1、全国高考电场专题复习物理试题电场中合成与分解思想 - 曲线运动2005 北京 24.(18 分)真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中,若 将一个质量为 m、带正电的小球由静止释放, 运动中小球速度与竖直方向夹角为 37(取sin37 0.6,cos37 =0.8)。现将该小球从电场中某点以初速度 v0 竖直向上抛出。求运动过程中( 1)小球受到的电场力的大小及方向( 2)小球从抛出点至最高点的电势能变化量( 3)小球的最小动量的大小及方向。周期性电场作用的解题思想 周期性外力2006北京 23.(18分)如图 1所示,真空中相距 d=5 cm的两块平行金属板 A、B 与电源
2、连接 (图 中未画出 ),其中 B 板接地(电势为零) ,A 板电势变化的规律如图 2 所示 .将一个质量 m=2.010-23 kg,电量 q=+1.610-1C 的带电粒子从紧临 B板处释放,不计重力 . 求:(1) 在 t=0 时刻释放该带电粒子,释放瞬间粒子加速度的大小 ;(2)若 A 板电势变化周期 T=1.0 10 -5 s,在 t=0时将带电粒子从紧临 B 板处无初速释放,粒子 到达 A 板时动量的大小;(3)A 板电势变化频率多大时,在 t= T 到 t= T 时间内从紧临 B 板处无初速释放该带电粒子,42粒子不能到达 A 板 .23( 18 分)( 1)电场强度 E UdU
3、g 带电粒子所受电场力 qE q , Fmada qU =4 109 m/s2dm(2)粒子在 0 T 时间内走过的距离为 1a(T )2=5 .0 102m故粒子在 t T 时恰好到达 A 板2根据动量定理,此时粒子23pFt4.0 10 23 kg m/s3)带电粒子在 t T t T 向 A 板做匀加速运动,在 t T t 3T 向 A 板做匀减4 2 2 4速运动,速度减为零后将返回。粒子向 A 板运动可能的最大位移s2 1a(T)2=241 aT16要求粒子不能到达 A 板,有, s 16ad5 2 104Hz2007 北京 往复性运动20、在真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块。
4、开始时滑块静止。若在滑块所在空间 加一水平匀强电场 E1,持续一段时间后立即换成与 E1 相反方向的匀强电场 E2。当电 场 E2与电场 E1持续时间相同时,滑块恰好回到初始位置,且具有动能 Ek 。在上述过程中, E1对滑块的电场力做功为 W1,冲量大小为 I1;E2 对滑块的电场力做功为 W2, 冲量大小为 I2。则A、I1= I2 B、4I1= I2C、W1= 0.25 Ek W2 =0.75 Ek D、W1= 0.20 Ek W2 =0.80 Ek类平抛运动2007 北京 22、( 16 分) 两个半径均为 R 的圆形平板电极,平行正对放置,相距为 d,极板间的电势差为 U,板间电场可
5、以认为是均匀的。一个 粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间,到达抚极板 是恰好落在极板中心。已知质子电荷为 e,质子和中子的质量均视为 m,忽略重力和空气阻力的影响,求: ( 1)极板间的电场强度 E ;( 2) 粒子在极板间运动的加速度 a;( 3) 粒子的初速度 v0。电场合成 - 极限思想R1 和 R2 的圆环状均匀带电平面,其单位面积2009 北京 20图示为一个内、外半径分别为 带电量为 的的距离为 x,P 点电场强度的大小为 E。下面给出 其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的场强 对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断,ABCDR1R2x2R21x2R
6、2211x2R21x2R22R1R2x2R21x2R2211()x()x()xx2 R22【答案】 B【解析】当 的电场强度EO=0,对于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 E0,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 C项而言,x=0 时 E 为一定值,故 C 项错误。当 x时 E0,而 D 项中 E 4 B。故 D 项错误;所以正确选项只能为2010北京 18电容用控制变量法, 可以研究影响平行板电容器的电容的因素 (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 。实验中,极板
7、所带电荷量不变,若( )。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 的四个表达式 (式中 k 为静电力常量) , E,但是你可以通过一定的物理分析, 的合理表达式应为A保持 S 不变,增大 d,则 变大B保持 S 不变,增大 d,则 变小C保持 d 不变,减小 S,则 变小D保持 d 不变,减小 S,则 不变【答案】 A【解析】分 2 组判断对 AB,根据 ,保持 S 不变,增大 d,则电容 C 变小,根据 ,因 Q不变, C变小,所以电压 U变大,所以静电计指针偏角 变大, A正确而 B 错误;对 CD,根据 ,保持 d 不变,减小 S,则电容 C
8、变小,根据 ,因 Q 不变, C变小,所以电压 U变大,所以静电计指针偏角 变大, C D错误;考试中,判断出 A 正确, B、C、D可以不再研究,因为是单选题。本题考查电容器的电容的决定式和定义式。电势图象问题:电势、电场、功能、牛二、加速度、速度、位移2011北京 24. ( 20 分)24. (20 分)静电场方向平行于 x 轴,其电势 随 x 的分布可简化为如图所示的折线,图中为已知量。 一个带负电的粒子在电场中以 x=0 为中心, 沿 x 轴方向做周期性运动。0和d已知该粒子质量为 m、电量为 -q ,其动能与电势能之 和为-A (0AL,故在 OB 之间 P1与 P2 能再次相碰。
9、 (本题考查考生对电场、力学基本规律的认识、理解和应用,考查理解能力、推理能力、分 析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力及获取信息的能力。 )2008( 重庆卷 21)21 图 1 是某同学设计的电容式速度传感器原理图,其中上板为固定极 板,下板为待测物体,在两极板间电压恒定的条件下,极板上所带电量 Q 将随待测物体 的上下运动而变化,若 Q随时间 t的变化关系为 Q= b (a、b为大于零的常数) ,其 ta图象如题 21 图 2 所示,那么题 21 图 3、图 4 中反映极板间场强大小 E 和物体速率 v 随t 变化的图线可能是固定极板B.和C.和D. 和A.和答案: C解析:本题考
10、查速度传感器的有关知识,本题为较难题目。由题意可知:UQEd CdQsd4k dQ所以 E的变化规律与 Q 的变化规律相似,所以 E s4ks U b k, 所以 dt avta,所以是匀速移 4k d t a动,所以速度图象为,综上所述 C 正确。的图象为,由Q CU2008.振动(上海卷 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。若A)小球 P 的
11、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答案: BCD【解析】:设 F 与 F绕 O点对称,在 F与 F处之间,小球始终受到指向 O点的回复力作用 下做往复运动,若小球 P 带电量缓慢减小,则此后小球能运动到 F点下方,即振幅会加大, A 错;每次经过 O 点因电场力做功减少而速度不断减小, B 对;若点 电荷 M、 N 电荷量缓慢增大,则中垂
12、线 CD 上的场强相对增大,振幅减小,加速 度相对原来每个位置增大,故一个周期的时间必定减小, C、 D 正确。2008(海南卷 5)质子和中于是由更基本的粒子即所谓 “夸克 ”组成的两个强作用电荷相反(类似于正负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为 “渐近自由 ”);在 距离较远时,它们之间就会出现很强的引力(导致所谓 “夸克禁闭 ”)作为一个简单的 模型,设这样的两夸克之间的相互作用力 F 与它们之间的距离 r 的关系为:0, 0r r2式中 F0 为大于零的常量,负号表示引力用U 表示夸克间的势能,令 U0F0(r2 r1),取无穷远为势能零点下列U r 图示中正确的是答案:
13、B【解析】:从无穷远处电势为零开始到 r = r 2位置,势能恒定为零,在 r = r2到 r = r1过程中,恒定引力做正功,势能逐渐均匀减小,即势能为负值且越来越小,此部分图像为A 、 B 选项中所示; r r1之后势能不变,恒定为 U0,由引力做功等于势能将少量,故 U0=F0(r2r1)。2008. ( 海南卷 6)匀强电场中有a、b、c 三点 在以它们为顶点的三角形中,a 30、c90,电场方向与三角形所在平面平行已知 a、b 和 c 点的电势分别为 (2 3)V 、c(2 3)V 和 2 V该三角形的外接圆上最低、最高电势分别为A(2 3) V、(2 3)VB0 V、4 V4 3
14、4 3 C(2 )V、 (2 )33D0 V、 3 V 答案: B解析】:如图,根据匀强电场的电场线与等势面是平行等间距排列,且电场线与等势面处处垂直, 沿着电场线方向电势均匀降落, 取 ab 的中点 O,即为三 角形的外接圆的圆心,且该点电势为 2V ,故 Oc 为等势面, MN为电场线,方向为 MN 方向, UOP= UOa= 3V,UON : UOP=2 : 3, 故 UON =2V,N点电势为零,为最小电势点,同理 M 点电势为 4V,为最大电势点。2007 四川卷 如图所示,一根长电场力做功;类平抛中电场力做功问题L=1.5m 的光滑绝缘细直杆 MN ,竖直固定在场强为 E=1.01
15、05N/C 、与水平方向成=30角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端 M 固定一个带电小球 A ,电荷量 Q=+4.5106C;另一带电小球 B 穿在杆上可自由滑动,电荷量 q=+1.0 106C,质量 m=1.0102kg。现将小球 B 从杆的上端 N 静止释放,小 球 B 开始运动。 (静电力常量 k=9.0 109N m2/C2取 g=10m/s2)(1)小球 B 开始运动时的加速度为多大 ?(2)小球 B 的速度最大时,距 M 端的高度 h1 为多大 ?(3)小球 B 从 N 端运动到距 M 端的高度 h2=0.61m 时,速度为 v=1.0m/s ,求 此过程中小球 B 的电势能改变了
16、多少 ?解:( 1)开始运动时小球 B 受重力、库仑力、杆的弹力和电场力,沿杆方向运 动,由牛顿第二定律得mgkQL2q qEsinma解得 a g kQ2q qEsinL2m m代入数据解得: a=3.2m/s2(2) 小球 B 速度最大时合力为零,即kQ2q qEsinh12mg 解得 h1 kQqmg qEsin代入数据解得 h1=0.9m(3) 小球 B 从开始运动到速度为 v 的过程中,设重力做功为做功为 W3,根据动能定理有 W1W1mg(L-h 2)W2=-qE(L-h 2)sin W2W3 1mv 23212解得 W3 mv 2 mg(L h2) qE(L h2)sin2设小球
17、的电势能改变了 EP,则 EP( W2W3)W1,电场力做功为 W2,库仑力EPmg(Lh2)2mv2EP8.2 102J2007 上海卷 如图所示,边长为 L 的正方形区域 abcd 内存在着匀强电场。电量为 q、动能为Ek的带电粒子从 a点沿 ab 方向进入电场,不计重力。(1)若粒子从 c 点离开电场,求电场强度的大小和粒子离开电场时的动能; (2)若粒子离开电场时动能为 Ek,则电场强度为多大?(1)Lv0t,LqEt qEL 2 ,所以 E4E ,qEL EktEk,所以 2m 2mv0 qLqEL Ek5Ek,(2)若粒子由 bc 边离开电场, L v0t,vy qmEt qmEv
18、L ,Ek Ek12,所以2 Ek( EkEk) E qL2 q2E2L2 q2E2L2mvy 2mv02 4Ek若粒子由 cd 边离开电场,qEL EkEk,所以 EEkEkqLA 相对右板的位置。由求得: v12qEL2007 广东卷 如图 16 所示,沿水平方向放置一条平直 光滑槽,它垂直穿过开有小孔的两平行薄板,板相距 3.5L。槽内有两个质量均为 m 的小球 A 和 B ,球 A 带 电量为 +2q ,球 B 带电量为 -3q ,两球由长为 2L 的轻 杆相连, 组成一带电系统。 最初 A 和 B 分别静止于左 板的两侧,离板的距离均为 L。若视小球为质点,不计轻杆的质量,在两板间加上与槽平行向右的匀强电 场 E 后(设槽和轻杆由特殊绝缘材料制成,不影响电 场的分布),求:( 1)球 B 刚进入电场时
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