高考调研物理静电场答案中学教育高考_中学教育-高考.pdf

学习必备 欢迎下载 高考调研 物理 第六章 静电场 参考答案 第一单元 库仑定律【例 1】负【例 2】ABC【解析】摩擦起电的原因是不同物质的原子核束缚核外电子的能力不同，能力强的得电子带负电，能力弱的失电子带正电，实质是电子的转移感应起电是电荷从物体的一个部分转移到另一部分笔套与头发摩擦后，摩擦使笔套带电，故 A 项正确；带电的笔套靠近圆环时，圆环感应出异号电荷，故 B 项正确；当距离约为 0.5 cm 时圆环被吸引到笔套上，是因为圆环所受静电力的合力大于圆环的重力，产生了加速度，故 C 项正确；笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷没有被中和，还带电，故 D 项错误【例 3】1.64 1019 C【解析】油滴所带电荷量应为元电荷的 e 的整数倍，油滴带电量之比应为整数比 q2q18.204 10196.568 101954q3q111.50 10196.568 101974 q14e1，q25e2，q37e3，同理，q48e4，q510e5，q611e6，q712e7，q813e8，q914e9，将 e1、e2、e3e9 求平均值，e1.64 1019 C【例 4】D【例 5】47【解析】由电荷守恒定律，可知 A、B、C 带电的总量不变，C 球反复与 A、B 接触，其目的是三球等分电量，即 QAQBQC7Q32Q，根据库仑定律可知，A、B两球间的作用力 FkQAQBr27kQ2r2，A、B 两球间后来的相互作用力大小为 F k2Q 2Qr24kQ2r2，即 F 47F.A、B 间的相互作用力变为原来的47【例 6】BD【解析】由“r 略大于两球半径之和”可知，Q 与q不能看作点电荷，因而只能利用FkQ1 Q2r2定性讨论，不能定量计算 由Q，q 相互吸引，等效距离 r 减小，故 FkQ qr2，选 B 项 若r 越大，则Q 和q 越接近于点电荷作用情况，故 D 项正确【例 1】C 【例 2】AD【例 1】erkmr，e22rkmr【解析】F 向F 库ke2r2m2,erkmr,因为 ke2r2m42T2 r,所以 IeTe22rkmr【例 2】Qktanmg【解析】以左球为研究对象，可知小球受到三个力的作用，重力 mg，竖直向下、弹力 N，垂直杆向上、库仑力 F 水平向左速度达最大，表明此时加速度为 0，处于平衡状态则有FkQ2r2mgcot(r为两球速度最大时的相互距离)，rQktanmg 学习必备 欢迎下载 第 2单元 电场 电场强度【例 1】C 【例 2】C【例 3】B【解析】设带电荷量为 q 的14圆环在 O 点处产生的场强大小分别为 E0，O 点处的场强大小分别为 EA E0，EB 2E0，EC E0，ED 0，选项 B 正确【例 4】C 【例 5】由于区为空金属壳体，外电场被屏蔽电子受电场力为零，做匀速直线运动在区做加速直线运动在区做减速直线运动【例 1】B【解析】对于电场中的某一确定点电场强度是确定的放入该点的试探电荷的 Fq 图象应该是过 O 点的直线，其斜率的绝对值为该点的场强大小所以应是 EdEbEaEc.【例 2】C【解析】本题不变的量为电压，故由 CQUrS4kd，得 drSU4kQ4kb，判断速率 v 随 t 变化的图线必须找出 x-t 的关系，因此可令 t0 时，d0rSUa4kb，则 xdd0rSUt4kb，由此可见 x-t 为线性关系，即匀速运动，故选；此处为匀强电场，故 EUd，将上面的 d4kb代入即得 E4kb，知符合题意【例 1】kQ4R2，方向垂直指向金属板【解析】金属板由于静电感应，左侧出现正电荷，右侧出现负电荷，又由于金属板接地，所以正电荷消失以现有知识，我们无法直接求解，但我们能想到，点电荷与带电平板间的电场线分布，跟在左侧与金属板距离相等的位置处放置一个等量负电荷时产生的电场线分布一致由库仑定律，得 FkQ2r2，所以 FkQ2kQ4R2，方向垂直指向金属板【例 2】B 第 3单元 电势 电势差 电势能 等势面【例 1】C【解析】Uaba b，从 a 点运动至 b 点过程中用动能定理，得 q(a b)12mv2 b12mv2 a，解得 q/mv2 av2 b，故选项 C 正确【例 2】2qEx0mv2 02f【解析】由于 fqE，物体最终将靠墙静止，对全过程，由动能定理，有 qEx0fs012mv2 0，其中 s 为开始运动到停止前通过的总路程，可知 s2qEx0mv2 02f【触类旁通】(1)0.4 m (2)O点左侧 0.2 m处 的原子核束缚核外电子的能力不同能力强的得电子带负电能力弱的失电子带正电实质是电子的转移感应起电是电荷从物体的一个部分转移到另一部分笔套与头发摩擦后摩擦使笔套带电故项正确带电的笔套靠近圆环时圆环感应出异号正确笔套碰到圆环后笔套所带的电荷没有被中和还带电故项错误例解析油滴所带电荷量应为元电荷的的整数倍油滴带电量之比应为整数比同理将求平均值例解析由电荷守恒律可知带电的总量不变球反复与接触其目的是三球等分电量于两球半径之和可知与不能看作点电荷因而只能利用性讨论不能量计算由相互吸引等效距离减小故选项若越大则和越接近于点电荷作用情况故项正确例例因为解析向库例所以例解析以左球为研究对象可知小球受到三个力的作用重力学习必备 欢迎下载【解析】(1)设物块向右运动的最大距离为xm，在从O到向右运动的最大距离过程中用动能定理 mgxm E|q|xm 012mv2 0,可求得 xm0.4 m(2)因 qE mg，物块不可能停止在 O点右侧，设最终停在 O点左侧且离 O点为 x 处对整体过程用动能定理，有 mg(2xmx)012mv2 0,可得 x0.2 m【例 3】AD【解析】本题的入手点在于如何判断 EBx 和 ECx 的大小，由图象可知在 x 轴上各点的电场强度在 x 方向的分量不相同，如果在 x 方向上取极小的一段，可以把此段看做是匀强电场，用匀强电场的处理方法思考，从而得到结论，此方法为微元法；需要对电场力的性质和能的性质有较为全面的理解 方法一 在 B 点和 C 点附近分别取很小的一段 d，由图象，知 B 点段对应的电势差大于 C点段对应的电势差，看做匀强电场，有 Ed，可见 EBxECx，A 项正确；同理可知 O点场强最小，电荷在该点受到的电场力最小，C 项错误；沿电场方向电势降低，在 O 点左侧，EBx 的方向沿 x 轴负方向，在 O 点右侧，ECx 的方向沿 x 轴正方向，所以 B 项错误，D 项正确 方法二 两个等量正电荷的中垂线上中点处电势最高，向两侧降低【触类旁通】AD【解析】本题考查电场、电势、等势线、以及带电粒子在电场中的运动 由图和几何关系，可知 M 和 P 两点不处在同一等势线上而且有MP，A 项对；将负电荷由 O 点移到 P点要克服电场力做功，即电场力做负功，B 项错；根据 UEd，知 O 到 M 的平均电场强度大于 M 到 N 的平均电场强度，所以有 UOMUMN，C 项错；从 O 点释放正电子后，电场力做正功，该粒子将沿 y 轴做加速直线运动【例 4】D 【例 5】AD 【例 6】AB 【例 7】ABD【例 1】C 【触类旁通】BCD 【例 2】9 【触类旁通】A【例 1】B【解析】P、Q 在 O 点的合场强为零沿 OAB 线到无穷远 P、Q 的合场强也为零，可见，沿 OAB 线远离 O 点时，合场强先增大再减小，故 EA不一定大于 EB，而电势离电荷越远越低，所以 B 项正确【例 2】C【解析】由题图象知，O 点两侧电场强度方向相反，因电场强度的方向沿 x 轴，但场强方向是指向 O 还是背离 O(即等量正电荷形成的场还是负电荷形成的场)未知，故 O 点可能电势最低，也可能电势最高，A 选项不正确；x1、x2、x3 三点在同一电场线上，由沿电场线方向电势逐渐降低可知，无论 O 点右侧电场强度沿 x 轴向右还是向左，x2 点电势都不是最高，x1、x3 两点的电势也不相等，故 B、D 项不正确；由题图象，电场强度在 O 点两侧对称，故 x1、x1 两点的电势相等，C 项正确【触类旁通】AC 第 4单元 电容器与电容【例 1】ABD【解析】要确切地理解电容定义式中每一个物理量的物理意义，表达式中的 Q 指的是电容器的带电荷量，是指每个极板所带电荷量的绝对值，因为电容器在带电时，两个极板电性的原子核束缚核外电子的能力不同能力强的得电子带负电能力弱的失电子带正电实质是电子的转移感应起电是电荷从物体的一个部分转移到另一部分笔套与头发摩擦后摩擦使笔套带电故项正确带电的笔套靠近圆环时圆环感应出异号正确笔套碰到圆环后笔套所带的电荷没有被中和还带电故项错误例解析油滴所带电荷量应为元电荷的的整数倍油滴带电量之比应为整数比同理将求平均值例解析由电荷守恒律可知带电的总量不变球反复与接触其目的是三球等分电量于两球半径之和可知与不能看作点电荷因而只能利用性讨论不能量计算由相互吸引等效距离减小故选项若越大则和越接近于点电荷作用情况故项正确例例因为解析向库例所以例解析以左球为研究对象可知小球受到三个力的作用重力学习必备 欢迎下载 相反，所以两个极板的带电情况是不一样的，因而 C 选项是不正确的；电容器充电过程中，电容器的电荷量在增加，两个极板间的电场也在增强，所储存的电场能不断增加，是将其他形式的能转化为电场能的过程，而电容器的放电过程，在能量的转化上刚好相反，是将电场能转化为其他形式的能，D 选项是正确的【例 2】BC【例 3】D【解析】当 P、Q 间距增大时，根据平行板电容器公式 CrS4kd，知 d 增大，则 C 减小，选项 A 错；稳定后电容器两极板间的电压不变，则根据 QCU，知 C 减小 U 不变，则 Q减小，选项 B 错；电容器两极板的电荷量减少，产生放电电流，方向从 MN，因此 M 点的电势比 N 点的电势高，选项 C 错，选项 D 正确【例 1】CD【解析】保持 S 接通的情况下，减小两极板的间距，两板间的电压不会改变，将会使场强增加，因而 A、B 项均错；在 S 断开的情况下，减小两板间距，则因为两板间的场强不变而使电压减小，C 项对；在断开的情况下，在两极板间插入介质，将会使电容增加，而 电荷量保持不变，因而电压减小，D 项对【例 2】B【解析】电容器与电源相连时，两板间电势差 U 保持不变(等于电源电动势)，将上极板向上移动以后，两板间 d 变大，电容 C 将变小，由 QCU 知，极板带电量 Q 将减小，D 项错；由 EUd知，板间匀强电场的场强将减小，油滴所受电场力减小，油滴将竖直向下运动，A项错；P 点与下极板(零电势位)距离不变，由 UEd 知，P 点电势将降低，B 项对；油滴向下运动时，电场力做负功，电势能增加，或根据 Epq知电势能增加，C 项错【触类旁通】(1)负极接地时 M向下 d减小U 不变 E增大dNP 不变UPN E dNP UPN 增大 PUPN P增大Ep q P Ep减小(2)正极接地时 M向下 d减小U 不变 E增大dNP 不变UPN E dNP UPN 增大UMP UPN UMN UMP 减小 PUMP P增大Ep q P Ep减小【例 1】D【解析】本题 A 板与静电计的集电球连在一起，从静电计和电容器的结构可知，题目所述情景中，没有其他途径能把平行板和集电球这个连接体上的电荷放走，因此，本题所讨论的各物理量中，极板 A 上的电荷量不变当极板 B 稍向上移动时，导致平行板电容器的正对面积 S 减小，由平行板电容器电容的表达式 CS4kd及电容器电容表达式 CQU可知，电容 C 将减小，电荷量 Q 不变，两板间电压 U 必变大，因此正确答案选 D 项【触类旁通】A【解析】由 CrS4kd知，当 S 不变，增大 d 时，C 变小，又电荷量 Q 不变，再由 CQU知，U 变大，夹角 变大，A 项正确，B 项错误；d 不变，减小 S 时，C 变小，U 变大，变大，的原子核束缚核外电子的能力不同能力强的得电子带负电能力弱的失电子带正电实质是电子的转移感应起电是电荷从物体的一个部分转移到另一部分笔套与头发摩擦后摩擦使笔套带电故项正确带电的笔套靠近圆环时圆环感应出异号正确笔套碰到圆环后笔套所带的电荷没有被中和还带电故项错误例解析油滴所带电荷量应为元电荷的的整数倍油滴带电量之比应为整数比同理将求平均值例解析由电荷守恒律可知带电的总量不变球反复与接触其目的是三球等分电量于两球半径之和可知与不能看作点电荷因而只能利用性讨论不能量计算由相互吸引等效距离减小故选项若越大则和越接近于点电荷作用情况故项正确例例因为解析向库例所以例解析以左球为研究对象可知小球受到三个力的作用重力学习必备 欢迎下载 所以 C、D 项错误【例 2】2Q【解析】设电容器的电容为 C，第一次充电后两极板之间的电压为 UQC,两板间电场的场强为 EUd,式中 d 为两极板间的距离按题意，当小球偏转角 1 6时，小球处于平衡状态设小球质量为 m，带电荷量为 q，则有 Tcos1 mg,Tsin1 qE,式中 T 为此时悬线的张力联立式，得 tan1 qQmgCd 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 3，则 tan2 mgCd 联立式，得tan1tan2QQQ,代入数据，得 Q 2Q 第 5单元 带电粒子在匀强电场中的运动【例 1】8108 kg,1.32 m/s【解析】由于带电粒子重力方向竖直向下，所受电场力方向只能垂直两板向上，其合力方向水平向右，做匀加速运动竖直方向：qUcos37dmg，解得 m8 108 kg，液滴受力如图所示，由动能定理，得 qU12mv212mv2 0，解得 v1.32 m/s【例 2】(1)B 板的电势较高；(2)Ek 左e(BC)，Ek 右e(AC)【解析】(1)电子做匀速圆周运动，电场力提供向心力，受力的方向与电场的方向相反，所以 B 板的电势较高；(2)到达 N 板左、右边缘处的电子，在运动的过程中，电场力对它们做功，电子动能的改变量等于电场力做功，即Ek 左eUBCe(BC)，Ek 右eUACe(AC)【例 3】AC【解析】设平行金属板板间距离为 d，板长为 l.电子在加速电场中运动时，由动能定理，得 eU112mv2 0，垂直进入平行金属板间的电场做类平抛运动，得 eU112mv2 0，垂直进入平行金属板间的电场做类平抛运动，则有水平方向：lv0t，竖直方向：y12at2，vyat，又aeU2md，tan vyv0，联立以上四式，得偏转距离 yU2l2dU1.现使 U1 加倍，要想使电子在偏转电场的偏移量不发生变化，则可以仅使 U2 加倍或仅使偏转电场板间距离变为原来的 0.5 倍，故 A、C 项正确【例 1】(1)2eU1m(2)U2L2 14U1d(抱 歉 由 于 格 式 原 因，分 子 上 是 L1的 平 方)(3)4U1d 的原子核束缚核外电子的能力不同能力强的得电子带负电能力弱的失电子带正电实质是电子的转移感应起电是电荷从物体的一个部分转移到另一部分笔套与头发摩擦后摩擦使笔套带电故项正确带电的笔套靠近圆环时圆环感应出异号正确笔套碰到圆环后笔套所带的电荷没有被中和还带电故项错误例解析油滴所带电荷量应为元电荷的的整数倍油滴带电量之比应为整数比同理将求平均值例解析由电荷守恒律可知带电的总量不变球反复与接触其目的是三球等分电量于两球半径之和可知与不能看作点电荷因而只能利用性讨论不能量计算由相互吸引等效距离减小故选项若越大则和越接近于点电荷作用情况故项正确例例因为解析向库例所以例解析以左球为研究对象可知小球受到三个力的作用重力学习必备 欢迎下载【解析】(1)设电子经电压 U1 加速后的速度为 v0，根据动能定理，得 eU112mv2 0，解得 v02eU1m (2)电子以速度 v0 进入偏转电场后，设偏转电场的电场强度为 E，电子在偏转电场运动的时间为 t1，电子的加速度为 a，离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移量为 y1.FeE，EU2d，Fma，aeU2md,t1L1v0，y112at2 1，解得 y1U2L2 14U1d (3)离开偏转电场时沿电场方向 vyat1eU2L1dmv0,离开偏转电场后打在荧光屏上用 t2，电子的侧移量为y2，t2L2v0，y2vyt2.解得 y2U2L1L22dU1,P 到 O 点的距离为 yy1y24U1d【例 2】C【解析】沿水平方向 x 和竖直方向 y 分析可知 x 方向：FxqE,v0 x0，故做匀加速运动 y 方向：Fymg，v0yv0，ag，做匀减速运动 竖直方向高度由运动学知识，可知 Hv2 02g，上升时间 tv0g，故在 x 方向上，有 vx2v0axt，axqUABmd，其中 x 方向位移 d2v002 tv0t，故 2v0qUABm v0t，解得 UAB2mv2 0q，故选 C 项【例 1】CD【解析】方法一 若 mgqE，带电小球从 A 到 B，用动能定理，得 mg2LqE 2L12mv2 B12mv2 A，可知 vBvA，小球在 A 点有 mgTAqEmv2 AL，即 TAmv2 ALqEmg，同理在 B 点有 TBqEmgmv2 BL，即 TBmv2 BLmgqE，mv2 BL(mgqE)mv2 AL(mgqE)，即 TBTA；若 mgqE，带电小球做匀速圆周运动，各处线的张力大小相等若 mgqE，同理可证明 TBTA；由 B 到 A 的过程中，电场力做正功，电势能减小，故到 A 点小球的电势能最小，C 项正确；小球在整个运动过程中，除重力做功外，电场力也做功，故机械能不守恒，D 项正确 方法二 对 A、B 两选项，可以利用等效最高点与等效最低点解决，若 mgqE，A 点为叠加场的等效最高点，B 点为等效最低点，类比重力场可知，vAvB，TATB；若 mgqE，A 点为叠加场的等效最低点，B 点为等效最高点，故 vAvB，TATB.【触类旁通】232gr【解析】珠子和圆心连线与竖直方向的夹角 有 tan qEmg34，如珠子无速度，此处三个力的合力为 0，珠子在如图 C 点为等效最低点，等效最低点与圆心连线与圆交在 D 点，D 为珠子做圆周运动的“等效最高点”，在 D 点恰能完成圆周运动，为 mg 与 qE 的合力提供向心力，即54mgmv2 Dr，从 D 到 A，对珠子用动能定理，的原子核束缚核外电子的能力不同能力强的得电子带负电能力弱的失电子带正电实质是电子的转移感应起电是电荷从物体的一个部分转移到另一部分笔套与头发摩擦后摩擦使笔套带电故项正确带电的笔套靠近圆环时圆环感应出异号正确笔套碰到圆环后笔套所带的电荷没有被中和还带电故项错误例解析油滴所带电荷量应为元电荷的的整数倍油滴带电量之比应为整数比同理将求平均值例解析由电荷守恒律可知带电的总量不变球反复与接触其目的是三球等分电量于两球半径之和可知与不能看作点电荷因而只能利用性讨论不能量计算由相互吸引等效距离减小故选项若越大则和越接近于点电荷作用情况故项正确例例因为解析向库例所以例解析以左球为研究对象可知小球受到三个力的作用重力学习必备 欢迎下载 有 mg(r45r)qE35r12mv2 A12mv2 D(这些看不清的都是平方哦)，解得 vA232gr【例 2】(1)2109 C 粒子带负电 (2)600 VA2 600 V【解析】(1)当 UAB1 000 V 时，重力跟电场力相等，粒子才沿初速度 v0 方向做匀速直线运动，故 qUABdmg，qmgdUAB2 109 C，重力方向竖直向下，电场力方向竖直 向上，而场强方向竖直向下(UAB0)，所以粒子带负电(2)当 qEmg 时，带电粒子向上偏，从右上边缘 M 点飞出，电场力和重力都沿竖直方向，粒子在水平方向做匀速直线运动，速度 vxv0；在竖直方向 aqU1mdg，偏移量 yd2，所以12d12at2，代入 a 和 tLv0，解得 U1mv2 0d2mgdL2qL22 600 V，因为 B 0，所以 UAB0，故 A 2 600 V 当无电场力时，竖直方向上，向下偏转 y 12gt212 10(0.12)2 m0.0 125 md，故电场力需向下，场强向上，B A，设 A、B 间电势差大小为 U2，a2qU2mdg，y2d212a2t2，解得 U2600 V，故 A 600 V，故欲使粒子射出偏转电场，A 板电势的范围为600 VA2 600 V.的原子核束缚核外电子的能力不同能力强的得电子带负电能力弱的失电子带正电实质是电子的转移感应起电是电荷从物体的一个部分转移到另一部分笔套与头发摩擦后摩擦使笔套带电故项正确带电的笔套靠近圆环时圆环感应出异号正确笔套碰到圆环后笔套所带的电荷没有被中和还带电故项错误例解析油滴所带电荷量应为元电荷的的整数倍油滴带电量之比应为整数比同理将求平均值例解析由电荷守恒律可知带电的总量不变球反复与接触其目的是三球等分电量于两球半径之和可知与不能看作点电荷因而只能利用性讨论不能量计算由相互吸引等效距离减小故选项若越大则和越接近于点电荷作用情况故项正确例例因为解析向库例所以例解析以左球为研究对象可知小球受到三个力的作用重力