【备战2013】高考物理 5年高考真题精选与最新模拟 专题06 电场.doc
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1、【备战2013】高考物理 5年高考真题精选与最新模拟 专题06 电场【2012高考真题精选】(2012重庆)空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的4个点,则()AP、Q两点处的电荷等量同种 Ba点和b点的电场强度相同Cc点的电势低于d点的电势 D负电荷从a到c,电势能减少(2012上海)11A、B、C三点在同一直线上,AB:BC=1:2,B点位于A、C之间,在B处固定一电荷量为Q的点电荷。当在A处放一电荷量为q的点电荷时,它所受到的电场力为F;移去A处电荷,在C处放电荷量为-2q的点电荷,其所受电场力为 ( )(
2、A)-F/2(B)F/2(C)-F(D)F答案;B解析;根据库仑定律:,在A点放一电荷量为q的点电荷时:而在C处放电荷量为-2q的点电荷:,而LAB:LBC=1:2,代入得:【考点定位】电场(2012上海)13当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J。为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是 ( )(A)3V,1.8J (B)3V,3.6J (C)6V,l.8J (D)6V,3.6J(2012广东)19.图5是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程
3、,下列表述正确的有( )A.带正电的矿粉落在右侧B.电场力对矿粉做正功C.带负电的矿粉电势能变大D.带正电的矿粉电势能变小(2012山东)19图中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子( )A带负电B在c点受力最大C在b点的电势能大于在c点的电势能D由a点到b点的动能变化大于有b点到c点的动能变化(2012安徽)20. 如图1所示,半径为均匀带电圆形平板,单位面积带电量为,其轴线上任意一点(坐标为)的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出: =2,方向沿轴。
4、现考虑单位面积带电量为的无限大均匀带电平板,从其中间挖去一半径为的圆板,如图2所示。则圆孔轴线上任意一点(坐标为)的电场强度为 ( )A. 2 B. 2 C. 2 D. 2(2012安徽)18.如图所示,在平面直角 中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点处的电势为0 V,点处的电势为6 V, 点处的电势为3 V, 则电场强度的大小为 ( ) A.200V/m B.200 V/m C.100 V/m D. 100 V/m【答案】A【解析】 有图可知CD的长度是,DE长为3cm,即D到CO 的0V等势线的电场线方向距离,。【考点定位】电场(2012大纲版全国卷)24.(16分)(注意:在
5、试题卷上作答无效)如图,一平行板电容器的两个极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小球用一绝缘轻线悬挂于O点。先给电容器缓慢充电,使两级板所带电荷量分别为Q和Q,此时悬线与竖直方向的夹角为/6。再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增加到/3,且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。第二次充电使电容器正极板增加的电荷量Q= Q- Q=2Q。【考点定位】考查平行板电容器、电场力、受力分析、电场强度与电势差关系及其相关知识。12. (2012海南)N(N1)个电荷量均为q(q0)的小球,均匀分布在半径为R的圆周上,示意如图。若移去位于圆周上P点的一个小球,则圆心O点处的
6、电场强度大小为 ,方向 。(已知静电力常量为k)【答案】k 沿OP指向P点【答案】由对称性可知,均匀分布在半径为R的圆周上N个带电小球在圆心O点处的电场强度大小为零。若移去位于圆周上P点的一个小球,剩余带电小球在圆心O点处产生的电场强度与P点小球在圆心O点产生的电场强度大小相等,方向相反。由点电荷电场强度公式可知,P点带电小球在圆心处产生的电场强度为k,方向沿OP指向O点。若移去位于圆周上P点的一个小球,则圆心O点处的电场强度大小为k,方向沿OP指向P点。【考点定位】此题考查电场叠加、点电荷电场强度公式及其相关知识。3. (2012海南)如图,直线上有o、a、b、c四点,ab间的距离与bc间的
7、距离相等。在o点处有固定点电荷,已知b点电势高于c点电势。若一带负电电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点,再从b点运动到a点,则A.两过程中电场力做的功相等B.前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功C.前一过程中,粒子电势能不断减小D.后一过程中,粒子动能不断减小(2012福建)15、如图,在点电荷Q产生的电场中,将两个带正电的试探电荷、分别置于A、B两点,虚线为等势线。取无穷远处为零电势点,若将、移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等,则下列说法正确的是AA点电势大于B点电势BA、B两点的电场强度相等C的电荷量小于的电荷量D在A点的电势能小于在B点的电势能【答案】C
8、【解析】 由点电荷形成的电场电场线分布规律可知A点的场强大于B点,再由电场线和电势的关系可知A点电势低于B点,所以答案A B均错;又因为两电荷移到无穷远处电场力做功一样,表明电势能相同,而UAO于UBO点,所以q1的电量小于q2答案C正确。【考点定位】点电荷电场分布,电场线与电势高低的关系,电势差与电场力做功的关系。(2012江苏)2. 一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是(A) C 和U 均增大(B) C 增大,U 减小(C) C 减小,U 增大(D) C 和U 均减小(2012江苏)1. 真空中,
9、A、B 两点与点电荷Q 的距离分别为r 和3r,则A、B 两点的电场强度大小之比为(A) 3 :1 (B) 1 :3(C) 9 :1 (D) 1 :9【答案】C【解析】由点电荷电场强度公式知,A、B两点电场强度大小之比为9:1,C正确。【考点定位】电场强度(2012天津)5 两个固定的等量异号电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带负电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只受到静电力作用,则粒子在电场中A做直线运动,电势能先变小后变大B做直线运动,电势能先变大后变小C做曲线运动,电势能先变小后变大D做曲线运动,电势能先变大后变小(2012浙江)19、用
10、金属箔做成一个不带电的圆环,放在干燥的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后,将笔套自上而下慢慢靠近圆环,当距离约为0.5cm时圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的判断与分析,下列说法正确的是A.摩擦使笔套带电B. 笔套靠近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷C. 圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D. 笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和【答案】ABC【解析】摩擦使笔套带电,带电的笔套靠近圆环的时候,圆环反生静电感应,上下部分感应出等量的异号电荷,吸引过程中,圆环加速度向上,静电合力大于圆环重力;绝缘材料做出的笔套,自由电子无法移动,电荷无法
11、立刻被综合,故ABC正确【考点定位】静电感应,牛顿定律(2012江苏)15. (16 分)如图所示,待测区域中存在匀强电场和匀强磁场,根据带电粒子射入时的受力情况可推测其电场和磁场. 图中装置由加速器和平移器组成,平移器由两对水平放置、相距为l的相同平行金属板构成,极板长度为l、间距为d,两对极板间偏转电压大小相等、电场方向相反. 质量为m、电荷量为+q 的粒子经加速电压U0 加速后,水平射入偏转电压为U1 的平移器,最终从A 点水平射入待测区域. 不考虑粒子受到的重力.(1)求粒子射出平移器时的速度大小v1;(2)当加速电压变为4U0 时,欲使粒子仍从A 点射入待测区域,求此时的偏转电压U;
12、(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待测区域,刚进入时的受力大小均为F. 现取水平向右为x 轴正方向,建立如图所示的直角坐标系Oxyz. 保持加速电压为U0 不变,移动装置使粒子沿不同的坐标轴方向射入待测区域,粒子刚射入时的受力大小如下表所示. 请推测该区域中电场强度和磁感应强度的大小及可能的方向.【解析】15.(1)设粒子射出加速器的速度为动能定理由题意得到(2)在第一个偏转电场中,设粒子运动时间为t加速度大小在离开时,竖直分速度竖直位移水平位移粒子在两偏转电场中粒子做匀速直线运动,经历时间也为t,竖直位移由题目意思得到粒子竖直总位移:解得则当加速电压为时,(a) 由沿x方向射入时受力情况可
13、知:B平行于x 轴,且(b)由沿轴方向射入时受力情况可知:E与xoy平面平行则 f=2F,且,解得(c) 设电场方向与x轴方向夹角为,若B沿x方向,由沿z轴方向射入时的受力情况可得:解得即E与xoy 平面平行,且与x轴方向夹角为同理,若B沿-x方向E与xoy 平面平行,且与x轴方向夹角为【考点定位】动能定理 带电粒子在电场中的运动 力的合成【2011高考真题精选】(2011全国卷1第25).(19分)如图,与水平面成45角的平面MN将空间分成I和II两个区域。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速度从平面MN上的点水平右射入I区。粒子在I区运动时,只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用,电场
14、强度大小为E;在II区运动时,只受到匀强磁场的作用,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。求粒子首次从II区离开时到出发点的距离。粒子的重力可以忽略。【答案】设粒子第一次过MN时速度方向与水平方向成1角,位移与水平方向成2角且2=450,在电场中做类平抛运动, 则有:得出: 在电场中运行的位移:在磁场中做圆周运动,且弦切角为=1-2,得出:在磁场中运行的位移为:所以首次从II区离开时到出发点的距离为:(2011天津第12题)(20分)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用,有力地推动了现代科学技术的发展。(1)当今医学成像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”
15、,它在医疗诊断中,常利用能放射电子的同位素碳11为示踪原子,碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得,同时还产生另一粒子,试写出核反应方程。若碳11的半衰期为20min,经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几?(结果取2位有效数字)(2)回旋加速器的原理如图,D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒,它们接在电压一定、频率为f的交流电源上,位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略,重力不计),它们在两盒之间被电场加速,D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P,求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式
16、(忽略质子在电场中运动的时间,其最大速度远小于光速)(3)试推理说明:质子在回旋加速器中运动时,随轨道半径r的增大,同一盒中相邻轨道的半径之差是增大、减小还是不变?【答案】(1)核反应方程为设碳11原有质量为m0,经过t=2.0h剩余的质量为mt,根据半衰期定义,有:(2)设质子质量为m,电荷量为q,质子离开加速器时速度大小为v,由牛顿第二定律知:质子运动的回旋周期为:由回旋加速器工作原理可知,交变电源的频率与质子回旋频率相同,由周期T与频率f的关系可得:设在t时间内离开加速器的质子数为N,则质子束从回旋加速器输出时的平均功率输出时质子束的等效电流为:由上述各式得若以单个质子为研究对象解答过程
17、正确的同样给分(3)方法一:设k(kN*)为同一盒子中质子运动轨道半径的序数,相邻的轨道半径分别为rk,rk+1(rkrk+1),在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk,vk+1,D1、D2之间的电压为U,由动能定理知由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力,知,则整理得 因U、q、m、B均为定值,令,由上式得相邻轨道半径rk+1,rk+2之差同理 因为rk+2 rk,比较,得说明随轨道半径r的增大,同一盒中相邻轨道的半径之差减小方法二:设k(kN*)为同一盒子中质子运动轨道半径的序数,相邻的轨道半径分别为rk,rk+1(rkrk+1),在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk,vk+1,D1、
18、D2之间的电压为U由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力,知,故由动能定理知,质子每加速一次,其动能增量以质子在D2盒中运动为例,第k次进入D2时,被电场加速(2k1)次速度大小为同理,质子第(k+1)次进入D2时,速度大小为综合上述各式可得整理得,同理,对于相邻轨道半径rk+1,rk+2,整理后有由于rk+2 rk,比较,得说明随轨道半径r的增大,同一盒中相邻轨道的半径之差减小,用同样的方法也可得到质子在D1盒中运动时具有相同的结论。(2011广东第35题)、(18分)如图19(a)所示,在以O为圆心,内外半径分别为和的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差U为常量,
19、,一电荷量为+q,质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域,不计重力。已知粒子从外圆上以速度射出,求粒子在A点的初速度的大小若撤去电场,如图19(b),已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度射出,方向与OA延长线成45角,求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间在图19(b)中,若粒子从A点进入磁场,速度大小为,方向不确定,要使粒子一定能够从外圆射出,磁感应强度应小于多少?r【答案】 (1)由动能定理:Uq=mv12-mv02 得:v0= (2)如右图:粒子在磁场中作圆周运动的半径为r,则r2=2()2 RV3B1qv2=m 由得:B1= T= t = 由 t =(3)由B2qv3=m 可知
20、,B越小,R越大。与磁场边界相切的圆的最大半径为 R= 所以 B2【答案】(1)v0=(2)B1= t =(3)B2(2011北京理综第23题)(18分)利用电场和磁场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示的矩形区域ACDG(AC边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场,A处有一狭缝。离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场,运动到GA边,被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2(m1m2),电荷量均为q。加速电场的电势差为U,离子进入电场时的初速度可以忽略。不计重力
21、,也不考虑离子间的相互作用。(1)求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1;(2)当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边落点的间距s;(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离。设磁感应强度大小可调,GA边长为定值L,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处。离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度。答案(1)动能定理 得 (2)由牛顿第二定律 ,利用式得离子在磁场中的轨道半径为别为 , 两种离子在GA上落点的间
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