物理高考章末总结提升训练：第六章静电场.pdf

《物理高考章末总结提升训练：第六章静电场.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理高考章末总结提升训练：第六章静电场.pdf（20页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、-精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 章末归纳提 升课 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - “补偿法 ”处理非理想 模型问题 补偿法在物理解题中的应用是： 当解决给定目标问题所需的条件 不足或没有条件而造成直接求解困难或不能求解时，我们给其补偿上 另外一个问题， 使其成为一个新的目标问题， 这个新的目标问题应该 是我们所熟悉的一个物理模型， 这个模型应该是比较容易求解的或能 够求解的，同时要求补偿上的问题也应该是能够求解的 这样我们就能够通过求解这个模型和补偿上的问题把较困难的 问题转变为较容易的问题， 从而达到最终求解所给定的目标问题的目

2、 的 如图 61 所示，半径为 R的绝缘细圆环均匀带电， 带电量为 Q，圆环上有一小缺口，缺口宽度为l，l? R，在圆环中心 放一带电量为 q 的点电荷，求点电荷 q 所受的库仑力的大小和方向 图 61 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 【解析】因为缺口宽度 l? R，所以缺口宽度远小于圆环周长， 圆环上单位长度的带电量为： q Q 2 R. 因为小缺口处无电荷， 可以认为带有等量的正电和负电， 电量为： q q l Ql 2 R. 由对称性可知， 整个圆环上的正电对点电荷的作用力为零，所以 点电荷 q 所受的库仑力应是缺口处负电荷的作用力由于缺口宽度l ? R，

3、缺口处可以看作点电荷，所以有：F kqq R 2 kQlq 2 R 3，方向由圆 环中心指向缺口 【答案】 kQlq 2 R 3由圆环中心指向缺口 【即学即用】 1.如图 62 所示，将金属丝 AB 弯成半径 r1 m 的圆弧，但是 AB 之间留出宽度为d2 cm.相对于圆弧来说很小的间隙，电荷量Q 3.1410 9 C 的正电荷均匀分布在金属丝上， 求圆心 O 处的电场强 度 图 62 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 【解析】设原缺口环所带电荷的线密度为 ， 则 Q 2 rd Q 2 r 补上的金属小段的带电荷量Qd Qd 2 r 将 Q视为点电荷 (因为 d

4、? r)，它在 O 处的场强为 E1kQ r 2910 93.1410 9 23.141 0.02 1 2N/C 910 20 N/C 设要求的场强为E2，由 E1E20 可得 E2E1910 20 N/C，负号表示 E2方向与 E1方向相反， 向左 【答案】910 20 N/C 方向向左 巧用比例法处理电场中的平衡问题 所谓比例法，就是根据物理规律、公式，已知两个物理量的变化 成正比或反比， 当一个或几个物理量变化时， 可以利用这种正比或反 比的规律，确定某个物理量的变化，这种方法比起直接计算，数值运 算少，速度快但在应用此法时，必须理解物理公式中哪些是变量， 哪些是不变量，研究的物理问题中

5、涉及的物理量是什么关系等问题， 并能将多个公式连续应用比例法分析问题 (2014杭州外国语学校模拟 )质量为 m1、m2的小球分 别带同种电荷q1和 q2，它们用等长的细线吊在同一点O，由于静电 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 斥力的作用，使小球 m1靠在竖直光滑墙上， m1的拉线 l1呈竖直方向， 使小球 m2的拉线 l2与竖直方向成 角，m1、m2均处于静止状态，如 图 63 所示 图 63 由于某种原因，小球m2带的电荷量 q2逐渐减少，于是两球拉线 之间夹角 也逐渐减小直到零在 角逐渐减小的过程中，关于l1、 l2中的张力 T1、T2的变化是 () AT

6、1不变，T2不变BT1不变， T2变小 CT1变小， T2变小DT1变小， T2不变 【解析】以小球 m2为研究对象，受力如图所示由几何关系 易得，力的矢量三角形BG2T2与三角形 OAB 相似，由对应边成比 例可得， FlABG2l1T2l2，小球m2处于平衡状态，则有T2 T2，由库仑定律得： Fkq 1q2 l 2 AB ，小球 m2受到的重力为： G2m2g， 解得： T2T2G 2l2 l1 ，由于 l1、l2不变，所以 T2不变； -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - F G2lAB l1 ，由于 lAB逐渐减小，所以 F 逐渐减小由小球m1的平 衡方程可

7、得： T1m1gFcos(90 2)m 1gFsin 2，由于 F、都减 小，所以 T1变小， A、B、C 错误，D 正确 【答案】D 【即学即用】 2.(多选)如图 64，M、N 是在真空中竖直放置的两块平行金属 板，板间有匀强电场，质量为m、电荷量为 q 的带电粒子，以初速 度 v0由小孔进入电场，当M、N 间电压为 U 时，粒子刚好能到达N 板，如果要使这个带电粒子能到达M、N 两板间距的 1/2 处返回，则 下述措施能满足要求的是() 图 64 A使初速度减为原来的1/2 B使 M、N 间电压提高到原来的2 倍 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - C使 M、

8、N 间电压提高到原来的4 倍 D使初速度和 M、N 间电压都减为原来的1/2 【解析】在粒子刚好到达N 板的过程中，由动能定理得： qEd0 1 2mv 2 0，所以 d mv 2 0 2qE，令带电粒子离开 M 板的最远距离为 x， 则使初速度减为原来的1/2，x d 4； 使 M、N 间电压提高到原来的2 倍，电场强度变为原来的2 倍， x d 2；使 M、 N 间电压提高到原来的 4 倍，电场强度变为原来的4 倍， x d 4；使初速度和 M、N 间电压都减为原来的1/2，电场强度变为原 来的一半， xd 2. 【答案】BD 运用等效法处理带电体在复合场中的运动 匀强电场有许多性质与重力

9、场类似，在电场、重力场并存时，可 将电场力、重力合成新的等效重力，按照重力场中物体的运动特点， 将问题化繁为简，化难为易 如图 65 所示，在竖直平面内有一水平向右的匀强 电场，场强 E1.010 4 N/C.电场内有一半径 R2.0 m的光滑绝缘细 圆环形轨道竖直放置且固定，有一质量为m0.4 kg、带电荷量为q 3.0 10 4 C的带孔小球穿过细圆环轨道静止在位置 A.现给小球沿 切线方向一瞬时速度vA， 使小球恰好能在光滑绝缘细圆环形轨道上做 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 圆周运动，已知 g10 m/s 2、sin 37 0.6、cos 37 0.8，

10、求瞬时速度 vA的大小 图 65 【技法攻略】如图所示，小球的平衡位置在A 点，此时重力与 电场力的合力 F 与重力的夹角为 ，则 tan qE mg 3 4， 37 ，F 5mg/4 小球速度最小时的位置在过平衡位置的直径的另一端B，且 vB 0，从 B 位置到 A 位置，由动能定理有 5mg 4 2R 1 2m(v 2 Av 2 B) 代入数据得 vA10 m/s. 【答案】10 m/s (多选)如图 66 所示，在水平向右的匀强电场中， 某带电粒子从 A 点运动到 B 点，在 A 点时速度竖直向上，在B 点时 速度水平向右， 在这一运动过程中粒子只受电场力和重力，所受电场 力是重力的3倍

11、， 并且克服重力做的功为1 J， 电场力做的正功为3 J， 则下列说法中正确的是 () -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 图 66 A粒子带正电 B粒子在 A 点的动能比在 B 点多 2 J C粒子在 A 点的机械能比在 B 点少 3 J D粒子由 A 点到 B 点过程中速度最小时， 速度的方向与水平方 向的夹角为 60 【技法攻略】由于粒子从 A 点到 B 点，电场力做正功，则电 场力的方向水平向右，与电场线的方向一致，则该粒子带正电，选项 A 正确；从 A 点到 B 点，由动能定理可得：合外力做的功为31 2(J)，粒子在 A 点动能比在 B 点少 2 J，选

12、项 B 错误；从 A 点到 B 点， 由能量守恒定律可得，除重力外其他力做的功为3 J，则粒子在 A 点 机械能比在 B 点少 3 J，选项 C 正确； 设 C 点为粒子由 A 点到 B 点过程中速度最小的位置，则C 点为 等效重力场中的等效最高点，粒子在C 点的受力图如图所示，速度 vC与 F等效垂直，由图中的几何关系知速度vC的方向与水平方向的夹 角为 60 ，选项 D 正确 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 【答案】ACD 1M 和 N 是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M 带正电 1.610 10 C，下列判断正确的是 ( ) A在摩擦前 M 和 N 的内

13、部没有任何电荷 B摩擦的过程中电子从N 转移到 M CN 在摩擦后一定带负电1.610 10 C DM 在摩擦过程中失去1.610 10 个电子 【解析】M 和 N 都不带电，是指这两个物体都呈电中性，没 有“净电荷 ”(没有中和剩余电荷 )， 但内部仍有相等数量的正电荷(质 子数)和负电荷 (电子数)，故 A 错误 M 和 N 摩擦后 M 带正电荷，说 明 M 失去电子，电子从 M 转移到 N，故 B 错误根据电荷守恒定律， M 和 N 这个与外界没有电荷交换的系统原来电荷的代数和为0， 摩擦 后电荷量仍应为 0，故 C 正确电子带电荷量为1.610 19 C，摩 擦后 M 带正电荷 1.6

14、10 10 C，由于 M 带电荷量应是电子电荷量的 整数倍，所以 M 失去 10 9 个电子，故 D 错误 【答案】C 2(2010 安徽高考 )如图 1 所示，在 xOy 平面内有一个以 O 为圆 心、半径 R0.1 m 的圆， P 为圆周上的一点， O、P 两点连线与 x 轴 正方向的夹角为 .若空间存在沿 y 轴负方向的匀强电场， 场强大小 E 100 V/m，则 O、P 两点的电势差可表示为 () -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 图 1 AUOP10sin (V)B UOP 10sin (V) CUOP10cos (V) DUOP 10cos (V) 【

15、解析】根据“沿电场线方向，电势降低”可知， OP， UOP0；根据匀强电场中电势差和场强的关系UEd 可知，UOP ERsin 10sin (V)，选项 A 正确 【答案】A 3如图 2 甲所示，真空中 Ox 坐标轴上的某点有一个点电荷Q， 坐标轴上 A、B 两点的坐标分别为0.2 m 和 0.7 m在 A 点放一个带正 电的试探电荷，在B 点放一个带负电的试探电荷，A、B 两点的试探 电荷受到电场力的方向都跟x 轴正方向相同，电场力的大小 F 跟试探 电荷电荷量 q 的关系分别如图乙中直线a、b 所示下列说法正确的 是() -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 甲乙

16、 图 2 AB 点的电场强度的大小为0.25 N/C BA 点的电场强度的方向沿x 轴负方向 C点电荷 Q 是正电荷 D点电荷 Q 的位置坐标为 0.3 m 【解析】由两试探电荷受力情况可知，点电荷Q 为负电荷， 且放置于 A、B 两点之间某位置，故选项B、C 均错误；设 Q 与 A 点 之间的距离为 l，则点电荷在 A 点产生的场强EAkQ l 2F a qa 410 4 1109 N/C4 10 5 N/C，同理可得，点电荷在B 点产生的场强为EB k Q 0.5l 2 Fb qb 1104 4109 N/C0.25 105 N/C，解得 l0.1 m，所以点 电荷 Q 的位置坐标为 xQ

17、xAl(0.20.1) m0.3 m，故选项 A 错 误，D 正确 【答案】D 4如图 3 所示，有两个固定的、电量相等、电性相反的点电荷， a、b 是它们连线的中垂线上两个位置，c 是它们产生的电场中另一位 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 置，以无穷远处为电势的零点，则以下认识中正确的有() 图 3 Ab 点的电势比 a 点电势高 Bc 点电势为负值 Ca、b 两点场强相同 D将一正电荷从b 点移到 c 点电场力做负功 【解析】等量异种点电荷连线的垂直平分线是一条等势线，所 以 a 点电势与 b 点电势相等，故 A 错误 根据点电荷场强公式EkQ r 2， 运

18、用矢量合成的平行四边形定则得a、b 两点的电场强度大小不等， 方向相同， 故 C 错误正电荷从 b 点移到 c 点，沿着电场线的方向运 动，电场力做正功， D 错误沿着电场线的方向，电势越来越低，取 无穷远处电势为零，则负电荷周围的电势均为负值，故B 正确 【答案】B 5.(多选)(2013 武汉市高三调研 )如图 4 所示，在光滑绝缘的水平 桌面上有四个小球，带电荷量分别为q、Q、q、Q.四个小球构成 一个菱形， q、q 的连线与 q、Q 的连线之间的夹角为 .若此系 统处于平衡状态，则正确的关系式可能是() Acos 3 q 8Q Bcos 3 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档

19、! 值得收藏！ - q2 Q2 Csin3 Q 8q Dsin3 Q2 q2 图 4 【解析】若设 Q 与q 之间的距离为 r，则q 与q 之间的距 离为 2rcos .对其中一 q 进行受力分析如图所示， 其中 F1为另一 q 对它的库仑力， F2和 F3分别为两 Q 对它的库仑力，由对称性和库仑 定律可得 F1k q 2 2rcos 2，F2F3k Qq r 2，由矢量平行四边形中的几何 关系可得 F1 2 F2cos ，联立以上几式解得cos 3 q 8Q. -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 如果对其中一Q 进行受力分析，根据共点力的平衡知识同理可 得出结论

20、 sin 3 Q 8q . 【答案】AC 6.(多选)如图 5 所示，真空中 M、N 处放置两等量异种点电荷， a、 b、c 表示电场中的 3 条等势线， b 是 M、N 连线的中垂线，交 MN 于 O 点，a、c 关于 b 对称，点 d、e、f、g 是以 O 为圆心的圆与a、c 的交点，已知一带正电的试探电荷从d 点移动到 e 点时，试探电荷的 电势能增加，则以下判断正确的是() 图 5 AM 点处放置的是正电荷 Bd 点的电势低于 f 点的电势 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - Cd 点的场强与 f 点的场强相同 D将带正电的试探电荷沿直线由d 点移动到 f

21、点，电势能先增 大后减小 【解析】带正电的试探电荷从d 点移动到 e 点时，试探电荷的 电势能增加， 说明 e点电势高于 d 点的电势，由等量异种点电荷的电 场线分布规律结合电场线的方向跟等势面垂直，沿电场线方向电势降 低可知 M 点处放置的是负电荷， N 点处放置的是正电荷，选项A 错 误；e、f 在一条等势线上，故选项B 正确；由电场的叠加结合对称性 可判断出选项C 正确；将带正电的试探电荷沿直线由d 点移动到f 点，电场力做负功，电势能一直增大，选项D 错误 【答案】BC 7如图 6 所示，AB 是一倾角为 37 的绝缘粗糙直轨道， 滑块 与斜面间的动摩擦因数 0.30， BCD 是半径

22、为 R0.2 m 的光滑圆弧 轨道，它们相切于 B 点，C 为圆弧轨道的最低点，整个空间存在着竖 直向上的匀强电场，场强E4.0103 N/C，质量 m0.20 kg 的带电 滑块从斜面顶端由静止开始滑下 图 6 已知斜面 AB 对应的高度 h0.24 m，滑块带电荷量 q5.0 10 -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 4 C，取重力加速度 g10 m/s2，sin 37 0.60，cos 37 0.80.求： (1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端B点时的速度大小； (2)滑块滑到圆弧轨道最低点C 时对轨道的压力 【解析】(1)滑块沿斜面滑下的过程中，受到的滑动摩擦

23、力 f (mgqE)cos 37 0.96 N 设到达斜面底端时的速度为v1，根据动能定理得 (mgqE)hf h sin 37 1 2mv 2 1 解得 v12.4 m/s (2)滑块从 B 到 C，由动能定理可得： (mgqE)R(1cos 37 ) 1 2mv 2 21 2mv 2 1 当滑块经过最低点时，有 FN(mgqE)m v 2 2 R 由牛顿第三定律： FNFN 解得： FN11.36 N 【答案】(1)2.4 m/s(2)11.36 N 8.(2014 北京海淀一模 )如图 7 所示，质量 m2.010 4 kg、电荷 量 q1.010 6 C 的带正电微粒静止在空间范围足够

24、大的电场强度 为 E 的匀强电场中取g10 m/s 2. -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - 图 7 (1)求匀强电场的电场强度E 的大小和方向； (2)在 t0 时刻，电场强度大小突然变为E04.0103 N/C，方向 不变求在 t0.20 s时间内电场力做的功； (3)在 t0.20 s 时刻突然撤掉电场，求带电微粒回到出发点时的 动能 【解析】(1)因微粒静止，知其受力平衡，对其受力分析有 Eqmg E mg q 2.010410 1.0106 N/C2.0 103 N/C，方向向上 (2)在 t0 时刻，电场强度大小突然变为E04.0103 N/C，设微 粒

25、的加速度为 a， 在 t0.20 s时间内上升高度为h， 电场力做功为 W， 则 qE0mgma 解得： a10 m/s 2 h 1 2at 2 解得： h0.20 m -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ - WqE0h 解得： W8.010 4 J (3)设在 t0.20 s时刻突然撤掉电场时微粒的速度大小为v， 回到 出发点时的动能为Ek，则 vat Ekmgh1 2mv 2 解得： Ek8.010 4 J 【 答 案 】(1)2.010 3 N/C方 向 向 上(2)8.010 4 J (3)8.010 4 J -精品文档 ! 值得拥有！ - -珍贵文档 ! 值得收藏！ -