专题08+静电场(讲)-2018年高考物理二轮复习讲练测+Word版含解析
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专题08 静电场知识的运用1.(黑龙江省大庆市第一中学2016届高三第三次模拟考试理科综合试题)阴极射线示波管的聚焦电场是由电极A1、A2形成,实线为电场线,虚线为等势线,Z轴为该电场的中心轴线,P、Q、R为一个从左侧进入聚焦电场的电子运动轨迹上的三点,则()A.电极A1的电势低于电极A2的电势B.电场中Q点的电场强度小于R点的电场强度C.电子在P点处的动能大于在Q点处的动能D.电子从P至R的运动过程中,电场力对它一直做正功【参考答案】AD考点:电场强度;电场线;电势及电势能【名师点睛】要能正确根据电场线、等势线的分布情况,判断电势、电势能、电场强度、电场力做功等物理量变化情况;沿电场线电势降低,电场强度的大小与电场线的疏密有关;电场力做正功电势能减小,动能增加.2.(2016四川名校联考)离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在一定范围内的装置。
如图为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图,a、b、c、d是四根平行杆,他们与带有直流电压和叠加的射频电压相连,相当于四个电极,相对的电极带等量同种电荷,相邻的电极带等量异种电荷。
在纸面内四根杆的连线是一个正方形,A、C是ac上的任意两点,B、D是bd上的任意两点,A、C、B、D到正方形中心O的距离相等。
则A.D点的电场强度为零,电势最低B.A、B、C、D四点电场强度大小相等C.A点电势比B点电势高D.正点电荷沿直线从A经O运动到C,电势能先减小后增大【参考答案】BCD3.静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动,并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法,其工作原理如图2所示。
忽略运动中涂料微粒间的相互作用和微粒的重力。
下列说法中正确的是A.当静电喷涂机与被喷涂工件之间的距离增大时,在运动中的涂料微粒所受电场力增大B.涂料微粒的运动轨迹仅由被喷涂工件与静电喷涂机之间所接的高压电源决定C.在静电喷涂机水平向左移动的过程中,有两个带有相同电荷量的微粒先后经过被固定的工件右侧P点(相对工件的距离不变)处,先经过微粒的电势能较大D.涂料微粒在向被涂工件运动的轨迹中,在直线轨迹上电势升高最快【参考答案】D【名师解析】由于静电喷涂机与被喷涂工件之间的电压一定,当静电喷涂机与被喷涂工件之间的距离增大时,它们之间的电场强度减小,在运动中的涂料微粒所受电场力减小,选项A错误。
一、选择题1.(2017·高考江苏卷)如图所示,一圆环上均匀分布着正电荷, x轴垂直于环面且过圆心O . 下列关于x 轴上的电场强度和电势的说法中正确的是( )A .O 点的电场强度为零,电势最低B .O 点的电场强度为零,电势最高C .从O 点沿x 轴正方向,电场强度减小,电势升高D .从O 点沿x 轴正方向,电场强度增大,电势降低解析:选B.根据电场的对称性和电场的叠加原理知,O 点的电场强度为零.在x 轴上,电场强度的方向自O 点分别指向x 轴正方向和x 轴负方向,且沿电场线方向电势越来越低,所以O 点电势最高.在x 轴上离O 点无限远处的电场强度为零,故沿x 轴正方向和x 轴负方向的电场强度先增大后减小.选项B 正确.2.(多选)(2017·江苏阜宁中学月考)如图所示,平行板电容器AB 两极板水平放置,A 在上方,B 在下方,现将其和二极管串联接在电源上,已知A 和电源正极相连,二极管具有单向导电性,一带电小球沿AB 中心水平射入,打在B 极板上的N 点,小球的重力不能忽略,现通过上下移动A 板来改变两极板AB 间距(两极板仍平行),则下列说法正确的是( )A .若小球带正电,当AB 间距增大时,小球打在N 的右侧B .若小球带正电,当AB 间距减小时,小球打在N 的左侧C .若小球带负电,当AB 间距减小时,小球可能打在N 的右侧D .若小球带负电,当AB 间距增大时,小球可能打在N 的左侧解析:选BC.若小球带正电,当AB 间距增大时,由于二极管的单向导电性,平行板电容器带电量不变,AB 两极板之间电场强度不变,小球所受向下的电场力不变,向下的加速度不变,小球仍打在N 点,选项A 错误;若小球带正电,当AB 间距减小时,平行板电容器带电量增大,平行板电容器AB 两极板之间电场强度增大,小球所受向下的电场力增大,向下的加速度增大,小球打在N 的左侧,选项B 正确;若小球带负电,当AB 间距减小时,平行板电容器带电量增大,平行板电容器AB 两极板之间电场强度增大,小球所受向上的电场力增大,向下的加速度减小,小球可能打在N 的右侧,选项C 正确;若小球带负电,当AB 间距增大时,由于二极管的单向导电性,平行板电容器带电量不变,AB 两极板之间电场强度不变,小球所受向上的电场力不变,小球仍打在N 点,选项D 错误.3.(多选)(2017·山东临沂三模)如图所示,在光滑绝缘水平面上的P点正上方O 点固定了一电荷量为+Q 的正点电荷,在水平面上的N点,由静止释放一质量为m 、电荷量为-q 的负检验电荷,该检验电荷经过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( )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 .检验电荷在N 点具有的电势能为-12m v 2 解析:选BC.沿电场线方向电势降低,由正点电荷的电场分布可知N 点电势低于P 点电势,A 错误;负电荷由N 至P ,电场力做正功,电势能的减小量等于动能的增加量,又负电荷在P 点的电势能为0,故负电荷在N 点的电势能为12m v 2,N 点电势为-m v 22q,B 正确,D 错误;由点电荷的场强公式E =k Q r 2可知P 点电场强度大小是N 点的4倍,C 正确.本题选B 、C.4.(多选)(2017·高考广东卷)如图所示,光滑绝缘的水平桌面上,固定着一个带电量为+Q 的小球P ,带电量分别为-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( )A .M 与N 的距离大于LB .P 、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D .M 、N 及细杆组成的系统所受合外力为零解析:选BD.假设P 、M 和N 不在同一直线上,对M 受力分析可知M 不可能处于静止状态,所以选项B 正确;M 、N 和杆组成的系统,处于静止状态,则系统所受合力为零,故k Qq L 2=k Q ·2q (L +x )2,解得x =(2-1)L ,所以选项A 错误,D 正确;在正点电荷产生的电场中,离场源电荷越近,电势越高,故φM >φN ,所以选项C 错误.5.(2017·高考山东卷)如图,半径为R 的均匀带正电薄球壳,其上有一小孔A .已知壳内的场强处处为零;壳外空间的电场,与将球壳上的全部电荷集中于球心O 时在壳外产生的电场一样.一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能E k0沿OA 方向射出.下列关于试探电荷的动能E k 与离开球心的距离r 的关系图线,可能正确的是( )解析:选A.当试探电荷在球壳内部运动时,不受静电力作用,做匀速直线运动,故动能E k不变.当试探电荷在球壳外部运动时,根据库仑定律,试探电荷受到的库仑斥力越来越小,故试探电荷做加速度减小的加速运动,试探电荷的动能越来越大,但增大得越来越慢.选项A 正确,选项B 、C 、D 错误.6.(2017·高考山东卷)如图,场强大小为E 、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd ,水平边ab 长为s ,竖直边ad 长为h .质量均为m 、带电量分别为+q 和-q 的两粒子,由a 、c 两点先后沿ab 和cd方向以速率v 0进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中).不计重力.若两粒子轨迹恰好相切,则v 0等于( )A.s 2 2qE mhB.s 2 qE mhC.s 4 2qE mhD.s 4 qE mh 解析:选B.带电粒子在电场中做类平抛运动,根据平抛运动的规律解决问题.根据对称性,两粒子轨迹的切点位于矩形区域abcd 的中心.则在水平方向有12s =v 0t ,在竖直方向有12h =12·qE m ·t 2,解得v 0=s 2qE mh.故选项B 正确,选项A 、C 、D 错误.7.(2017·高考天津卷)如图所示,平行金属板A 、B 水平正对放置,分别带等量异号电荷.一带电微粒水平射入板间,在重力和电场力共同作用下运动,轨迹如图中虚线所示,那么( )A .若微粒带正电荷,则A 板一定带正电荷B .微粒从M 点运动到N 点电势能一定增加C .微粒从M 点运动到N 点动能一定增加D .微粒从M 点运动到N 点机械能一定增加解析:选C.根据微粒的运动轨迹分析微粒的受力情况,结合功能关系求解.A .分析微粒的运动轨迹可知,微粒的合力方向一定竖直向下,由于微粒的重力不可忽略,故微粒所受的电场力可能向下,也可能向上,故A 错误.B .微粒从M 点运动到N 点,电场力可能做正功,也可能做负功,故微粒的电势能可能减小,也可能增大,故B 错误.C .微粒从M 点运动到N 点过程中,合力做正功,故微粒的动能一定增加,C 正确.D .微粒从M 点运动到N 点的过程中,除重力之外的电场力可能做正功,也可能做负功,故机械能不一定增加,D 错误.8.平行板间有如图所示的周期性变化的电压.重力不计的带电粒子静止在平行板中央,从t =0时刻开始将其释放,运动过程无碰板情况.在下列图象中,能正确定性描述粒子运动速度图象的是( )解析:选A.0~T 2时间内粒子做初速度为零的匀加速直线运动.T 2~T 时间内做加速度恒定的匀减速直线运动,由对称性可知,在T 时速度减为零.此后周期性重复运动,故A 正确.9.(2017·太原一模)一匀强电场的电场强度E 随时间t 变化的图象如图所示,在该匀强电场中,有一个带电粒子于t =0时刻由静止释放,若带电粒子只受电场力作用,则下列说法中正确的是( )A .带电粒子只向一个方向运动B .0~2 s 内,电场力所做的功等于零C .4 s 末带电粒子回到原出发点D .2.5~4 s 内,速度的改变等于零解析:选D.由牛顿第二定律可知,带电粒子在第1 s 内的加速度a =qE 0m,为第2 s 内加速度a =2qE 0m 的12,因此先加速1 s 再减速0.5 s ,速度为零,接下来的1.5 s 将反向加速,v -t 图象如图所示,所以选项A 错;在0~2 s 内,带电粒子的初速度为零,但末速度不为零,由动能定理可知电场力所做的功不为零,选项B 错误;v -t 图象中图线与坐标轴围成的图形的面积为物体的位移,由对称性可以看出,前4 s 内的位移不为零,所以带电粒子不会回到原出发点,所以C 错误;2.5~4 s 内,v 2.5=v 4,故Δv =0,选项D 正确.二、计算题10.(2017·成都模拟)如图所示,板长L =10 cm ,板间距离d =10 cm的平行板电容器水平放置,它的左侧有与水平方向成60°角斜向右上方的匀强电场,某时刻一质量为m 、带电量为q 的小球由O 点静止释放,沿直线OA 从电容器C 的中线水平进入,最后刚好打在电容器的上极板右边缘,O 到A 的距离x =45 3 cm ,(g 取10 m/s 2)求:(1)电容器外左侧匀强电场的电场强度E 的大小;(2)小球刚进入电容器C 时的速度v 的大小;(3)电容器C 极板间的电压U .解析:(1)由于带电小球做直线运动,因此小球所受合力沿水平方向,则:Eq =mg sin 60°,解得E =23mg 3q. (2)从O 点到A 点,由动能定理得:mgx cot 60°=12m v 2-0 解得:v =3 m/s.(3)小球在电容器C 中做类平抛运动,水平方向:L =v t ①竖直方向:d 2=12at 2② a =Uq md-g ③ ①②③联立求解得U =10m q.答案:(1)23mg 3q (2)3 m/s (3)10m q11.(2017·高考安徽卷)如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C ,极板间距离为d ,上极板正中有一小孔.质量为m ,电荷量为+q的小球从小孔正上方高h 处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g ).求:(1)小球到达小孔处的速度;(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量;(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间.解析:(1)由v 2=2gh ,得v =2gh .(2)在极板间带电小球受重力和电场力作用,由牛顿运动定律知:mg -qE =ma由运动学公式知:0-v 2=2ad整理得电场强度E =mg (h +d )qd由U =Ed ,Q =CU 得,电容器所带电荷量Q =C mg (h +d )q. (3)由h =12gt 21,0=v +at 2,t =t 1+t 2 整理得t =h +d h 2h g. 答案:(1)2gh (2)mg (h +d )qd C mg (h +d )q(3)h +d h 2h g12.在金属板A 、B 间加上如图乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压,其周期为T ,现有电子以平行于金属板的速度v 0从两板中央射入(如图甲所示).已知电子的质量为m ,电荷量为e ,不计电子的重力,求:(1)若电子从t =0时刻射入,在半个周期内恰好能从A 板的边缘飞出,则电子飞出时速度的大小为多少?(2)若电子从t =0时刻射入,恰能平行于金属板飞出,则金属板至少为多长?(3)若电子恰能从两板中央平行于板飞出,电子应从哪一时刻射入?两板间距至少为多大?解析:(1)由动能定理得:e ·U 02=12m v 2-12m v 20解得v =v 20+eU 0m. (2)t =0时刻射入的电子,在垂直于极板方向上做匀加速运动,向正极板方向偏转,半个周期后电场方向反向,则继续在该方向上做匀减速运动,再经过半个周期,电场方向上的速度减到零,实际速度等于初速度v 0,平行于极板,以后继续重复这样的运动.要使电子恰能平行于金属板飞出,则在OO ′方向上至少运动一个周期,故极板长至少为L =v 0T .(3)若要使电子从极板中央平行于极板飞出,则电子在电场方向上应先加速、再减速,反向加速再减速,每段时间相同,一个周期后恰好回到OO ′线.可见应在t =T 4+k ·T 2(k =0,1,2,…)时射入. 极板间距离要求满足在加速、减速阶段电子不打到极板上.由牛顿第二定律有a =eU 0md加速阶段运动的距离s =12·eU 0md ·⎝⎛⎭⎫T 42≤d 4可解得d ≥T eU 08m故两板间距至少为T eU 08m. 答案:(1) v 20+eU 0m (2)v 0T (3)T 4+k ·T 2(k =0,1,2,…) T eU 08m。
阶段示范性金考卷(六)本卷测试内容:静电场本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共110分。
测试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题,共65分)一、选择题(本题共13小题,每小题5分,共65分。
在每小题给出的四个选项中,第2、3、4、5、8、12、13小题,只有一个选项正确;第1、6、7、9、10、11小题,有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1. 如图甲所示,在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出),O、A、B为轴上三点,放在A、B两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示,则( )A. A点的电场强度大小为2×103 N/CB. B点的电场强度大小为2×103 N/CC. 点电荷Q在A、B之间D.点电荷Q在A、O之间解析:试探电荷所受的电场力与电量的比值为场强,选项A正确B错误;若点电荷Q 在AO之间,则A、B两点场强方向相同,选项C正确D错误。
答案:AC2. 如图所示,电场中一正离子只受电场力作用从A点运动到B点。
离子在A点的速度大小为v0,速度方向与电场方向相同。
能定性反映该离子从A点到B点运动情况的速度-时间(v-t)图象是( )解析:从A到B,正离子受到的电场力方向与运动方向相同,所以该离子做加速运动;考虑到电场线越来越疏,场强越来越小,正离子受到的电场力和加速度也越来越小,该离子从A点到B点运动情况的速度-时间(v-t)图象的斜率也越来越小。
综上分析,选项C正确。
答案:C3.[2014·舟山模拟] 真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如图所示,分别标记为1、2、3、4、5,且1、5和2、4分别关于3对称。
以电场线3上的某点为圆心画一个圆,圆与各电场线的交点分别为a、b、c、d、e,则下列说法中正确的是( )A. 电场强度E a<E cB. 电势φb>φdC. 将一正电荷由a点移到d点,电场力做正功D. 将一负电荷由b点移到e点,电势能增大解析:由点电荷电场分布特点可知,以点电荷为圆心的圆上各点的电势和场强大小均相等,沿题图所示的电场方向,等势面的电势越来越低,电场线越来越密,故E a>E c,A错误;φb=φd,B错误;U ad<0,正电荷由a点移到d点时,W ad=U ad q<0,C错误;又U be>0,负电荷由b点移到e点时,W be=U be·(-q)<0,即电场力做负功,电势能增大,D正确。
阶段示范性金考卷(六)本卷测试内容:静电场本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共110分。
测试时间90分钟。
第Ⅰ卷 (选择题,共65分)一、选择题(本题共13小题,每小题5分,共65分。
在每小题给出的四个选项中,第2、3、4、5、8、12、13小题,只有一个选项正确;第1、6、7、9、10、11小题,有多个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
)1. 如图甲所示,在x轴上有一个点电荷Q(图中未画出),O、A、B为轴上三点,放在A、B两点的试探电荷受到的电场力跟试探电荷所带电荷量的关系如图乙所示,则( )A. A点的电场强度大小为2×103 N/CB. B点的电场强度大小为2×103 N/CC. 点电荷Q在A、B之间D.点电荷Q在A、O之间解析:试探电荷所受的电场力与电量的比值为场强,选项A正确B错误;若点电荷Q在AO之间,则A、B两点场强方向相同,选项C正确D错误。
答案:AC2. 如图所示,电场中一正离子只受电场力作用从A点运动到B点。
离子在A点的速度大小为v0,速度方向与电场方向相同。
能定性反映该离子从A点到B点运动情况的速度-时间(v-t)图象是( )解析:从A到B,正离子受到的电场力方向与运动方向相同,所以该离子做加速运动;考虑到电场线越来越疏,场强越来越小,正离子受到的电场力和加速度也越来越小,该离子从A点到B点运动情况的速度-时间(v-t)图象的斜率也越来越小。
综上分析,选项C 正确。
答案:C3.[2014·舟山模拟] 真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如图所示,分别标记为1、2、3、4、5,且1、5和2、4分别关于3对称。
以电场线3上的某点为圆心画一个圆,圆与各电场线的交点分别为a、b、c、d、e,则下列说法中正确的是( )A. 电场强度E a<E cB. 电势φb>φdC. 将一正电荷由a点移到d点,电场力做正功D. 将一负电荷由b点移到e点,电势能增大解析:由点电荷电场分布特点可知,以点电荷为圆心的圆上各点的电势和场强大小均相等,沿题图所示的电场方向,等势面的电势越来越低,电场线越来越密,故E a>E c,A错误;φb=φd,B错误;U ad<0,正电荷由a点移到d点时,W ad=U ad q<0,C错误;又U be>0,负电荷由b点移到e点时,W be=U be·(-q)<0,即电场力做负功,电势能增大,D正确。
静电场考点要求专家解读物质的电结构、电荷守恒Ⅰ从历年高考试题来看,对电场知识的考查主要集中在以下几个方面:(1)多个电荷库仑力的平衡和场强叠加问题。
(2)利用电场线和等势面确定场强的大小和方向,判断电势高低、电场力变化、电场力做功和电势能的变化等。
(3)带电体在匀强电场中的平衡问题及其他变速运动的动力学问题。
(4)对平行板电容器电容决定因素的理解,解决两类有关动态变化的问题。
(5)分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题。
(6)示波管、静电除尘等在日常生活和科学技术中的应用。
静电现象的解释Ⅰ点电荷Ⅰ库仑定律Ⅱ静电场Ⅰ电场强度、点电荷的场强Ⅱ电场线Ⅰ电势能、电势Ⅰ电势差Ⅱ匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅰ带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ示波管Ⅰ常用的电容器Ⅰ电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ纵观近几年高考试题,预测2019年物理高考试题还会考:1.本章基本概念的命题频率较高,主要涉及电场的力的性质(电场、电场力)及能的性质(电势、电势能) 、平行板电容器,一般多以选择题出现.2.带电粒子在电场中的运动,是近几年高考中命题频率较高、难度较大的知识点之一,带电粒子在电场中的运动,一般涉及处理带电粒子(一般不计重力)和带电体(一般要考虑重力)在电场中的加速与偏转问题或者做匀速圆周运动等,运用的规律是把电场力、能量公式与牛顿运动定律、功能原理以及磁场等内容联系起来命题,对考生综合分析能力有较好的测试作用考向01 电场力的性质1.讲高考(1)考纲要求了解静电现象的有关解释,能利用电荷守恒定律进行相关判断;会解决库仑力参与的平衡及动力学问题;.理解电场强度的定义、意义及表示方法;熟练掌握各种电场的电场线分布,并能利用它们分析解决问题.3.会分析、计算在电场力作用下的电荷的平衡及运动问题。
(2)小球受mg、绳的拉力T和电场力F作用处于平衡状态,如图所示根据几何关系有,得m=4.0×10–4 kg【考点定位】电场强度,电场线,电势,电势能,曲线运动,带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题考查的知识点较多,应从曲线运动的特点和规律出发判断出电子的受力方向,再利用相关电场和带电粒子在电场中的运动规律解决问题。
专题 电场叠加问题一.选择题1. ( 2017 湖北天门等三市联考)如下图,一边长为 L 的立方体绝缘体上平均散布着电荷量为 Q 的电荷,在垂直于左右边且过立方体中心O 的轴线上有 a 、 b 、 c 三个点, a 和 b 、b 和 O 、O 和 c 间的距离均为 L ,在a 点处固定有一电荷量为q ( q <0) 的点电荷.已知 b 点处的场强为零,则c 点处场强的大小为 ( k 为静电力常量 )8q QA . kB . k9 L 2L 2C . kqD . k10qL 2 9L 2 【参照答案】 D2. ( 2017 北京昌平期末)对于电场强度,以下说法中正确的选项是A .由 EF E 与搁置在该点的尝试电荷所受电场力F 成正比,与电荷量 q可知,电场中某点的场强盛小q成反比B .由C .由EkQ2 可知,在以点电荷Q 为球心,以 r 为半径的球面上各点处场强盛小均同样rEUE 等于电场中随意两点间的电势差 U 与这两点间距离 d 的比值可知,匀强电场的场强盛小dD .电场中某点电场强度的方向与搁置在该点的正电荷遇到的电场力方向同样【参照答案】 BD3.(2016 ·南京模拟 ) 平均带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面 AB 上平均散布的正电荷,总电荷量为 q ,球面半径为 R ,CD 为经过半球极点与球心 O 的轴线,在轴线上有 M 、 N 两点, OM = ON = 2R. 已知 M 点的场强盛小为 E ,则 N 点的场强盛小为 ()kqkqA . 2R 2- EB . 4R 2.kqkq2-E .2+ EC 4RD 4R【参照答案】 A【名师分析】把 AB 右边半球面补齐,马上电荷量分别为+ q 、- q 的两个半球面叠加在一同, AB 在 N 点的场强相当于所带电荷量为2q 的完好的球壳在 N 点的场强盛小 E 1 减去多加的所带电荷量为-q 的半球面在 N2qk点的场强盛小 E 2, E 2 等于原电场在 M 点的场强盛小 E ,则 E N = E 1- E 2= (2R) 2- E , A 正确.4.(2016 ·江苏淮安高三期末 ) 两个绝缘固定带等量正电的点电荷,其连线的垂直均分线上有、 B 两对称A点,如下图。
纵观近几年高考试题,预测2017年物理高考试题还会与电阻测量有关的电学实验仍是2017年高考命题的热点,同进伴随对基本仪器的读数能力的考查,命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等;重视对实验操作能力的考查;实验器材的选择,包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择考向01 电学测量仪器与读数1.讲高考(1)考纲要求掌握电流表、电压表和多用表的使用方法及电流表、电压表和多用表的读数方法;掌握多用表的使用方法。
(2)命题规律与电阻测量有关的电学实验仍是2015年高考命题的热点,同进伴随对基本仪器的读数能力的考查案例1.【2016·上海卷】(6分)在“用多用表测电阻、电流和电压”的实验中(1)(多选题)用多用表测电流或电阻的过程中(A)在测量电阻时,更换倍率后必须重新进行调零(B)在测量电流时,更换量程后必须重新进行调零(C)在测量未知电阻时,必须先选择倍率最大挡进行试测(D)在测量未知电流时,必须先选择电流最大量程进行试测(2)测量时多用表指针指在如图所示位置。
若选择开关处于“10 V”挡,其读数为V;若选择开关处于“×10”挡,其读数为200 Ω(选填:“大于”,“等于”或“小于”)。
【答案】(1)AD (2)5.4;小于【解析】(1)多用电表测量电阻时,更换倍率后都必须重新进行欧姆调零,选项A 正确;测量电流前需要进行机械调零,更换量程时不需要进行再次调零,选项B 错误;在测量未知电阻时,必须先用电压表测试【方法技巧】会规范使用多用电表,能正确读出多用电表的示数,是解决本题的关键,在平时实验训练过程中要多加注意规范操作和正确使用。
案例2.【2015·海南·12】某同学利用图(a )所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。
实验中使用的器材为:电池E (内阻很小)、开关1S 和2S 、电容器C (约100F μ)、电阻2R (约200k Ω)、电阻2R (1k Ω)、电压表V (量程6V )、秒表、导线若干。
2018年7月9日高中物理试卷一、单选题(共27题;共54分)1.平行板电容器的两极板A、B接于电源的两极,两极板竖直、平行正对放置,一个带正电的小球悬挂在电容器的内部,闭合电键S,电容器充电,悬线偏离竖直方向的夹角为θ,如图所示,则下列说法正确的是()A.保持电键S闭合,带正电的A板向B板靠近,则θ减小B.保持电键S闭合,带正电的A板向B板靠近,则θ不变C.电键S断开,带正电的A板向B板靠近,则θ不变D.电键S断开,带正电的A板向B板靠近,则θ增大2.三个相同金属球,原来有两个小球带电量大小相等,相互间的引力为F,用第3个不带电的小球,依次接触两个带电球后再移走,则原来两个带电小球之间的相互吸引力变为()A. B. C. D.3.ab是长为l的均匀带电细杆,P1、P2是位于ab所在直线上的两点,位置如图所示.ab上电荷产生的静电场在P1处的场强大小为E1,在P2处的场强大小为E2.则以下说法正确的是()A. 两处的电场方向相同,E1>E2B. 两处的电场方向相反,E1>E2C. 两处的电场方向相同,E1<E2D. 两处的电场方向相反,E1<E24.(2017•海南)如图,平行板电容器的两极板竖直放置并分别与电源的正负极相连,一带电小球经绝缘轻绳悬挂于两极板之间,处于静止状态.现保持右极板不动,将左极板向左缓慢移动.关于小球所受的电场力大小F和绳子的拉力大小T,下列判断正确的是()A. F逐渐减小,T逐渐减小B. F逐渐增大,T逐渐减小C. F逐渐减小,T逐渐增大D. F逐渐增大,T逐渐增大5.如图所示,有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球,从平行板电场中的P点以相同的初速度垂直于电场方向进入电场,它们分别落到A、B、C三点,则可以断定()A. 落到A点的小球带正电,落到C点的小球带负电B. 三小球在电场中运动时间相等C. 三小球到达正极板的动能关系是E KA>E KB>E KCD. 三小球在电场中运动的加速度是a A>a B>a C6.一带电粒子仅在电场力作用下从A点开始以-v。
解密08静电场2r r 4πΔΔ4πF E q Q E k r U Q kQ E d Cd S Q Q C U US C kd εε⎧⎪⎨⎪⎩⎧⎨⎩⎧⎪⎨⎪⎩⎧⎧⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎪⎧=⎪⎪⎪⎪⎪⎪=⎨⎨⎪⎪⎪⎪===⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎧==⎨=正、负电荷电荷点电荷元电荷电荷守恒定律定律库仑定律静电感应静电场中的导体静电平衡静电屏蔽大小电势能电场力做功与电势能变化的关系电场线静公式:电场描述电场强度点电荷:平行板电容器:电势电势差等势面定义式:电容平行板电容器:⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩加速带电粒子在电场中的运动偏转考点1 库仑定律一、点电荷1.点电荷是一种理想化的物理模型。
当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。
2.电荷量、元电荷、点电荷和检验电荷的区别(1)电荷量是物体带电荷的多少,电荷量只能是元电荷的整数倍。
(2)元电荷是是最小的电荷量,不是电子也不是质子。
(3)点电荷要求带电体的线度远小于研究范围的空间尺度,对电荷量无限制。
(4)检验电荷是用来研究电场性质的电荷,要求放入电场后对电场产生的影响可以忽略不计,故应为带电荷量足够小的点电荷。
二、库仑定律1.内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
2.公式:F =122kq q r,其中比例系数k 为静电力常量,k =9.0×109 N·m 2/C 2 3.适用情况(1)带电体的线度相对研究范围的空间尺度足够小,可视为点电荷。
(2)电荷量分布均匀的球形带电体,r 为球心到点电荷或球心到球心的距离。
★特别提示: (1)库仑定律公式F =122kq q r ,q 1、q 2是能被视为点电荷的带电体的电荷量,当r →0时,带电体不能再被视为点电荷,故而不能单从数学角度认为有r →0,则F →∞,还要兼顾公式的实际物理意义。
2018年高考物理二轮复习讲练测(练案)专题18 电学实验1.【2017·天津卷】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。
其中电流表A1的内阻r1=1.0 kΩ,电阻R1=9.0 kΩ,为了方便读数和作图,给电池串联一个R0=3.0 Ω的电阻。
①按图示电路进行连接后,发现、和三条导线中,混进了一条内部断开的导线。
为了确定哪一条导线内部是断开的,将电建S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、间电压,读数不为零,再测量、间电压,若读数不为零,则一定是________导线断开;若读数为零,则一定是___________导线断开。
②排除故障后,该小组顺利完成实验。
通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据,作出图象如右图。
由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V,内阻r=__________Ω。
2.【2017·新课标Ⅱ卷】(9分)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA,内阻大约为2 500 Ω)的内阻。
可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω,另一个阻值为2 000 Ω);电阻箱R z(最大阻值为99 999.9 Ω);电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1和S2。
C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线。
(2)完成下列填空:①R1的阻值为Ω(填“20”或“2 000”)。
②为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的端(填“左”或“右”)对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近。
③将电阻箱R z的阻值置于2 500.0 Ω,接通S1。
将R1的滑片置于适当位置,再反复调节R2的滑片D的位置。
最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势(填“相等”或“不相等”)。
④将电阻箱R z和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将R z的阻值置于2 601.0 Ω时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变。
纵观近几年高考试题,预测2018年物理高考试题还会考:1.本章基本概念的命题频率较高,主要涉及电场的力的性质(电场、电场力)及能的性质(电势、电势能) 、平行板电容器,一般多以选择题出现.2.带电粒子在电场中的运动,是近几年高考中命题频率较高、难度较大的知识点之一,带电粒子在电场中的运动,一般涉及处理带电粒子(一般不计重力)和带电体(一般要考虑重力)在电场中的加速与偏转问题或者做匀速圆周运动等,运用的规律是把电场力、能量公式与牛顿运动定律、功能原理以及磁场等内容联系起来命题,对考生综合分析能力有较好的测试作用考向01 电场力的性质1.讲高考(1)考纲要求了解静电现象的有关解释,能利用电荷守恒定律进行相关判断;会解决库仑力参与的平衡及动力学问题;.理解电场强度的定义、意义及表示方法;熟练掌握各种电场的电场线分布,并能利用它们分析解决问题.3.会分析、计算在电场力作用下的电荷的平衡及运动问题。
(2)命题规律多个电荷库仑力的平衡和场强叠加问题;利用电场线确定场强的大小和方向。
案例1.【2017·天津卷】(多选)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。
设电子在A、B两点的加速度大小分别为a A、a B,电势能分别为E p A、E p B。
下列说法正确的是:()A.电子一定从A向B运动B.若a A>a B,则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有E p A<E p BD.B点电势可能高于A点电势【答案】BC【考点定位】电场强度,电场线,电势,电势能,曲线运动,带电粒子在电场中的运动【名师点睛】本题考查的知识点较多,应从曲线运动的特点和规律出发判断出电子的受力方向,再利用相关电场和带电粒子在电场中的运动规律解决问题。
案例2.【2017·北京卷】(16分)如图所示,长l=1 m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°。
已知小球所带电荷量q=1.0×10–6C,匀强电场的场强E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。
求:(1)小球所受电场力F的大小。
(2)小球的质量m。
(3)将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小。
【答案】(1)3.0×10–3 N (2)4.0×10–4 kg (3)2.0m/s【考点定位】电场强度与电场力、物体的平衡、动能定理【名师点睛】本题力电综合问题,但电场力与对小球施加水平向右的恒力F 作用效果相同,因此可以用相关的力学知识来解答。
案例3. 【2016·浙江卷】(多选)如图所示,把A 、B 两个相同的导电小球分别用长为0.10 m 的绝缘细线悬挂于O A 和O B 两点。
用丝绸摩擦过的玻璃棒与A 球接触,棒移开后将悬点O B 移到O A 点固定。
两球接触后分开,平衡时距离为0.12 m 。
已测得每个小球质量是-48.010kg ⨯,带电小球可视为点电荷,重力加速度210m /s g =,静电力常量9229.010N m /C k =⨯⋅,则: ( )A .两球所带电荷量相等B .A 球所受的静电力为1.0×10-2 NC .B 球所带的电荷量为810C -D .A 、B 两球连线中点处的电场强度为0 【答案】ACD【考点定位】物体的平衡;库仑定律;电场强度【名师点睛】此题是关于共点力的平衡及库仑定律的应用问题,是我们平时经常接触到的题目略作改编而成的新试题,只要平时对基础题目理解到位,有一定的基础知识就能解答;所以建议我们的同学平时学习要扎扎实实的做好常规题。
2.讲基础(1)点电荷及库仑定律①点电荷:是一种理想化的物理模型;当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷. ②库仑定律: 内容: 公式:221rq q kF = ;做静电力常量k =9.0×109 N •m2/C2. 适用条件:真空中;点电荷。
(2)电场强度①物理意义:表示电场的强弱和方向. ②定义: ③定义式:qF E =④电场强度是矢量,正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向,电场强度的叠加遵从平行四边形定则. (3)电场线 ①定义:为了直观形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向,在电场中画出一系列的曲线,使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向,曲线的疏密表示电场强度的大小. ②特点:电场线从正电荷或无限远处出发,终止于负电荷或无限远处; 电场线在电场中不相交;在同一电场里,电场线越密的地方场强越大;)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向;沿电场线方向电势逐渐降低;电场线和等势面在相交处互相垂直.③几种典型电场的电场线:3.讲典例案例1.如图所示,P点固定一个带正电荷的小球,光滑杆上套有一个带负电的质量为m的小环(可视为点电荷),A、P在同一水平面上,且相互为L,当环从A位置静止开始下滑到C位置时速度恰好为零,B点是AC的中点,已知AC间的距离为h,则()A. 在CB. 从A到C,小环的机械能先增大后减少C. 从A到B和从B到C,小环克服库仑力做的功,后者较大D. 从A到C,小环克服库仑力做功的功率一直增大【答案】C【趁热打铁】如图所示,光滑绝缘水平面上固定着A、B、C三个带电小球,它们的质量均为m,间距均为r,A 带电量Q A=10q,B带电量Q B=q,若小球C上加一个水平向右的恒力,欲使A、B、C始终保持r的间距运动,求:(1)C 球的电性和电量Q C ; (2)水平力F 的大小。
【答案】(1)C 球带负电 Q C =403q (2)F=70k 22q r【解析】(1)对A 、B 、C 系统研究得: 3Fa m=A 球受到B 球库仑斥力F 1和C 球库仑力F 2后,要产生水平向右加速度,故F 2必为引力,C 球带负电。
对AB 两球有 ()22222C AB AC B A BQ Q Q Q Q Q Q Q kk k k r r r r mm-+=联立可得: 403C Q q =(2)对整体和A 有()2223C AB A Q Q Q Q kk r r F mm-=2270q F k r=案例2.一对正、负电子可形成一种寿命比较短的称为“电子偶素”的新粒子。
电子偶素中的正电子与负电子都以速率v 绕它们连线的中点做圆周运动。
假定玻尔关于氢原子的理论可用于电子偶素,电子的质量m 、速率v 和正、负电子间的距离r 的乘积也满足量子化条件,即 2n n hmv r nπ=,式中n 称为量子数,可取整数值1、2、3、⋯,h 为普朗克常量。
已知静电力常量为k ,电子质量为m 、电荷量为e ,当它们之间的距离为r 时,电子偶素的电势能2p ke E r=-,则关于电子偶素处在基态时的能量,下列说法中正确的是 ( )A.2242k e mhπ B.2222k e mhπ C. 2242k e mhπ-D. 2222k e mhπ-【答案】C【趁热打铁】质量都是m的两个完全相同、带等量异种电荷的小球A、B分别用长l的绝缘细线悬挂在同一水平面上相距为2l的M、N两点,平衡时小球A、B的位置如图甲所示,线与竖直方向夹角α=30°,当外加水平向左的匀强电场时,两小球平衡位置如图乙所示,线与竖直方向夹角也为α=30°,求:(1)A、B小球电性及所带电荷量Q;(2)外加匀强电场的场强E.【答案】(1)A带正电,B带负电,(2)【解析】(1)由图乙用假设法可判定A球带正电,B球带负电,否则A球、B球均不能处于平衡状态。
由图甲得两小球相距d=2l-2l sin30°=l4.讲方法(1)电场叠加问题的求解方法求解电场强度问题时,应分清所叙述的场强是合场强,还是分场强,若求分场强,要注意选择适当的公式进行计算,求合场强时,应先求出分场强,然后再根据矢量的合成法则(平行四边形定则)进行求解。
求解合场强的一般思路:①确定要分析计算的位置;②分析该处存在几个分电场,先计算出各个分电场电场强度的大小,判断其方向;③利用平行四边形定则作出矢量图,根据矢量图求解。
(2)等量点电荷的电场线比较为零(3根据电场线的定义,一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合,只有同时满足以下三个条件时,两者才会重合。
①电场线为直线;②电荷初速度为零,或速度方向与电场线平行;③电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行。
!(3)带电体的力电综合问题的分析方法电场力虽然从本质上有别于力学中的重力、弹力、摩擦力,但产生的效果服从于牛顿力学中的所有规律,因此,有关电场力作用下带电体的运动问题,应根据力学解题思路去分析。
静电力(还受其他力)作用下带电体可以做匀变速直线、类平抛、圆周等诸多形式的运动,解决问题所涉及到的规律方法有牛顿运动定律、功能关系、力的平衡等,在高考中占有较重要的地位.①带电体的力电综合问题的分析基本思路:②电场线的疏密反映场的强弱,熟悉几种典型的电场线的分布及特点,借助电场线的分布情况能正确对电荷的受力和运动情况分析.5.讲易错【题目】如图所示在光滑、绝缘的水平面上,沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C(可视为质点).若它们恰能处于平衡状态.那么这三个小球所带的电荷量及电性的关系,下面的情况可能的是()A. 3、-2、6B. -9、4、-36C. -3、2、8D. 4、9、36【答案】【正解】 B【错因】三个电荷的自平衡问题,从力的方向角度满足“两同夹异”,从力的大小角度满足“两大夹小”。
考向02 电场能的性质1.讲高考(1)考纲要求掌握电势、电势能、电势差的概念,理解电场力做功的特点;会判断电场中电势的高低、电势能的变化;会计算电场力做功及分析电场中的功能关系.(2)命题规律利用电场线和等势面确定场强的大小和方向,判断电势高低、电场力做功和电势能的变化等.案例1.【2017·新课标Ⅲ卷】(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。
下列说法正确的是:()A.电场强度的大小为2.5 V/cmB.坐标原点处的电势为1 VC.电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD.电子从b点运动到c点,电场力做功为9 eV【答案】ABD【考点定位】匀强电场中电场强度与电势差的关系、电势、电势能【名师点睛】在匀强电场中沿同一方向线段的长度与线段两端的电势差成正比;在匀强电场中电场线平行且均匀分布,故等势面平行且均匀分布。