三年高考(2017-2019)高考物理真題分項(xiàng)匯編 專(zhuān)題09 靜電場(chǎng)(含解析)
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1、專(zhuān)題09 靜電場(chǎng) 1.(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷)最近,我國(guó)為“長(zhǎng)征九號(hào)”研制的大推力新型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)試成功,這標(biāo)志著我國(guó)重型運(yùn)載火箭的研發(fā)取得突破性進(jìn)展。若某次實(shí)驗(yàn)中該發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴射的氣體速度約為3 km/s,產(chǎn)生的推力約為4.8×106 N,則它在1 s時(shí)間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量約為 A.1.6×102 kg B.1.6×103 kg C.1.6×105 kg D.1.6×106 kg 【答案】B 【解析】設(shè)該發(fā)動(dòng)機(jī)在s時(shí)間內(nèi),噴射出的氣體質(zhì)量為,根據(jù)動(dòng)量定理,,可知,在1s內(nèi)噴射出的氣體質(zhì)量,故本題選B。 2.(2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷)靜電場(chǎng)中,一帶電粒子僅在電場(chǎng)力的作用
2、下自M點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),N為粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的另外一點(diǎn),則 A.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,粒子的速度大小可能先增大后減小 B.在M、N兩點(diǎn)間,粒子的軌跡一定與某條電場(chǎng)線(xiàn)重合 C.粒子在M點(diǎn)的電勢(shì)能不低于其在N點(diǎn)的電勢(shì)能 D.粒子在N點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線(xiàn)平行 【答案】AC 【解析】A.若電場(chǎng)中由同種電荷形成即由A點(diǎn)釋放負(fù)電荷,則先加速后減速,故A正確; B.若電場(chǎng)線(xiàn)為曲線(xiàn),粒子軌跡不與電場(chǎng)線(xiàn)重合,故B錯(cuò)誤。C.由于N點(diǎn)速度大于等于零,故N點(diǎn)動(dòng)能大于等于M點(diǎn)動(dòng)能,由能量守恒可知,N點(diǎn)電勢(shì)能小于等于M點(diǎn)電勢(shì)能,故C正確D.粒子可能做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤; 3.(2019·新
3、課標(biāo)全國(guó)Ⅲ卷)如圖,電荷量分別為q和–q(q>0)的點(diǎn)電荷固定在正方體的兩個(gè)頂點(diǎn)上,a、b是正方體的另外兩個(gè)頂點(diǎn)。則 A.a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢(shì)相等 B.a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等 C.a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同 D.將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn),電勢(shì)能增加 【答案】BC 【解析】由幾何關(guān)系, 可知b的電勢(shì)大于a的電勢(shì),故A錯(cuò)誤,把負(fù)電荷從a移到b,電勢(shì)能減少,故D錯(cuò)誤;由對(duì)稱(chēng)性和電場(chǎng)的疊加原理,可得出a、b的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小、方向都相同,故B、C正確。 4.(2019·北京卷)如圖所示,a、b兩點(diǎn)位于以負(fù)點(diǎn)電荷–Q(Q>0)為球心的球面上,c點(diǎn)在球面外,則 A.a(chǎn)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的
4、大小比b點(diǎn)大 B.b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小比c點(diǎn)小 C.a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高 D.b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低 【答案】D 【解析】由點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式確定各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小,由點(diǎn)電荷的等勢(shì)線(xiàn)是以點(diǎn)電荷為球心的球面和沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)逐漸降低確定各點(diǎn)的電勢(shì)的高低。由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式可知,a、b兩點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離相等,所以a、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等,故A錯(cuò)誤;由于c點(diǎn)到場(chǎng)源電荷的距離比b點(diǎn)的大,所以b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小比c點(diǎn)的大,故B錯(cuò)誤;由于點(diǎn)電荷的等勢(shì)線(xiàn)是以點(diǎn)電荷為球心的球面,所以a點(diǎn)與b點(diǎn)電勢(shì)相等,負(fù)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)是從無(wú)窮遠(yuǎn)處指向負(fù)點(diǎn)電荷,根據(jù)沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)逐漸降低,所以b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)低,故D正確。 5.(2019
5、·天津卷)如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,質(zhì)量為的帶電小球,以初速度v從點(diǎn)豎直向上運(yùn)動(dòng),通過(guò)點(diǎn)時(shí),速度大小為2v,方向與電場(chǎng)方向相反,則小球從運(yùn)動(dòng)到的過(guò)程 A.動(dòng)能增加 B.機(jī)械能增加 C.重力勢(shì)能增加 D.電勢(shì)能增加 【答案】B 【解析】由動(dòng)能的表達(dá)式可知帶電小球在M點(diǎn)的動(dòng)能為,在N點(diǎn)的動(dòng)能為,所以動(dòng)能的增量為,故A錯(cuò)誤;帶電小球在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向受重力做勻減速運(yùn)動(dòng),水平方向受電場(chǎng)力做勻加速運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有,可得,豎直方向的位移,水平方向的位移,因此有,對(duì)小球由動(dòng)能定理有,聯(lián)立上式可解得,,因此電場(chǎng)力做正功,機(jī)械能增加,故機(jī)械能增加,電勢(shì)能減少,故B正確D錯(cuò)
6、誤,重力做負(fù)功重力勢(shì)能增加量為,故C錯(cuò)誤。 6.(2019·江蘇卷)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向豎直向上,t=0時(shí)刻,一帶電粒子以一定初速度水平射入該電場(chǎng),電場(chǎng)力對(duì)粒子做功的功率為P,不計(jì)粒子重力,則P-t關(guān)系圖象是 【答案】A 【解析】由于帶電粒子在電場(chǎng)中類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),在電場(chǎng)力方向上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度為 ,經(jīng)過(guò)時(shí)間 ,電場(chǎng)力方向速度為,功率為,所以P與t成正比,故A正確。 7.(2019·江蘇卷)如圖所示,ABC為等邊三角形,電荷量為+q的點(diǎn)電荷固定在A點(diǎn).先將一電荷量也為+q的點(diǎn)電荷Q1從無(wú)窮遠(yuǎn)處(電勢(shì)為0)移到C點(diǎn),此過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為-W.再將Q1從C點(diǎn)沿CB移到B點(diǎn)并固定.最后
7、將一電荷量為-2q的點(diǎn)電荷Q2從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn).下列說(shuō)法正確的有 A.Q1移入之前,C點(diǎn)的電勢(shì)為 B.Q1從C點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中,所受電場(chǎng)力做的功為0 C.Q2從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)的過(guò)程中,所受電場(chǎng)力做的功為2W D.Q2在移到C點(diǎn)后的電勢(shì)能為-4W 【答案】ABD 【解析】由題意可知,C點(diǎn)的電勢(shì)為,故A正確;由于B、C兩點(diǎn)到A點(diǎn)()的距離相等,所以B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,所以從C點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為0,故B正確;由于B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,所以當(dāng)在B點(diǎn)固定后,C點(diǎn)的電勢(shì)為,所以從無(wú)窮遠(yuǎn)移到C點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為:故C錯(cuò)誤;由于C點(diǎn)的電勢(shì)為,所以電勢(shì)能為,故D正確。
8、 8.(2019·浙江選考)等量異種電荷的電場(chǎng)線(xiàn)如圖所示,下列表述正確的是 A.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)低于 b點(diǎn)的電勢(shì) B.a(chǎn)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),方向相同 C.將一負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)電場(chǎng)力做負(fù)功 D.負(fù)電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能 【答案】C 【解析】沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低,故a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì),A錯(cuò)誤;電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度大小,電場(chǎng)線(xiàn)越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,故a點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大于b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng),電場(chǎng)線(xiàn)的切線(xiàn)方向?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向,故ab兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同,B錯(cuò)誤;負(fù)電荷在低電勢(shì)處電勢(shì)能大,所以從a點(diǎn)(高電勢(shì))移動(dòng)到b點(diǎn)(低電勢(shì)),電勢(shì)能增大,電場(chǎng)力做負(fù)功,C正確D錯(cuò)誤. 9.(20
9、19·浙江選考)電荷量為4×10-6 C的小球絕緣固定在A點(diǎn),質(zhì)量為0.2 kg、電荷量為-5×10-6 C的小球用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛,靜止于B點(diǎn)。A、B間距離為30 cm,AB連線(xiàn)與豎直方向夾角為60°。靜電力常量為9.0×109 N·m2/C2,小球可視為點(diǎn)電荷。下列圖示正確的是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】?jī)汕蛑g的庫(kù)侖力為,小球B受到的重力大小為,且F與豎直方向夾角為60°,,故小球B受到的庫(kù)侖力,重力以及細(xì)線(xiàn)的拉力,組成的矢量三角形為等邊三角形,所以細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角為60°,B正確. 【點(diǎn)睛】當(dāng)三力平衡時(shí),能組成一個(gè)封閉的矢量三角形,再結(jié)合一個(gè)角為60°的等腰
10、三角形為等邊三角形即可求解。 10.(2018·江蘇卷)如圖所示,水平金屬板A、B分別與電源兩極相連,帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將B板右端向下移動(dòng)一小段距離,兩金屬板表面仍均為等勢(shì)面,則該油滴 A.仍然保持靜止 B.豎直向下運(yùn)動(dòng) C.向左下方運(yùn)動(dòng) D.向右下方運(yùn)動(dòng) 【答案】D 【解析】本題考查平行板電容器的電場(chǎng)及電荷受力運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,意在考查考生分析問(wèn)題的能力。兩極板平行時(shí)帶電粒子處于平衡狀態(tài),則重力等于電場(chǎng)力,當(dāng)下極板旋轉(zhuǎn)時(shí),板間距離增大場(chǎng)強(qiáng)減小,電場(chǎng)力小于重力;由于電場(chǎng)線(xiàn)垂直于金屬板表面,所以電荷處的電場(chǎng)線(xiàn)如圖所示,所以重力與電場(chǎng)力的合力偏向右下方,故粒子向右下方運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D
11、正確。 11.(2018·北京卷)研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,下列說(shuō)法正確的是 A.實(shí)驗(yàn)前,只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸,能使電容器帶電 B.實(shí)驗(yàn)中,只將電容器b板向上平移,靜電計(jì)指針的張角變小 C.實(shí)驗(yàn)中,只在極板間插入有機(jī)玻璃板,靜電計(jì)指針的張角變大 D.實(shí)驗(yàn)中,只增加極板帶電量,靜電計(jì)指針的張角變大,表明電容增大 【答案】A 【解析】當(dāng)用帶電玻璃棒與電容器a板接觸,由于靜電感應(yīng),從而在b板感應(yīng)出等量的異種電荷,從而使電容器帶電,故選項(xiàng)A正確;根據(jù)電容器的決定式:,將電容器b板向上平移,即正對(duì)面積S減小,則電容C減小,根據(jù)可知,電量Q不變,則電
12、壓U增大,則靜電計(jì)指針的張角變大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)電容器的決定式:,只在極板間插入有機(jī)玻璃板,則介電系數(shù)增大,則電容C增大,根據(jù)可知,電量Q不變,則電壓U減小,則靜電計(jì)指針的張角減小,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)可知,電量Q增大,則電壓U也會(huì)增大,則電容C不變,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 12.(2018·天津卷)如圖所示,實(shí)線(xiàn)表示某電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)(方向未標(biāo)出),虛線(xiàn)是一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,設(shè)M點(diǎn)和N點(diǎn)的電勢(shì)分別為,粒子在M和N時(shí)加速度大小分別為,速度大小分別為,電勢(shì)能分別為。下列判斷正確的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】將粒子的運(yùn)動(dòng)分情況討論:從M運(yùn)動(dòng)
13、到N;從N運(yùn)動(dòng)到M,根據(jù)電場(chǎng)的性質(zhì)依次判斷;電場(chǎng)線(xiàn)越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,同一個(gè)粒子受到的電場(chǎng)力越大,根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度越大,故有;若粒子從M運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),則根據(jù)帶電粒子所受電場(chǎng)力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),可知在某點(diǎn)的電場(chǎng)力方向和速度方向如圖所示,故電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,即,負(fù)電荷在低電勢(shì)處電勢(shì)能大,故; 若粒子從N運(yùn)動(dòng)到M,則根據(jù)帶電粒子所受電場(chǎng)力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),可知在某點(diǎn)的電場(chǎng)力方向和速度方向如圖所示,故電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,即,負(fù)電荷在低電勢(shì)處電勢(shì)能大,故;綜上所述,D正確。 【點(diǎn)睛】考查了帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng);本題的突破口是根據(jù)粒子
14、做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的合力指向軌跡的內(nèi)側(cè),從而判斷出電場(chǎng)力方向與速度方向的夾角關(guān)系,進(jìn)而判斷出電場(chǎng)力做功情況. 13.(2018·新課標(biāo)I卷)如圖,三個(gè)固定的帶電小球a、b和c,相互間的距離分別為ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受庫(kù)侖力的合力的方向平衡于a、b的連線(xiàn)。設(shè)小球a、b所帶電荷量的比值的絕對(duì)值為k,則 A.a(chǎn)、b的電荷同號(hào), B.a(chǎn)、b的電荷異號(hào), C.a(chǎn)、b的電荷同號(hào), D.a(chǎn)、b的電荷異號(hào), 【答案】D 【解析】對(duì)小球c所受庫(kù)侖力分析,畫(huà)出a對(duì)c的庫(kù)侖力和b對(duì)c的庫(kù)侖力,若a對(duì)c的庫(kù)侖力為排斥力,ac的電荷同號(hào),則b對(duì)c的庫(kù)侖力為吸引力,bc
15、電荷為異號(hào),ab的電荷為異號(hào);若a對(duì)c的庫(kù)侖力為引力,ac的電荷異號(hào),則b對(duì)c的庫(kù)侖力為斥力,bc電荷為同號(hào),ab的電荷為異號(hào),所以ab的電荷為異號(hào)。設(shè)ac與bc的夾角為θ,利用平行四邊形定則和幾何關(guān)系、庫(kù)侖定律可得,F(xiàn)ac=k’,F(xiàn)bc=k’,tanθ=3/4,tanθ=Fbc/Fac,ab電荷量的比值k=,聯(lián)立解得:k=64/27,選項(xiàng)D正確。 【點(diǎn)睛】此題將庫(kù)侖定律、受力分析、平行四邊形定則有機(jī)融合,難度不大。 14.(2018·全國(guó)II卷)如圖,同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點(diǎn)處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)方向與此平面平行,M為a、c連線(xiàn)的中點(diǎn),N為b、d連線(xiàn)的中點(diǎn)。一電荷量為q(q>0)的粒
16、子從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),其電勢(shì)能減小W1;若該粒子從c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),其電勢(shì)能減小W2,下列說(shuō)法正確的是 A.此勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向一定與a、b兩點(diǎn)連線(xiàn)平行 B.若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn),則電場(chǎng)力做功一定為 C.若c、d之間的距離為L(zhǎng),則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小一定為 D.若W1=W2,則a、M兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差一定等于b、N兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差 【答案】BD 【解析】利用電場(chǎng)力做功,可以找到兩點(diǎn)之間電勢(shì)差的關(guān)系,要知道中點(diǎn)電勢(shì)和兩端點(diǎn)電勢(shì)之間的關(guān)系。選項(xiàng)根據(jù)題意無(wú)法判斷,故A項(xiàng)錯(cuò)誤。由于電場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng),M為a、c連線(xiàn)的中點(diǎn),N為b、d連線(xiàn)的中點(diǎn),所以,,若該粒子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn),則電場(chǎng)力做功一定為
17、,故B正確;因?yàn)椴恢绖驈?qiáng)電場(chǎng)方向,所以場(chǎng)強(qiáng)大小不一定是,故C錯(cuò)誤;若W1=W2,說(shuō)明,,由因?yàn)?;? 解得:,故D正確。 15.(2018·全國(guó)III卷)如圖,一平行板電容器連接在直流電源上,電容器的極板水平,兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號(hào)相反,使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近,與極板距離相等?,F(xiàn)同時(shí)釋放a、b,它們由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),在隨后的某時(shí)刻t,a、b經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面,a、b間的相互作用和重力可忽略。下列說(shuō)法正確的是 A.a(chǎn)的質(zhì)量比b的大 B.在t時(shí)刻,a的動(dòng)能比b的大 C.在t時(shí)刻,a和b的電勢(shì)能相等 D.在t時(shí)刻,a和b的動(dòng)量大小相等
18、 【答案】BD 【解析】根據(jù)題述可知,微粒a向下加速運(yùn)動(dòng),微粒b向上加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)a、b經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面,可知a的加速度大小大于b的加速度大小,即aa>ab。對(duì)微粒a,由牛頓第二定律,qE=maaa,對(duì)微粒b,由牛頓第二定律,qE=mbab,聯(lián)立解得:>,由此式可以得出a的質(zhì)量比b小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在a、b兩微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,a微粒所受合外力大于b微粒,a微粒的位移大于b微粒,根據(jù)動(dòng)能定理,在t時(shí)刻,a的動(dòng)能比b大,選項(xiàng)B正確;由于在t時(shí)刻兩微粒經(jīng)過(guò)同一水平面,電勢(shì)相等,電荷量大小相等,符號(hào)相反,所以在t時(shí)刻,a和b的電勢(shì)能不等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于a微粒受到的電場(chǎng)力(合外力)
19、等于b微粒受到的電場(chǎng)力(合外力),根據(jù)動(dòng)量定理,在t時(shí)刻,a微粒的動(dòng)量等于b微粒,選項(xiàng)D正確。 16.(2018·新課標(biāo)I卷)圖中虛線(xiàn)a、b、c、d、f代表勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)間距相等的一組等勢(shì)面,已知平面b上的電勢(shì)為2 V。一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10 eV,從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功為6 eV。下列說(shuō)法正確的是 A.平面c上的電勢(shì)為零 B.該電子可能到達(dá)不了平面f C.該電子經(jīng)過(guò)平面d時(shí),其電勢(shì)能為4 eV D.該電子經(jīng)過(guò)平面b時(shí)的速率是經(jīng)過(guò)d時(shí)的2倍 【答案】AB 【解析】根據(jù)題述,勻強(qiáng)電場(chǎng)中等勢(shì)面間距相等,相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等。設(shè)相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差為U,根據(jù)電子
20、從a到d的過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做功為Wab=6 eV,電場(chǎng)方向水平向右。由Wab=3 eV,聯(lián)立解得:U=2 V。已知b的電勢(shì)為2 V,則平面c上的電勢(shì)為零,選項(xiàng)A正確;由于af之間的電勢(shì)差為4U=8 V,一電子經(jīng)過(guò)a時(shí)的動(dòng)能為10 eV,由于題述沒(méi)有指出電子速度方向,若該電子速度方向指向左或指向上或下,則該電子就到達(dá)不了平面f,選項(xiàng)B正確;由于題述沒(méi)有指出電子速度方向,選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。 17.(2017·江蘇卷)如圖所示,三塊平行放置的帶電金屬薄板、、中央各有一小孔,小孔分別位于、、點(diǎn).由點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到點(diǎn).現(xiàn)將板向右平移到點(diǎn),則由點(diǎn)靜止釋放的電子 (A)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)返回 (B
21、)運(yùn)動(dòng)到和點(diǎn)之間返回 (C)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)返回 (D)穿過(guò)點(diǎn) 【答案】A 【解析】設(shè)A、B板間的電勢(shì)差為U1,B、C板間的電勢(shì)差為U2,板間距為d,電場(chǎng)強(qiáng)度為E,第一次由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理得:qU1=qU2=qEd,將C板向右移動(dòng),B、C板間的電場(chǎng)強(qiáng)度,E不變,所以電子還是運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)速度減小為零,然后返回,故A正確;BCD錯(cuò)誤. 【名師點(diǎn)睛】本題是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),主要考察勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及動(dòng)能定理,重點(diǎn)是電容器的動(dòng)態(tài)分析,在電荷量Q不變的時(shí)候,板間的電場(chǎng)強(qiáng)度與板間距無(wú)關(guān). 18.(2017·天津卷)如圖所示,在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中,實(shí)線(xiàn)MN是一條
22、方向未標(biāo)出的電場(chǎng)線(xiàn),虛線(xiàn)AB是一個(gè)電子只在靜電力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡。設(shè)電子在A、B兩點(diǎn)的加速度大小分別為aA、aB,電勢(shì)能分別為EpA、EpB。下列說(shuō)法正確的是
A.電子一定從A向B運(yùn)動(dòng)
B.若aA>aB,則Q靠近M端且為正電荷
C.無(wú)論Q為正電荷還是負(fù)電荷一定有EpA
23、荷的電場(chǎng)分布可知,靠近M端為場(chǎng)源電荷的位置,應(yīng)帶正電,故B正確;無(wú)論Q為正電荷還是負(fù)電荷,一定有電勢(shì),電子電勢(shì)能,電勢(shì)能是標(biāo)量,所以一定有EpA 24、
【解析】由圖知x1處的電勢(shì)等于零,所以q1和q2帶有異種電荷,A正確,圖象的斜率描述該處的電場(chǎng)強(qiáng)度,故x1處場(chǎng)強(qiáng)不為零,B錯(cuò)誤;負(fù)電荷從x1移到x2,由低電勢(shì)向高電勢(shì)移動(dòng),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,故C正確;由圖知,負(fù)電荷從x1移到x2,電場(chǎng)強(qiáng)度越來(lái)越小,故電荷受到的電場(chǎng)力減小,所以D錯(cuò)誤.
【名師點(diǎn)睛】本題的核心是對(duì)φ–x圖象的認(rèn)識(shí),要能利用圖象大致分析出電場(chǎng)的方向及電場(chǎng)線(xiàn)的疏密變化情況,依據(jù)沿電場(chǎng)線(xiàn)的方向電勢(shì)降低,還有就是圖象的斜率描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱——電場(chǎng)強(qiáng)度.
20.(2017·新課標(biāo)Ⅰ卷卷)在一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,任一點(diǎn)的電勢(shì)與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r的關(guān)系如圖所示。電場(chǎng)中四個(gè)點(diǎn)a、b 25、、c和d的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別Ea、Eb、Ec和Ed。點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離ra與點(diǎn)a的電勢(shì)a已在圖中用坐標(biāo)(ra,a)標(biāo)出,其余類(lèi)推?,F(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過(guò)程中,電場(chǎng)力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項(xiàng)正確的是
A.Ea:Eb=4:1
B.Ec:Ed=2:1
C.Wab:Wbc=3:1
D.Wbc:Wcd=1:3
【答案】AC
【解析】由題圖可知,a、b、c、d到點(diǎn)電荷的距離分別為1 m、2 m、3 m、6 m,根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式可知,,,故A正確,B錯(cuò)誤;電場(chǎng)力做功,a與b、b與c、c與d之間的電勢(shì)差分別為3 V、1 26、 V、1 V,所以,,故C正確,D錯(cuò)誤。
【名師點(diǎn)睛】本題主要考查學(xué)生的識(shí)圖能力,點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)及電場(chǎng)力做功的計(jì)算。
21.(2017·新課標(biāo)Ⅲ卷)一勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向平行于xOy平面,平面內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的位置如圖所示,三點(diǎn)的電勢(shì)分別為10 V、17 V、26 V。下列說(shuō)法正確的是
A.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2.5 V/cm
B.坐標(biāo)原點(diǎn)處的電勢(shì)為1 V
C.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的低7 eV
D.電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做功為9 eV
【答案】ABD
【解析】如圖所示,設(shè)a、c之間的d點(diǎn)電勢(shì)與b點(diǎn)相同,則,d點(diǎn)坐標(biāo)為(3.5 cm,6 cm),過(guò)c點(diǎn)作cf⊥bd于f,由幾何關(guān) 27、系可得cf=3.6 cm,則電場(chǎng)強(qiáng)度,A正確;因?yàn)樗倪呅蜲acb是矩形,所以有,解得坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為1 V,B正確;a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)低7 V,電子帶負(fù)電,所以電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的高7 eV,C錯(cuò)誤;b點(diǎn)電勢(shì)比c點(diǎn)電勢(shì)低9 V,電子從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn),電場(chǎng)力做功為9 eV,D正確。
【名師點(diǎn)睛】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿同一方向線(xiàn)段的長(zhǎng)度與線(xiàn)段兩端的電勢(shì)差成正比;在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)線(xiàn)平行且均勻分布,故等勢(shì)面平行且均勻分布。以上兩點(diǎn)是解決此類(lèi)題目的關(guān)鍵。電勢(shì)與電勢(shì)能之間的關(guān)系,也是??嫉膯?wèn)題,要知道負(fù)電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能低。
22.(2017·北京卷)如圖所示,長(zhǎng)l=1 m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定 28、,下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球,小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,繩與豎直方向的夾角θ=37°。已知小球所帶電荷量q=1.0×10–6 C,勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)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)小球所受電場(chǎng)力F的大小。
(2)小球的質(zhì)量m。
(3)將電場(chǎng)撤去,小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小。
【答案】(1)3.0×10–3 N (2)4.0×10–4 kg (3)2.0 m/s
【解析】(1)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度定義式可知,小球所受電場(chǎng)力大小為
F=qE=1.0×10–6×3.0×103 N=3.0×10–3 N
(2)小球受mg、繩的拉力T和電場(chǎng)力F作用處于平衡狀態(tài),如圖所示
根據(jù)幾何關(guān)系有,得m=4.0×10–4 kg
(3)撤去電場(chǎng)后,小球?qū)⒗@懸點(diǎn)擺動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理有
得
【名師點(diǎn)睛】本題力電綜合問(wèn)題,但電場(chǎng)力與對(duì)小球施加水平向右的恒力F作用效果相同,因此可以用相關(guān)的力學(xué)知識(shí)來(lái)解答。
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