专题09 静电场计算题学生版高考物理优质模拟题分专题训练第03期Word下载.docx

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斜射出一质量为

，带电量为

的粒子，其运动轨迹如图所示，点

和点

在运动轨迹上，其中

点为轨迹顶点。

为常数，粒子所受重力忽略不计。

求：

（1）

、

两点间的电势差

；

（2）粒子经过

点时的速度大小。

3、（2020·

宁夏海原县第一中学第三次月考）一束电子流在经U0=5000V的加速电场由静止加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示．若两板间距d=1×

10﹣3m，板长L=5×

10﹣3m，那么，

（1）电子离开加速电场时速度v0多大？

（结果用字母e、U0、m表示）

（2）要使电子刚好从平行板间边沿飞出，两个极板上应加多大电压？

（可以得到具体数值）

4、（2020·

北京市海淀区区高三上学期期末）.如图所示，长为l的绝缘轻细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球，小球静止时处于O点正下方的

点。

现将此装置放在水平向右的匀强电场中，电场强度大小为E，带电小球静止在A点时细线与竖直方向成θ角。

已知电场的范围足够大，空气阻力可忽略不计，重力加速度为g。

（1）请说明小球所带电荷的电性，并求小球所带的电荷量q；

（2）若将小球从

点由静止释放，求小球运动到A点时的动能Ek；

（3）若将小球从

点由静止释放，其运动到A点时细线突然断开，试定性分析说明小球此后做什么样的运动。

5、（2020·

北京市海淀区区高三上学期期末）..如图所示为示波管的结构原理图，加热的阴极K发出的电子（初速度可忽略不计）经电势差为U0的AB两金属板间的加速电场加速后，从一对水平放置的平行正对带电金属板的左端中心

点沿中心轴线

射入金属板间（

垂直于荧光屏M），两金属板间偏转电场的电势差为U，电子经偏转电场偏转后打在右侧竖直的荧光屏M上。

整个装置处在真空中，加速电场与偏转电场均视为匀强电场，忽略电子之间的相互作用力，不考虑相对论效应。

已知电子的质量为m，电荷量为e；

加速电场的金属板AB间距离为d0；

偏转电场的金属板长为L1，板间距离为d，其右端到荧光屏M的水平距离为L2。

（1）电子所受重力可忽略不计，求：

①电子从加速电场射入偏转电场时的速度大小v0；

②电子打在荧光屏上的位置与O点的竖直距离y；

③在偏转电场中，若单位电压引起的偏转距离称为示波管的灵敏度，该值越大表示示波管的灵敏度越高。

在示波管结构确定的情况下，为了提高示波管的灵敏度，请分析说明可采取的措施。

（2）在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，这对最终的计算结果并没有太大的影响，因此这种处理是合理的。

如计算电子在加速电场中的末速度v0时，可以忽略电子所受的重力。

请利用下列数据分析说明为什么这样处理是合理的。

已知U0＝125V，d0=2.0×

10-2m，m＝9.0×

10-31kg，e＝1.6×

10-19C，重力加速度g=10m/s2。

6、（2020·

北京市西城区高三上学期期末）如图1所示，平行板电容器极板长度为L，板间距为d，B极板接地（即电势ϕB=0）。

在电容器两极板间接交变电压，A极板的电势随时间变化的图像如图2所示，其最大值为U。

电子以速度v0沿图1中虚线方向射入两板间，并从另一侧射出。

已知电子质量为m，电荷量为e，重力不计。

（1）每个电子穿过偏转电场的时间极短，可以认为这个过程中两极板间的电压是不变的，偏转电场可看做匀强电场。

求在t=0.15s时刻进入偏转电场的电子从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy；

（2）分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法。

在解决

（1）问时忽略了每个电子穿过电场过程中两极板间电压的变化，请结合下列数据分析说明其原因。

已知L=4.0×

10-2m，v0=2.0×

107m/s。

（3）电势可以随时间变化，也可以随空间发生变化。

自然界中某量D的变化可以记为∆D，发生这个变化所用的时间间隔可以记为∆t；

变化量∆D与∆t的比值

就是这个量对时间的变化率。

若空间中存在一静电场，x轴与某条电场线重合。

a．请你类比上述变化率的概念写出电势ϕ对空间位置x的变化率A的表达式；

b.该静电场的电势ϕ随x的分布可能是图3所示甲、乙两种情况中的一种。

请你根据电势随空间的变化情况分析比较两种情况的电场在0<

x<

d区域内的相同点和不同点。

北京市海淀区区高三上学期期末反馈题）如图所示，长为l的绝缘轻细线一端固定在O点，另一端系一质量为m、带电荷+q的小球，小球静止时处于O点正下方的O′点。

现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时细线与竖直方向成θ角。

（1）求该匀强电场

电场强度大小；

（2）若在A点施加一个拉力，将小球从A点沿圆弧缓慢拉回到O′点，则所施拉力至少要做多少功；

（3）若将小球从O′点由静止释放，求在其运动到最高点的过程中，电场力所做的功W。

（4）若将小球从O′点由静止释放，求其运动到A点时的速度；

（5）若将小球从O′点由静止释放，求小球运动到A点时所受细线对它的拉力大小T；

（6）若将带电小球从O′点由静止释放，其运动到A点时细线断开，求细线断开后小球运动的加速度；

（7）若将带电小球从O′点由静止释放，其运动到A点时细线断开，求小球此后运动到最高点时的速度大小；

（8）若小球在A点附近小角度（小于5°

）往复运动，求它从A点出发后到第二次再通过A点的过程中所经历的时间。

7、（2020·

北京市丰台区高三上学期期末）一个质量为m带正电的小球处于水平方向的匀强电场中，电场强度的大小为E，小球的带电量

，将小球以初速度v0竖直向上抛出，如图所示。

重力加速度为g。

（1）小球经过多长时间到达最高点：

（2）小球运动到与出发点等高的水平面时与出发点的距离；

（3）小球运动过程中的最小速度的大小。

8、（2020·

北京市大兴区高三上学期期末）做功与路径无关的力场叫做势场，在这类场中可以引入“势”和“势能”的概念，场力做功可以量度势能的变化。

例如静电场和引力场。

如图所示，真空中静止点电荷+Q产生的电场中，取无穷远处的电势为零，则在距离点电荷+Q为r的某点处放置电荷量为+q的检验电荷的电势能为

（式中k为静电力常量）。

（1）A、B为同一条电场线上的两点，A、B两点与点电荷+Q间的距离分别为r1和r2;

①将该检验电荷由A点移至B点，判断电场力做功的正负及电势能的增减；

②求A、B两点的电势差UAB；

（2）类似的，由于引力的作用，行星引力范围内的物体具有引力势能．若取离行星无穷远处为引力势能的零势点，则距离行星球心为r处的物体引力势能

，式中G为万有引力常量，M为行星的质量，m为物体的质量。

设行星的半径为R，求探测器从行星表面发射能脱离行星引力范围所需的最小发射速度。

9、（2020·

北京市朝阳区高三上学期期末）如图所示，在水平向右的匀强电场中，一根不可伸长的细线一端固定于O点，另一端悬挂一质量为m的带正电的小球。

现将小球向右拉至与悬点O等高的A点，由静止释放。

小球向左最远能摆到与竖直方向夹角为θ的B点。

已知小球所带的电荷量为q0，细线的长度为L。

（1）求小球从A点摆到B点的过程中重力所做的功W；

（2）求A、B两点的电势差UAB及场强的大小E；

（3）电势差的定义方式有两种：

第一种是指电场中两点间电势的差值，即

，式中φC和φD分别为电场中C、D两点的电势；

第二种是利用比值法定义，即

，式中q为检验电荷的电荷量，WCD为检验电荷在电场中从C点移动到D点过程中电场力所做的功。

请你证明这两种定义方式的统一性。

10、（2020·

北京市通州区高三上学期期末）如图所示，一正电荷由静止开始经加速电场加速后，从偏转电场左边缘

点沿平行于板面的方向射入偏转电场。

并从另一侧射出，已知该正电荷质量为

，电荷量为

，加速电场电压为

，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为

，极板长度为

，板间距为

，下极板接地，忽略该正电荷所受重力。

（1）求该正电荷射入偏转电场时的初速度

（2）若该正电荷恰好从右侧下极板边缘飞出，求其在

点具有的电势能

（3）电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势

的定义式，并据此求出

（2）中

点的电势

，简要说明电势的特点。

11、（2020·

北京市通州区高三上学期期末）“类比法”是一种常用的研究方法。

（1）场是一种特殊物质，电场与磁场都是客观存在的场，可以通过用单位面积上的磁通量来描述磁场强弱，同理也可以用通过单位面积上的电通量来描述电场强弱，如图所示，已知真空中静止的点电荷

产生的电场中，以

为球心的某一球面的电通量

=

（ε为某一常数）请推导库仑定律中的静电力常数

的表达式：

（2）做功与路径无关的力场叫做势场，在这类场中可以引入势和势能的概念，场力做功可以度量势能的变化，例如静电场和引力场。

设质量为

的天体周围存在引力场，已知该天体的半径为

，引力常量为

，请类比静电场，取无穷远处的引力势为零，写出在距离该天体中心为

处的引力势的表达式（已知引力势能表达式为

，r>

R）。

12、（2020·

北京市房山区高三上学期期末）如图甲，匀强电场

电场强度为E，电场中沿电场线方向上两点A和B距离为d，设A和B两点间电势差为UAB，

（1）一个点电荷q从A点移动到B点，请你用功的定义、电场力做功与电势差的关系证明

。

（2）某一带正电的点电荷周围的电场线如图乙所示，其中一条电场线上的三点M、N、P，N是MP的中点。

请你判断M、N两点间电势差UMN与N、P两点间电势差UNP是否相等，并阐述你的理由。