电场力的关系是Eq =mg
C.球在B点时,细线拉力为T =mg
D.球在B点时,细线拉力为T =2Eq
5、安徽省利辛二中2010届高三上学期第四次月考如图所示,在平行板电容器正中有一个带电微粒。K闭合时,该微粒恰好能保持静止。在①保持K闭合;②充电后将K断开;两种情况下,下列说法能实现使该带电微粒向上运动打到上极板的是( B )
A. ①情况下,可以通过上移上极板M 实现
B. ①情况下,可以通过上移下极板N 实现
C. ②情况下,可以通过上移上极板M 实现
D. ②情况下,可以通过上移下极板N 实现
6.河南省武陟一中2010届高三第一次月考如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离:( B )
A.带点油滴将沿竖直方向向上运动
B.P点的电势将降低
C.带点油滴的电势能将减少
D.若电容器的电容减小,则极板带电量将增大
7.山东省兖州市2010届高三上学期模块检测如图所示,有一带负电的粒子,自A点沿电场线运动到B点,在此过程中该带电粒子 ( B )
A、所受的电场力逐渐增大,电势能逐渐增大
B、所受的电场力逐渐增大,电势能逐渐减小
C、所受的电场力逐渐减小,电势能逐渐增大
D、所受的电场力逐渐减小,电势能逐渐减小
8.吉林省长白县2010届高三质量检测一质量为m、带电量为q的小球用细线系住,线的一端固定在o点. 若在空间加上匀强电场,平衡时线与竖直方向成60°角。则电场强度的最小值为 ( B )
A.mg/2q
B.mg/2q
C.2mg/q
D.mg/q
9. 上海市六校2010届高三第一次联考如图所示,点电荷+4Q与+Q分别固定在A、B两点, C、D两点将AB连线三等分,现使一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动,不计粒子的重力,则该粒子在CD之间运动的速度大小与时间的关系图像可能是( BC )
10、安徽省利辛二中2010届高三上学期第四次月考几种混合带电粒子(重力不计),初速为零,它们从同一位置经一电场加速后,又都垂直场方向进入另一相同的匀强 电场,设粒子刚出偏转电场时就打在荧光屏上.且在荧光屏上只有一个光点,则到达荧光屏的各种粒子 ( D )
A、电量一定相等 B、荷质比一定相等
C、质量一定相等 D、质量、电量都可能不等
11.江苏省淮阴中学2010届高三摸底考试如图所示,绝缘杆两端固定带电小球A和B,轻杆处于水平向右的匀强电场中,不考虑两球之间的相互作用。初始时杆与电场线垂直,将杆右移的同时顺时针转过90°,发现A、B两球电势能之和不变。根据如图给出的位置关系,下列说法正确的是 ( B )
A.A一定带正电,B一定带负电
B.A、B两球带电量的绝对值之比qA∶qB=1∶2
C.A球电势能一定增加
D.电场力对A球和B球都不做功
12.河南省豫南九校2010届高三上学期第三次联考如图所示,质量分别为m1、m2的两个小球A、B,带有等量异种电荷,通?
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