2013年全国各地高考物理试题分类汇编 电学实验

1【2013上海高考】．(8分)如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移。

保持水平槽口距底板高度h ＝0.420m 不变。

改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v 0、飞行时间t 和水平位移d ，记录在表中。

(1)由表中数据可知，在h 一定时，小球水平位移d 与其初速度v 0成＿＿＿＿关系，与＿＿＿＿无关。

v 0(m/s) 0.741 1.034 1.3181.584 t (ms) 292.7 293.0 292.8 292.9 d (cm)21.730.338.646.4(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值220.420=289.8ms 10h t g ⨯==理发现理论值与测量值之差约为3ms 。

经检查，实验及测量无误，其原因是＿＿＿＿。

(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竞发现测量值t ′依然大于自己得到的理论值t '理，但二者之差在3－7ms 之间，且初速度越大差值越小。

对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是＿＿＿＿。

1答案.（1）正比 飞行时间t（2）计算时重力加速度取值（10m/s 2）大于实际值（3）小球直径过大、小球飞过光电门需要时间（或光电门安装在斜槽端口的内侧了）2(2013北京高考).在实验操作前应该对实验进行适当的思考和分析。

研究平抛运动的实验装置示意如图。

小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出。

改变水平板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。

某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在如图1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。

若三次实验中，小球从抛出点到落点的水平位移依次是x 1，x 2，x 3，机械能的变化量依次为△E 1，△E 2，△E 3，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是A ．x 2- x 1= x 3- x 2,, △E 1=△E 2=△E 3B ．x 2- x 1>x 3- x 2,, △E 1=△E 2=△E 3C ．x 2- x 1>x 3- x 2,, △E 1<△E 2<△E 3D ．x 2- x 1< x 3- x 2,, △E 1<△E 2<△E 3 答案：B解析：1、做平抛运动的物体只受重力的作用，故运动过程中机械能守恒，所以3次实验中小球到达1、2、3挡板处时的机械能都是相等的，都等于小球离开水平桌面时的机械能，故以离开水平桌面时为初始位置则有每一次机械能的变化量，而离开桌面前的机械能变化量（机械能的损失量）也都相同，所以选项被排除；2、竖直方向上小球做自由落体运动，竖直速度越来越大，通过相同的竖直高度所用时间越来斜槽轨道 光电门传感器小球 碰撞传感器越短；而水平方向上小球做匀速直线运动，其水平速度不变，故通过相同高度的过程中的水平位移越来越小。

新课标123(8分)某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×lk”挡内部电路的总电阻。

使用的器材有：多用电表电压表：量程5V，内阻十几千欧滑动变阻器：最大阻值5kΩ导线若干。

回答下列问题：(”将多用电表挡位调到电阻“×lk”挡．再将红表笔和黑表笔，调零点。

(2)将图(a)中多用电表的红表笔和(填“l”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。

（3）将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图（b）所示，这时电压表的示数如图（c）所示。

多用电表和电压表的读数分别为kΩ和V(4)调节滑动变阻器的滑片．使其接入电路的阻值为零，此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4 .00V。

从测量数据可知，电压表的内阻为kΩ。

(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。

根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为v，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为kΩ。

新课标二23.（7分）某同学用量程为I mA、内阻为120Ω 的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为Iv和1A的多用电表。

图中R1和R2为定值电阻，S为开关。

回答下列问题:(1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线。

（2）开关S闭合时，多用电表用于测量(填“电流”、“电压，或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量(填“电流”、“电压”或“电阻”)。

（3）表笔A应为色(填“红”或“黑”)。

（４）定值电阻的阻值Ｒ１＝Ω，Ｒ２＝Ω。

（结果取３位有效数字）北京21．（18分）某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。

（1）现有电源（4V，内阻可不计），滑动变阻器（0~50Ω，额定电流2A），开关和导线若干，以及下列电表A.电流表(0~3A，内阻约0.025Ω)B.电流表(0~0.6A，内阻约0.125Ω)C.电压表(0~3V，内阻约3kΩ)D.电压表(0~15V，内阻约15kΩ)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用，电压表应选用 _(选填器材前的字母)；实验电路应采用图1中的（选填“甲”或“乙”）（2）图2是测最Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线.请请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图2中实物间的连线.（3）接通开关，改变滑动变阻器画片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。

2013年高考物理模拟新题精选分类解析〔第7期〕专题13 电学实验1. (10分) 〔2013年3月湖北省黄冈市质检〕二极管是一种半导体元件，电路符号为，其特点是具有单向导电性。

某实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进展测绘探究。

据了解,该二极管允许通过的最大电流为50mA。

(1)该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先用多用电表的电阻挡来判断它的正负极:当将红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时,发现指针的偏角比拟小，当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，由此可判断_______ (填“左〞或“右〞)端为二极管的正极`。

(2) 实验探究中他们可选器材如下：A. 直流电源(电动势3V,内阻不计),B. 滑动变阻器(O〜20Ω);C. 电压表(量程15V、内阻约80KΩ);D. 电压表(置程3V、内阻约30KΩ)E. 电流表(量程O.6A、内阻约1Ω);F. 电流表(量程50mA、内阻约50Ω);G. 待测二极管；H. 导线、开关。

为了提高测量精度，电压表应选用_______，电流表应选用_______。

〔填序号字母〕(3) 实验中测量数据如下表,请在坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线.(4) 同学们将该二极管与阻值为100Ω的定值电阻串联后接到电压恒为3V的电源两端，如此二极管导通时定值电阻的功率为_______W。

2〔7分〕〔2013年3月山东省烟台市诊断〕现有一种特殊的电池，它的电动势E为9V左右，内阻r 大约为40Ω，为了测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进展实验，图中电压表的量程为6V，内阻为2kΩ，R1为电阻箱，阻值范围0～999Ω，R0为定值电阻．①实验室备有以下几种定值电阻R0A．10ΩB．100ΩC．200ΩD．2000Ω为使实验能顺利进展应选哪一种？答。

〔填字母序号〕②该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S调整电阻箱的阻值，读取电压表的示数，记录多组数据，作出了如图乙所示的图线．如此根据图线可求得该电池的电动势E为V，内阻r为____Ω．3.〔10分〕〔2013辽宁省五校协作体模拟〕在做测量电源电动势E和内阻r的实验时，提供的器材是：待测电源一个，内阻为RV的电压表一个〔量程大于电源的电动势〕，电阻箱一个，开关一个，导线假设干。

5(2013重庆卷)．如题5图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a 和b ，内有带电量为q 的某种自由运动电荷。

导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B 。

当通以从左到右的稳恒电流I 时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U ，且上表面的电势比下表面的低。

由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为A ．aU q IB ，负 B ．aU q IB，正 C ．bU q IB ，负 D ．bUq IB，正 答案:C21【2013广东高考】．如图9，两个初速度大小相同的同种离子a 和b ，从O 点沿垂直磁场方向进人匀强磁场，最后打到屏P 上。

不计重力。

下列说法正确的有 A ．a 、b 均带正电B ．a 在磁场中飞行的时间比b 的短C ．a 在磁场中飞行的路程比b 的短D ．a 在P 上的落点与O 点的距离比b 的近 答案：AD13【2013上海高考】．如图，足够长的直线ab 靠近通电螺线管，与螺线管平行。

用磁传感器测量ab 上各点的磁感应强度B ，在计算机屏幕上显示的大致图像是答案：C15【2013江苏高考】. (16 分)在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制. 如题15-1 图所示的xOy 平面处于匀强电场和匀强磁场中,电场强度E 和磁感应强度B 随时间t 作周期性变化的图象如题15-2 图所示. x 轴正方向为E 的正方向,垂直纸面向里为B 的正方向. 在坐标原点O 有一粒子P,其质量和电荷量分别为m 和+q. 不计重力. 在t =2T时刻释放P,它恰能沿一定轨道做往复运动. (1)求 P 在磁场中运动时速度的大小 v 0; (2)求B 0 应满足的关系; (3)在t 0(0<t 0 <2T)时刻释放P,求P 速度为零时的坐标.答案：26【2013上海高考】．(3分)演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈，微电流传感器，DIS等组成)如图所示。

2(2013四川卷)．用220V 的正弦交流电通过想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110V ，通过负载的电流图像如图所示，则A ．变压器输入功率约为3 9WB ．输出电压的最大值是110V ．变压器原、副线圈匝比是1：2 D ．负载电流的函表达式=005(100π+2)A 答案：A8【2013江苏高考】 如图所示,想变压器原线圈接有交流电,当副线圈上的滑片P 处于图示位置时,灯泡L 能发光 要使灯泡变亮,可以采取的方法有 ((BA))增向大下交滑流动电P 的电压 ()增大交流电的频率 (D)减小电容器 的电容 答案：B3(2013海南卷)．通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1电阻两端电压的有效值为A ．12VB ．410V．15V D ．85V 答案：B16【2013广东高考】如图5，想变压器原、副线圈匝比1：2=21, 错误！未定义书签。

和错误！未定义书签。

均为想电表，灯泡电阻R1=6Ω,AB端电压12100π（V）下列说法正确的是1=2A.电流频率为100HzB.错误！未定义书签。

的读为24VC.错误！未定义书签。

的读为05AD.变压器输入功率为6W答案：D17（2013山东综）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，错误！未定义书签。

为交流电流表。

线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变的图像如图乙所示，以下判断正确的是A．电流表的示为10AB线圈转动的角速度为50πrd/001时线圈平面与磁场方向平行D．002时电阻R中电流的方向自右向左答案：A15（2013福建卷综如图,实验室一台手摇交流发电机,内阻r=10Ω,外接R=90Ω的电阻。

闭合开关S，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势()e t V π=，则A 该交变电流的频率为10HzB 该电动势的有效值为 外接电阻R 所消耗的电功率为10WD 电路中想交流电流表错误！未定义书签。

小升初 中高考 高二会考 艺考生文化课 一对一辅导 /wxxlhjy QQ:157171090 1 2013年高考物理模 拟新题精选分类解析（第5期）
专题13 电学实验
1.（2013年1月山西晋中市质检）市场上有一种在蚊帐内使用的小型直流电动机电风扇，某物理研究性学习小组想测量电风扇正常运行时的机械功率，于是找到了一台这样的电风扇并从铭牌上读出了额定电压U ，但其他字迹不清楚。

该小组成员取出电池，并从电风扇连接的电池的正、负两极各接出一条引线，提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器（阻值较小），备用电池若干节，开关、若干导线、固定电池的电池盒。

（1）测量时，选择的电路图比较合理的是 图（填写“甲”或“乙”）
（2）该小组进行了如下实验步骤，请补写步骤③的实验操作过程。

①按事先设计的电路连接各元件，并将滑动变阻器的滑动片移动到最左端。

②合上开关，将滑动片从最左端开始缓慢向右移动，使电压表和电流表都有明显的示数，但电风扇并未转动，读出电压表和电流表的示数分别为U 0、I 0。

③ 。

④用测得的物理量表示电动机M 正常运转时输出的机械功率P 输出= 。

（3）该小组同学找了甲、乙两个不同规格的电风扇继续进行测量，用伏安法分别测出甲、乙两个电风扇的伏安特性曲线如图丙所示。

若他们将甲、乙两个电风扇串联接在6V 的恒定电源两端，则甲的实际功率为 W ，乙的实际功率为 W 。

答案：（1）甲（2）③移动滑动变阻器的滑动片，当电压表的示数达到U 时，此时电风扇正
常工作，记下此时电压表的示数U 和电流表的示数I 。

④IU-200
I U I （3）1.4
2.8。

3(2013重庆卷)．如题3图所示，高速运动的α粒子被位于O点的重原子核散射，实线表示α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A．α粒子在M点的速率比在Q点的大B．三点中，α粒子在N点的电势能最大．在重核产生的电场中，M点的电势比Q点的低D．α粒子从M点运动到Q点，电场力对它做的总功为负功答案B圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出, 3【2013江苏高考】下列选项中的各14且电荷均匀分布,各1圆环间彼此绝缘坐标原点O 处电场强度最大的是4答案：B6【2013江苏高考】将一电荷量为+Q 的小球放在不带电的金属球附近,所形成的电场线分布如图所示,金属球表面的电势处处相等、b 为电场中的两点,则(A) 点的电场强度比b 点的大(B) 点的电势比b 点的高()检验电荷-q 在点的电势能比在b 点的大(D)将检验电荷-q 从点移到b 点的过程中,电场力做负功答案：ABD15【2013广东高考】喷墨打印机的简模型如图4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A向负极板偏转B电势能逐渐增大运动轨迹是抛物线D运动轨迹与带电量无关答案：10【2013上海高考】．两异种点电荷电场中的部分等势面如图所示，已知A点电势高于B点电势。

若位于、b处点电荷的电荷量大小分别为q和q b，则(A)处为正电荷，q＜q b(B)处为正电荷，q＞q b()处为负电荷，q＜q b(D)处为负电荷，q＞qb答案：B32【2013上海高考】．(12分)半径为R，均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场；场强大小沿半径分布如图图4所示，图中E 0已知，E －r 曲线下O －R 部分的面积等于R －2R 部分的面积。

(1)写出E －r 曲线下面积的单位；(2)己知带电球在r ≥R 处的场强E ＝Q ／r 2，式中为静电力常量，该均匀带电球所带的电荷量Q 为多大?(3)求球心与球表面间的电势差△U ；(4)质量为，电荷量为q 的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R 处?27．（1）V （伏特）（2）02Q E k R = 20E R Q k= （3）01""2U S E R ∆== （4）由动能定2001122mv q U q E R =∆= 15（2013全国新课标I ）、如图，一半径为R 的圆盘上均匀分布着电荷量为Q 的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c 的轴线上有、b 、d 三个点，和b 、b 和c 、c 和d间的距离均为R ，在点处有一电荷量为q 的固定点电荷。

I 单元 电场I1 电场的力的性质3．I1[2013·江苏卷] 下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各14 圆环间彼此绝缘．坐标原点O 处电场强度最大的是( )A B C D3．B [解析] 设每个14圆环产生的电场的场强大小为E ，则图A 产生的电场的场强如图甲所示；图B 中两个14圆环各自产生的电场如图乙所示，合场强的大小为2E ；图C 中第一、三象限产生的电场的场强大小相等，方向相反，合场强为0，整个34圆环产生的电场就相当于第二象限的14圆环产生的电场，如图丙所示； 图D 中产生的电场的合场强为零，故选项B 正确．15．I1 [2013·新课标全国卷Ⅰ] 如图，一半径为R 的圆盘上均匀分布着电荷量为Q 的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c 的轴线上有a 、b 、d 三个点，a 和b 、b 和c 、c 和d 间的距离均为R ，在a 点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷．已知b 点处的场强为零，则d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)( )A ．k 3q R 2B ．k 10q 9R 2C ．k Q ＋q R 2D ．k 9Q ＋q 9R 215．B [解析] 考查真空中点电荷的场强公式及场强的叠加．由题意，b 点处的场强为零说明点电荷q 和圆盘在b 点产生的场强等大反向，即圆盘在距离为R 的b 点产生的场强为E Q ＝kq R 2，故圆盘在距离为R 的d 点产生的场强也为E Q ＝kq R 2，点电荷q 在d 点产生的场强E q ＝kq（3R ）2，方向与圆盘在d 点产生的场强方向相同，d 点的合场强为二者之和，即E 合＝kq R 2＋kq （3R ）2＝10kq 9R 2，B 正确．6．I1、I2[2013·江苏卷] 将一电荷量为＋Q 的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等．a 、b 为电场中的两点，则( )A ．a 点的电场强度比b 点的大B ．a 点的电势比b 点的高C ．检验电荷－q 在a 点的电势能比在b 点的大D ．将检验电荷－q 从a 点移到b 点的过程中，电场力做负功6．ABD [解析] 在电场中电场线越密的地方电场越强，故选项A 正确；电场线总是指向电势降低的方向，故选项B 正确；在电场中移动电荷时，负电荷顺着电场线移动时，电场力做负功，电势能增加，故选项C 错误，选项D 正确.6.I1、I2、I4[2013·天津卷] 两个带等量正电的点电荷，固定在图中P 、Q 两点，MN 为PQ 连线的中垂线，交PQ 于O 点，A 为MN 上的一点．一带负电的试探电荷q ，从A 点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则( )A ．q 由A 向O 的运动是匀加速直线运动B ．q 由A 向O 运动的过程电势能逐渐减小C ．q 运动到O 点时的动能最大D ．q 运动到O 点时电势能为零6．BC [解析] 由等量正电荷形成的电场的规律可知，试探电荷q 从A 到O 的运动过程中，所受的力发生变化，方向指向O 点，试探电荷做变加速直线运动，A 错误；力的方向与速度的方向一致，电场力做正功，电势能逐渐减小，B 正确；合外力做正功，动能增加，C 正确；将电荷从O 点移到无穷远处，要克服电场力做功，电势能增加，最后电势能变为零，所以电荷在O 点时电势能为负值，D 错误．I2 电场的能的性质10．[2013·辽宁省五校协作体联考] 在光滑绝缘水平面的P 点正上方O 点固定一个电荷量为＋Q 的点电荷，在水平面上的N 点，由静止释放质量为m 、电荷量为－q 的负试探电荷，该试探电荷经过P 点时速度为v ，图中θ＝60°，规定电场中P 点的电势为零．则在＋Q 形成的电场中( )图X11-9 A ．N 点电势高于P 点电势 B ．N 点电势为－m v 22qC ．P 点电场强度大小是N 点的4倍D ．试探电荷在N 点具有的电势能为－12m v 210．BC [解析] 根据点电荷电场的特点，N 点的电势低于P 点电势，选项A 错误；根据动能定理，有－qφ＝12m v 2，解得N 点电势为φ＝－m v 22q ，选项B 正确；由于N 点到O 点的距离是P 点到O 点距离的2倍，根据点电荷电场强度公式可知，P 点电场强度大小是N 点的4倍，选项C 正确；试探电荷在N 点具有的电势能为－qφ＝12m v 2，选项D 错误．6．I1、I2[2013·江苏卷] 将一电荷量为＋Q 的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等．a 、b 为电场中的两点，则( )A ．a 点的电场强度比b 点的大B ．a 点的电势比b 点的高C ．检验电荷－q 在a 点的电势能比在b 点的大D ．将检验电荷－q 从a 点移到b 点的过程中，电场力做负功6．ABD [解析] 在电场中电场线越密的地方电场越强，故选项A 正确；电场线总是指向电势降低的方向，故选项B 正确；在电场中移动电荷时，负电荷顺着电场线移动时，电场力做负功，电势能增加，故选项C错误，选项D正确．6．I1、I2、I4[2013·天津卷] 两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点．一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则()A．q由A向O的运动是匀加速直线运动B．q由A向O运动的过程电势能逐渐减小C．q运动到O点时的动能最大D．q运动到O点时电势能为零6．BC[解析] 由等量正电荷形成的电场的规律可知，试探电荷q从A到O的运动过程中，所受的力发生变化，方向指向O点，试探电荷做变加速直线运动，A错误；力的方向与速度的方向一致，电场力做正功，电势能逐渐减小，B正确；合外力做正功，动能增加，C正确；将电荷从O点移到无穷远处，要克服电场力做功，电势能增加，最后电势能变为零，所以电荷在O点时电势能为负值，D错误．I3电容器带电粒子在电场中的匀变速运动15．I3[2013·广东卷] 喷墨打印机的简化模型如下图所示，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()A．向负极板偏转B．电势能逐渐增大C．运动轨迹是抛物线D．运动轨迹与带电荷量无关15．C[解析] 本题考查带电粒子在电场中的类平抛运动．墨汁微滴带负电，根据电场力方向判断会向正极板方向偏转，A错误；电场力做正功，电势能逐渐减小，B错误；速度v 垂直于匀强电场的场强方向，受电场力为恒力，故墨汁微滴做类平抛运动，C 正确；在沿场强方向上的位移y ＝12at 2＝12·qE m t 2，垂直于场强方向的位移x ＝vt ，轨迹方程为y ＝qE 2mv 20x 2，即运动轨迹与带电荷量有关，D 错误．11．E2、I3、I7 [2013·天津卷]一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆筒下面有相距为d 的平行金属板M 、N ，其中M 板带正电荷，N 板带等量负电荷．质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子自M 板边缘的P 处由静止释放，经N 板的小孔S 以速度v 沿半径SO 方向射入磁场中．粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S 孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：(1)M 、N 间电场强度E 的大小； (2)圆筒的半径R ；(3)保持M 、N 间电场强度E 不变，仅将M 板向上平移23d ，粒子仍从M 板边缘的P 处由静止释放，粒子自进入圆筒至从S 孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n.11．[解析] (1)设两板间的电压为U ，由动能定理得 qU ＝12mv 2①由匀强电场中电势差与电场强度的关系得 U ＝Ed ② 联立上式可得 E ＝mv22qd ③(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系作出圆心为O′，圆半径为r.设第一次碰撞点为A ，由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从S 孔射出，因此，SA 弧所对的圆心角∠AO′S 等于π3.由几何关系得 r ＝Rtan π3④粒子运动过程中洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律，得qvB ＝m v 2r ⑤ 联立④⑤式得 R ＝3mv 3qB ⑥(3)保持M 、N 间电场强度E 不变，M 板向上平移23d 后，设板间电压为U′，则U′＝Ed3＝U 3⑦设粒子进入S 孔时的速度为v′，由①式看出 U′U ＝v′2v 2 综合⑦式可得 v ′＝3v 3⑧设粒子做圆周运动的半径为r′，则 r ′＝3mv 3qB ⑨设粒子从S 到第一次与圆筒碰撞期间的轨迹所对圆心角为θ，比较⑥⑨两式得到r′＝R ，可见θ＝π2⑩粒子须经过四个这样的圆弧才能从S 孔射出，故n ＝3○1120．I3、K2[2013·浙江卷] 在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P ＋和P 3＋，经电压为U 的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示．已知离子P ＋在磁场中转过θ＝30°后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P ＋和P 3＋( )A ．在电场中的加速度之比为1∶1B ．在磁场中运动的半径之比为3∶1C ．在磁场中转过的角度之比为1∶2D ．离开电场区域时的动能之比为1∶320．BCD [解析] 离子在电场中的加速度a ＝Uq dm ，故a 1a 2＝q 1q 2＝13，A 错误．离开电场区域时的动能E k ＝Uq ，故E k1E k2＝q 1q 2＝13，D 正确．在磁场中运动的半径r ＝mv Bq ＝mBq 2Uq m ＝1B 2Um q ，故r 1r 2＝q 2q 1＝31，B 正确．在磁场中转过的角度的正弦值sin θ＝dr ＝Bdq 2Um ，故sin θ1sin θ2＝q 1q 2＝13，因θ1＝30°，则sin θ2＝32，即θ2＝60°，所以θ1θ2＝12，C 正确．25．C5 I3[2013·全国卷] (19分)一电荷量为q(q>0)、质量为m 的带电粒子在匀强电场的作用下，在t ＝0时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图所示．不计重力．求在t ＝0到t ＝T 的时间间隔内，(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．25．[解析] 解法一：(1)带电粒子在0～T 4、T 4～T 2、T 2～3T 4、3T4～T 时间间隔内做匀变速运动，设加速度分别为a 1、a 2、a 3、a 4，由牛顿第二定律得a 1＝qE 0m ① a 2＝－2qE 0m ② a 3＝2qE 0m ③ a 4＝－qE 0m ④由此得带电粒子在0～T 时间间隔内运动的加速度－时间图像如图(a)所示，对应的速度－时间图像如图(b)所示，其中图(a)图(b)v 1＝a 1T 4＝qE 0T 4m ⑤由图(b)可知，带电粒子在t ＝0到t ＝T 时的位移为 s ＝T4v 1⑥ 由⑤⑥式得 s ＝qE 016m T 2⑦它沿初始电场正方向．(2)由图(b)可知，粒子在t ＝38T 到t ＝58T 内沿初始电场的反方向运动，总的运动时间为t 为t ＝58T －38T ＝T 4⑧ 解法二：(1)带电粒子在0～T 4、T 4～T 2、T 2～3T 4、3T4～T 时间间隔内做匀变速运动，设加速度分别为a 1、a 2、a 3、a 4，由牛顿第二定律得qE 0＝ma 1① －2qE 0＝ma 2② 2qE 0＝ma 3③ －qE 0＝ma 4④设带电粒子在t ＝T 4、t ＝T 2、t ＝3T4、t ＝T 时的速度分别为v 1、v 2、v 3、v 4，则 v 1＝a 1T 4⑤ v 2＝v 1＋a 2T4⑥ v 3＝v 2＋a 3T4⑦ v 4＝v 3＋a 4T4⑧设带电粒子在t ＝0到t ＝T 时的位移为s ，有 s ＝(v 12＋v 1＋v 22＋v 2＋v 32＋v 3＋v 42)T 4⑨ 联立以上各式可得 s ＝qE 0T 216m ⑩它沿初始电场正方向．(2)由电场的变化规律知，t ＝T4时粒子开始减速，设经过时间t 1粒子速度减为零． 0＝v 1＋a 2t 1将①②⑤代入上式，得t 1＝T 8○11 粒子从t ＝T2时开始加速，设经过时间t 2速度变为零． 0＝v 2＋a 3t 2此式与①②③⑤⑥式联立得 t 2＝T 8○12 t ＝0到t ＝T 内粒子沿初始电场反方向运动的时间t 为 t ＝(T4－t 1)＋t 2○13 将○11○12式代入○13式得 t ＝T4○14 23．I3K2[2013·安徽卷] 如图所示的平面直角坐标系xOy ，在第Ⅰ象限内有平行于y 轴的匀强电场，方向沿y 轴正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc 区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy 平面向里，正三角形边长为L ，且ab 边与y 轴平行．一质量为m 、电荷量为q 的粒子，从y 轴上的P(0，h)点，以大小为v 0的速度沿x 轴正方向射入电场，通过电场后从x 轴上的a(2h ，0)点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y 轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y 轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：(1)电场强度E 的大小；(2)粒子到达a 点时速度的大小和方向；(3)abc 区域内磁场的磁感应强度B 的最小值． 23．[解析] (1)设粒子在电场中运动的时间为t ，则有x ＝v 0t ＝2h ，y ＝12at 2＝h ， qE ＝ma ，联立以上各式可得E ＝mv 202qh .(2)粒子到达a 点时沿负y 方向的分速度为v y ＝at ＝v 0， 所以v ＝v 20＋v 2y ＝2v 0，方向指向第Ⅳ象限与x 轴正方向成45°角． (3)粒子在磁场中运动时，有qvB ＝m v 2r ，当粒子从b 点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有r ＝22L ，所以B ＝2mv 0qL . 16．I3 [2013·新课标全国卷Ⅰ] 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d 2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d3，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d2处返回 D ．在距上极板25d 处返回16．D [解析] 考查带电粒子在平行板电容器中的直线运动．设电池的电压为U ，由于前后两次平行板均与电池相连，则前后两次平行板电容器板间的电压不变．设平移下极板后粒子将在距上极板为h 处返回，对前后两次应用动能定理， mg(d ＋d 2)－qU ＝0，mg(d 2＋h)－Ud －d 3qh ＝0，联立解得h ＝2d5 ，D 正确．I4 带电粒子在电场中的非匀变速运动4．[2013·湖北省武汉市四校联考] 如图X12-4所示，竖直平面内，一带正电的小球，系于长为L 的不可伸长的轻线一端，线的另一端固定为O 点，它们处在匀强电场中，电场的方向水平向右，场强的大小为E .已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力．现先把小球拉到图中的P 1处，使轻线伸直，并与场强方向平行，然后由静止释放小球．已知小球在经过最低点的瞬间，因受线的拉力作用，其速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化，(不计空气阻力)则小球到达与P 1点等高的P 2点时线上张力T 为多少( )图X12-4 A ．mg B ．3mg C ．4mg D ．5mg4．B [解析] 小球受到的重力与电场力的合力指向右下方，与竖直方向成45°，小球从静止释放后沿合力方向做匀加速直线运动，当小球到达最低点时，绳子伸直，小球的竖直分速度减为零，水平分速度不变．设小球经过最低点时的速度为v ，其水平分速度为v x ＝v sin45°＝22v ，根据动能定理有mgL ＋F 电L ＝12m v 2，其中F 电＝mg ；小球从最低点上升到P 2位置的过程中，合外力做功为零，小球的动能变化为零，即小球在P 2位置的速度大小等于22v ，在P 2位置，小球沿水平方向的合外力提供向心力，所以T －F 电＝m ⎝⎛⎭⎫22v 2L，联立以上各式，可得T ＝3mg ，选项B 正确．24．D4、I4、I2[2013·浙江卷] (20分)“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成．偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为R A 和R B 的同心金属半球面A 和B 构成，A 、B 为电势值不等的等势面，其过球心的截面如图所示．一束电荷量为e 、质量为m 的电子以不同的动能从偏转器左端M 板正中间小孔垂直入射，进入偏转电场区域，最后到达偏转器右端的探测板N ，其中动能为E k0的电子沿等势面C 做匀速圆周运动到达N 板的正中间．忽略电场的边缘效应．(1)判断半球面A 、B 的电势高低，并说明理由； (2)求等势面C 所在处电场强度E 的大小；(3)若半球面A 、B 和等势面C 的电势分别为φA 、φB 和φC ，则到达N 板左、右边缘处的电子，经过偏转电场前、后的动能改变量ΔE k 左和ΔE k 右分别为多少？(4)比较|ΔE k 左|与|ΔE k 右|的大小，并说明理由．24．[解析] (1)电子(带负电)做圆周运动，电场力方向指向球心，电场方向从B 指向A ，B 板电势高于A 板．(2)据题意，电子在电场力作用下做圆周运动，考虑到圆轨道上的电场强度E 大小相同，有eE ＝m v 2R E k0＝12mv 2 R ＝R A ＋R B 2联立解得：E ＝2E k0eR ＝4E k0e （R A ＋R B）(3)电子运动时只有电场力做功，根据动能定理，有 ΔΕk ＝qU对到达N 板左边缘的电子，电场力做正功，动能增加，有 ΔΕk 左＝e(φB －φC )对到达N 板右边缘的电子，电场力做负功，动能减小，有 ΔΕk 右＝e(φA －φC )(4)根据电场线的特点，等势面B 与C 之间的电场强度大于C 与A 之间的电场强度，考虑到等势面间距相等，有||φB－φC>||φA－φC即||ΔΕk 左>||ΔΕk 右6．I1、I2、I4 [2013·天津卷] 两个带等量正电的点电荷，固定在图中P 、Q 两点，MN 为PQ 连线的中垂线，交PQ 于O 点，A 为MN 上的一点．一带负电的试探电荷q ，从A 点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则( )A ．q 由A 向O 的运动是匀加速直线运动B ．q 由A 向O 运动的过程电势能逐渐减小C ．q 运动到O 点时的动能最大D ．q 运动到O 点时电势能为零6．BC[解析] 由等量正电荷形成的电场的规律可知，试探电荷q从A到O的运动过程中，所受的力发生变化，方向指向O点，试探电荷做变加速直线运动，A错误；力的方向与速度的方向一致，电场力做正功，电势能逐渐减小，B正确；合外力做正功，动能增加，C正确；将电荷从O点移到无穷远处，要克服电场力做功，电势能增加，最后电势能变为零，所以电荷在O点时电势能为负值，D错误．3．I4[2013·重庆卷] 如图所示，高速运动的α粒子被位于O点的重原子核散射，实线表示α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()A．α粒子在M点的速率比在Q点的大B．三点中，α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．α粒子从M点运动到Q点，电场力对它做的总功为负功3．B[解析] 本题考查带电粒子在点电荷电场中运动时速率、电势、电势能的变化情况及做功正负的知识．把位于O点的重原子核看成点电荷，其周围的电场为由O点指向无穷远，且离O点越近，场强越大，电势越高，Q点比M点离核更远，故M点的电势比Q 点的高，C错；α粒子在运动过程中，受到重原子核的排斥作用，离重原子核越近，电势能越大，动能越小，速率越小，三点中，N点离核最近，Q点比M点离核更远，所以α粒子在M点的速率比在Q点的小，在N点的电势能最大，A错，B对；α粒子从M点到Q点，电势能减小，动能增大，电场力对它做的总功为正功，D错．I5实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线I6实验：练习使用示波器I7电场综合8．[2013·浙江省宁波效实中学期末] 如图X12-8所示，绝缘的水平桌面上方有一竖直方向的矩形区域，该区域是由三个边长均为L 的正方形区域ABFE 、BCGF 和CDHG 首尾相接组成的，且矩形的下边EH 与桌面相接．三个正方形区域中分别存在方向为竖直向下、竖直向上、竖直向上的匀强电场，其场强大小比例为1∶1∶2.现有一带正电的滑块以某一初速度从E 点射入场区，初速度方向水平向右，滑块最终恰从D 点射出场区．已知滑块在ABFE 区域所受静电力和所受重力大小相等，桌面与滑块之间的动摩擦因数为0.125，重力加速度为g ，滑块可以视作质点．求：图X12-8 (1)滑块进入CDHG 区域时的速度大小．(2)滑块在ADHE 区域运动的总时间． 8．(1)gL2 (2)4L g[解析] (1)在CDHG 区域，对滑块进行受力分析，由牛顿第二定律有2qE －mg ＝ma 3， 由题意知qE ＝mg ，在水平方向和竖直方向分别有L ＝v G t 3，L ＝12a 3t 23. 联立以上各式解得v G ＝gL2，t 3＝2L g .(2)在BCGF 区域，对滑块进行受力分析，在竖直方向 qE ＝mg ，所以不受摩擦力，做匀速直线运动， v F ＝v G ＝gL2，t 2＝t 3＝2Lg .在ABFG 区域，对滑块进行受力分析，在竖直方向 F N ＝qE ＋mg ， 在水平方向 f ＝ma 1，由滑动摩擦力定律有f ＝μF N . 由以上各式解得a 1＝14g .当滑块由E 运动到F 时，由运动学公式有v 2F －v 2E ＝2(－a 1)L ，代入解得v E ＝gL ，由运动学公式有v F ＝v E －a 1t 1. 解得t 1＝(4－22)Lg ，所以t ＝t 1＋t 2＋t 3＝4L g .11．E2、I3、I7 [2013·天津卷]一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆筒下面有相距为d 的平行金属板M 、N ，其中M 板带正电荷，N 板带等量负电荷．质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子自M 板边缘的P 处由静止释放，经N 板的小孔S 以速度v 沿半径SO 方向射入磁场中．粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S 孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：(1)M 、N 间电场强度E 的大小； (2)圆筒的半径R ；(3)保持M 、N 间电场强度E 不变，仅将M 板向上平移23d ，粒子仍从M 板边缘的P 处由静止释放，粒子自进入圆筒至从S 孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n.11．[解析] (1)设两板间的电压为U ，由动能定理得 qU ＝12mv 2①由匀强电场中电势差与电场强度的关系得 U ＝Ed ② 联立上式可得 E ＝mv22qd ③(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系作出圆心为O′，圆半径为r.设第一次碰撞点为A ，由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从S 孔射出，因此，SA 弧所对的圆心角∠AO′S 等于π3.由几何关系得 r ＝Rtan π3④粒子运动过程中洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律，得qvB ＝m v 2r ⑤ 联立④⑤式得 R ＝3mv 3qB ⑥(3)保持M 、N 间电场强度E 不变，M 板向上平移23d 后，设板间电压为U′，则U′＝Ed3＝U 3⑦设粒子进入S 孔时的速度为v′，由①式看出 U′U ＝v′2v 2 综合⑦式可得 v′＝3v 3⑧设粒子做圆周运动的半径为r′，则 r ′＝3mv 3qB ⑨设粒子从S 到第一次与圆筒碰撞期间的轨迹所对圆心角为θ，比较⑥⑨两式得到r′＝R ，可见θ＝π2⑩粒子须经过四个这样的圆弧才能从S 孔射出，故n ＝3○11 19．I7[2013·山东卷] 如图所示，在x 轴上相距为L 的两点固定两个等量异种点电荷＋Q 、－Q ，虚线是以＋Q 所在点为圆心、L2为半径的圆，a 、b 、c 、d 是圆上的四个点，其中a 、c 两点在x 轴上，b 、d 两点关于x 轴对称．下列判断正确的是( )A ．b 、d 两点处的电势相同B ．四个点中c 点处的电势最低C ．b 、d 两点处的电场强度相同D ．将一试探电荷＋q 沿圆周由a 点移至c 点，＋q 的电势能减小19．ABD [解析] b 、d 两点关于等量异种电荷的连线对称，根据等量异种电荷等势面的对称性，b 、d 两点电势相等，故A 正确．如果设无穷远处电势为零，则c 点电势为零，a 、b 、d 点电势均大于零，故B 正确．b 、d 两点的电场强度大小相等、方向不同，故C 错误．因为a 点电势大于c 点电势，所以试探电荷＋q 沿圆周由a 点移至c 点，电势能减小，故D 正确．24．I7[2013·新课标全国卷Ⅱ] 如图，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(q>0)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N a 和N b .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．24．[解析]质点所受电场力的大小为 f ＝qE ①设质点质量为m ，经过a 点和b 点时的速度大小分别为v a 和v b ，由牛顿第二定律有 f ＋N a ＝m v 2ar ② N b －f ＝m v 2br ③设质点经过a 点和b 点时的动能分别为E ka 和E kb ，有 E ka ＝12mv 2a ④ E kb ＝12mv 2b ⑤ 根据动能定理有 E kb －E ka ＝2rf ⑥ 联立①②③④⑤⑥式得 E ＝16q (N b －N a ) ⑦E ka ＝r12(N b ＋5N a ) ⑧ E kb ＝r12(5N b ＋N a ) ⑨20．I7 [2013·安徽卷] 如图所示， xOy 平面是无穷大导体的表面，该导体充满z ＜0的空间，z ＞0 的空间为真空．将电荷量为q 的点电荷置于z 轴上z ＝h 处，则在xOy 平面上会产生感应电荷．空间任意一点处的电场皆是由点电荷q 和导体表面上的感应电荷共同激发的．已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在z 轴上z ＝h2处的场强大小为(k 为静电力常量)( )A ．k 4q h 2B ．k 4q 9h 2C ．k 32q 9h 2D ．k 40q 9h 220．D [解析] 本题考查静电平衡、点电荷的电场、矢量合成等知识．导体处于静电平衡状态，内部场强为零，在z 轴上z ＝－h2处，感应电荷产生的场强大小E′与点电荷q 产生的场强大小相等、方向相反，E′＝k q （32h ）2＝k 4q 9h 2；在z 轴上z ＝h2处，感应电荷产生的场强大小也为E′，点电荷q 产生的场强大小E ＝k q （12h ）2＝k 4qh 2，E 与E ′方向相同，因此合场强E合＝E ＋E′＝k 40q 9h 2，选项D 正确．22．I15[2013·全国卷] (6分)如图，E 为直流电源，G 为灵敏电流计，A 、B 为两个圆柱形电极，P 是木板，C 、D 为两个探针，S 为开关，现用上述实验器材进行“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验．(1)木板P 上有白纸、导电纸和复写纸，最上面的应该是________纸； (2)用实线代表导线将实验器材正确连接．22．(1)导电 (2)连线如图所示[解析] 因为是用电流来模拟正负点电荷形成的电场，根据电势高低画出等势线，所以要求导电纸与接线柱导通，还要在导电纸上用灵敏电流计探针寻找等势点，这些都要求最上面一层一定是导电纸．连线要求连成两个独立的电路，即电源、导电纸和开关组成一个闭合电路，形成稳恒电流；两探针与灵敏电流计相连，组成一个检测电路．。