2019-2020年高考物理第一轮复习 第六章 电场力的性质.doc

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2019-2020年高考物理第一轮复习 第六章 电场力的性质1(多选)(xx海南高考)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是()A保持U不变,将d变为原来的两倍,则E变为原来的一半B保持E不变,将d变为原来的一半,则U变为原来的两倍C保持d不变,将Q变为原来的两倍,则U变为原来的一半D保持d不变,将Q变为原来的一半,则E变为原来的一半2(xx海南高考)如图1,电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点。已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零,且PR2RQ。则() 图1Aq12q2Bq14q2Cq12q2 Dq14q23(多选)(xx广东高考)如图2所示,光滑绝缘的水平桌面上,固定着一个带电荷量为Q的小球P。带电荷量分别为q和2q的小球M和N,由绝缘细杆相连,静止在桌面上。P与M相距L,P、M和N视为点电荷,下列说法正确的是() 图2AM与N的距离大于LBP、M和N在同一直线上C在P产生的电场中,M、N处的电势相同DM、N及细杆组成的系统所受合外力为零4(多选)(xx上海高考)如图3,质量分别为mA和mB的两小球带有同种电荷,电荷量分别为qA和qB,用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时,两小球恰处于同一水平位置,细线与竖直方向间夹角分别为1与2(12)。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动,最大速度分别为vA和vB,最大动能分别为EkA和EkB。则() 图3AmA一定小于mB BqA一定大于qBCvA一定大于vB DEkA一定大于EkB高频考点二:电场能的性质5(多选)(xx全国卷)关于静电场的电场强度和电势,下列说法正确的是()A电场强度的方向处处与等电势面垂直B电场强度为零的地方,电势也为零C随着电场强度的大小逐渐减小,电势也逐渐降低D任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向6(xx福建高考)如图4所示,在点电荷Q产生的电场中,将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点,虚线为等势线。取无穷远处为零电势点,若将q1、q2移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说法正确的是() 图4AA点电势大于B点电势BA、B两点的电场强度相等Cq1的电荷量小于q2的电荷量Dq1在A点的电势能小于q2在B点的电势能7(xx上海高考)两异种点电荷电场中的部分等势面如图5所示,已知A点电势高于B点电势。若位于a、b处点电荷的电荷量大小分别为qa和qb,则()图5Aa处为正电荷,qaqbCa处为负电荷,qaqb8(多选)(xx山东高考)图6中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子() 图6A带负电B在c点受力最大C在b点的电势能大于在c点的电势能D由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化9(多选)(2011江苏高考)一粒子从A点射入电场,从B点射出,电场的等势面和粒子的运动轨迹如图7所示,图中左侧前三个等势面彼此平行,不计粒子的重力。下列说法正确的有() 图7A粒子带负电荷B粒子的加速度先不变,后变小C粒子的速度不断增大D粒子的电势能先减小,后增大10(xx重庆高考)如图8所示,高速运动的粒子被位于O点的重原子核散射,实线表示粒子运动的轨迹,M、N和Q为轨迹上的三点,N点离核最近,Q点比M点离核更远,则() 图8A粒子在M点的速率比在Q点的大B三点中,粒子在N点的电势能最大C在重核产生的电场中,M点的电势比Q点的低D粒子从M点运动到Q点,电场力对它做的总功为负功11(多选)(xx全国卷)如图9,在正点电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,M30。M、N、P、F四点处的电势分别用M、N、P、F表示,已知MN,PF,点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则() 图9A点电荷Q一定在MP的连线上B连接PF的线段一定在同一等势面上C将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功DP大于M高频考点三:带电粒子在电场中的运动12(xx广东高考)喷墨打印机的简化模型如图10所示,重力可忽略的墨汁微滴,经带电室带负电后,以速度v垂直匀强电场飞入极板间,最终打在纸上,则微滴在极板间电场中() 图10A向负极板偏转B电势能逐渐增大C运动轨迹是抛物线D运动轨迹与带电量无关13(xx全国卷)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d,极板分别与电池两极相连,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方处的P点有一带电粒子,该粒子从静止开始下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回。若将下极板向上平移,则从P点开始下落的相同粒子将()A打到下极板上B在下极板处返回C在距上极板处返回D在距上极板d处返回14(xx大纲卷)一电荷量为q(q0)、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下,在t0时由静止开始运动,场强随时间变化的规律如图11所示。不计重力。求在t0到tT的时间间隔内,图11(1)粒子位移的大小和方向;(2)粒子沿初始电场反方向运动的时间。15(xx全国卷)如图12,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行。一电荷量为q(q0)的质点沿轨道内侧运动。经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb。不计重力,求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能。图1216(xx苏州模拟)如图13所示,虚线左侧存在非匀强电场,MO是电场中的某条电场线,方向水平向右,长直光滑绝缘细杆CD沿该电场线放置。质量为m1、电量为q1的A球和质量为m2、电量为q2的B球穿过细杆(均可视为点电荷)。从t0开始A自O点以速度v0向左做匀速运动,同时B在O点右侧某处以速度v1也向左运动,且v1v0。tt0时B到达O点(未进入非匀强电场区域),A运动到P点(图中未画出),此时两电荷间距离最小。静电力常量为k。图13(1)求0t0时间内A对B球做的功;(2)求杆所在直线上电场强度的最大值;(3)某同学计算出0t0时间内A对B球做的功W1后,用下列方法计算非匀强电场PO两点间电势差:设0t0时间内B对A球做的功为W2,非匀强电场对A做的功为W3,根据动能定理W2W30又因为W2W1PO两点间电势差U请分析上述解法是否正确,并说明理由。17.(xx北京市东城区模拟)如图14所示,水平放置的平行金属板之间电压大小为U,距离为d,其间还有垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m带电量为q的带电粒子,以水平速度v0从平行金属板的正中间射入并做匀速直线运动,然后又垂直射入电场强度大小为E2、方向竖直向上的匀强电场,其边界a、b间的宽为L(该电场竖直方向足够长)。电场和磁场都有理想边界,且粒子所受重力不计,求图14(1)该带电粒子在a、b间运动的加速度大小a;(2)匀强磁场对该带电粒子作用力的大小f;(3)该带电粒子到达边界b时的速度大小v。18(xx大纲卷)如图15,一平行板电容器的两个极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小球用一绝缘轻线悬挂于O点,现给电容器缓慢充电,使两极板所带电荷量分别为Q和Q,此时悬线与竖直方向的夹角为。再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增加到,且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。图15答 案1选AD平行板间匀强电场的电场强度E,保持U不变,将d变为原来的两倍,电场强度E变为原来的一半,A正确。由UEd可知B错误。由C可知,保持d不变,则电容器的电容C不变,由C可知,将Q变为原来的两倍,则U变为原来的两倍,C错误,同理可知D正确。2选B 本题考查电场强度的叠加,由于R处的合电场强度变为0,故两点电荷的电性相同,结合点电荷的电场强度公式Ek可知kk0,又r12r2,故q14q2,本题选B。3选BD由于小球M、N及细杆处于静止状态,因此M、N及细杆组成的系统合外力为零,D项正确;整体受到的库仑力的合力为零,即kk,解得r(1)L,A项错误;由于P对M、N的库仑力等大反向,因此P、M、N三者必在一条直线上,B项正确;在P点产生的电场中,离P点越远电势越低,C项错误。4选ACD以A小球为研究对象有:TAcos 1mAg,TAsin 1FBA,以B小球为研究对象有:TBcos 2mBg,TBsin 2FAB,且FABFBA,因12,故TBTA,而cos 2cos 1,故mBmA,选项A正确。因为A、B两球摆到最低点时:A小球下降的高度hA大于B小球下降的高度hB,由mv2mgh有v,所以vAvB,故选项C正确。由库仑定律有FAB,故无法确定qA与qB的大小,选项B错误。要比较EkA、EkB的大小,只需比较重力做功多少,通过计算有WGAFBAhtan ,WGBFABhtan,其中h为平衡位置水平面到天花板的高度,显然WGAWGB,故EkAEkB,即选项D正确。5选AD根据电场强度与电势的关系解题。电场线(电场强度)的方向总是与等势面垂直,选项A正确。电场强度和电势是两个不同的物理量,电场强度等于零的地方,电势不一定等于零,选项B错误。沿着电场线方向,电势不断降落,电势的高低与电场强度的大小无必然关系,选项C错误。电场线(电场强度)的方向总是从高的等势面指向低的等势面,而且是电势降落最快的方向,选项D正确。6选C由题意知点电荷Q带负电,所以有AB0,得|UA|UB|,移动两试探电荷克服电场力做功相等,有q1|UA|q2|UB|,所以q1q2,选项A错误,C正确。因为Ek,A点比B点离Q近,所以EAEB,选项B错误。根据电场力做功与电势能变化的关系,q1在A点的电势能等于q2在B点的电势能,选项D错误。7选B图为异种点电荷的等势面分布,由题知AB,因此a处为正电荷,b处为负电荷,等势面密集处靠近b电荷,故qaqb,选项B正确。8选CD由于带电粒子受到的电场力指向轨迹凹侧,说明带电粒子带正电,选项A错误;根据库仑定律Fk可知,选项B错误;粒子从b点运动到c点的过程中,电场力对粒子做正功,粒子电势能减小,选项C正确;由动能定理可得qUEk,因为UabUbc,所以选项D正确。9选AB根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面,可大致画出电场线的形状,粒子在电场力的作用下轨迹向下弯曲,根据曲线运动的特点,可以说明电场力指向轨迹内侧,与场强方向相反,所以粒子带负电,A正确;等势面先是平行等距,后变得稀疏,则电场强度先是不变,后电场强度变小,即电场力先不变,后变小,B正确;根据电场力做功WqU,电场力做负功,所以粒子速度减小,C错误;电场力始终做负功,由功能关系可知,粒子的电势能始终增加,所以D错误。10选B本题考查电场力做功、电势、电势能,意在考查考生推理与分析问题的能力。建立正点电荷电场模型,根据正点电荷的等势线空间分布图,由于Q点比M点离核远,则QM,D正确。12选C本题考查带电微滴在电场中的偏转问题,意在考查考生熟练应用运动的合成与分解知识解题的能力。由于微滴带负电,电场方向向下,因此微滴受到的电场力方向向上,微滴向正极板偏转,A项错误;偏转过程中电场力做正功,根据电场力做功与电势能变化的关系,电势能减小,B项错误;微滴在垂直于电场方向做匀速直线运动,位移xvt,沿电场反方向做初速度为零的匀加速直线运动,位移yt22,此为抛物线方程,C项正确;从式中可以看出,运动轨迹与带电荷量q有关,D项错误。13选D本题考查动能定理及静电场相关知识,意在考查考生对动能定理的运用。当两极板距离为d时,粒子从开始下落到恰好到达下极板过程中,根据动能定理可得:mgdqU0,当下极板向上移动,设粒子在电场中运动距离x时速度减为零,全过程应用动能定理可得:mg(x)qx0,两式联立解得:xd,选项D正确。14解析:(1)带电粒子在0、T时间间隔内做匀变速运动,设加速度分别为a1、a2、a3、a4,由牛顿第二定律得a1a22a32a4(a)由此得带电粒子在0T时间间隔内运动的加速度时间图象如图(a)所示,对应的速度时间图象如图(b)所示,其中v1a1(b)由图(b)可知,带电粒子在t0到tT的时间间隔内位移大小为sv1由式得sT2它沿初始电场正方向。(2)由图(b)可知,粒子在tT到tT内沿初始电场的反方向运动,总的运动时间t为tTT答案:(1)沿初始电场正方向(2)15解析:本题主要考查受到约束的带电质点在匀强电场中的运动、牛顿第二定律、动能定理及其相关的知识点,意在考查考生灵活应用知识解决问题的能力。质点所受电场力的大小为FqE设质点质量为m,经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb,由牛顿第二定律有FNamNbFm设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb,有Ekamva2Ekbmvb2根据动能定理有EkbEka2rF联立式得E(NbNa)Eka(Nb5Na)Ekb(5NbNa)答案:见解析16解析:(1)B球运动过程中只受A球对它的库仑力作用,当它运动到O点时速度跟A球相同为v0。库仑力做的功即为B球动能变化量Wm2v02m2v12(2)因为A球做匀速运动,t0时间内运动的位移xv0t0此时A、B球间的库仑力Fk因为A球始终做匀速运动,所以非匀强电场对它的作用力与B球对它的库仑力相平衡。当B球到达O点时,两带电小球间的距离最小,库仑力最大。因此,电场对A的作用力也最大,电场强度也最大。E(3)该同学的解法是错误的。因为B球向A球靠近的过程,虽然它们的作用力大小相等,但它们运动的位移不等,所以相互作用力所做的功W1、W2的大小不相等。即W2W1是错误的。答案:(1)m2v02m2v12(2)(3)见解析17解析:(1)电场力F2qE2根据牛顿第二定律:a,a(2)该粒子受力如图:电场强度:E1,电场力:F1qE1根据平衡条件:fF1解得:f(3)该带电粒子到达边界b的时间为t竖直方向的速度为vyat所以此时带电粒子的速度大小为v 答案:(1)a(2)f(3)v 18解析:设电容器电容为C。第一次充电后两极板之间的电压为U两极板之间电场的电场强度为E式中d为两极板间的距离。按题意,当小球偏转角1时,小球处于平衡位置。设小球质量为m,所带电荷量为q,则有Tcos 1mgTsin 1qE式中T为此时悬线的张力。联立式得tan 1设第二次充电使正极板上增加的电荷量为Q,此时小球偏转角2,则tan 2联立式得代入数据解得Q2Q答案:2Q
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