高中物理《电场》高档难题目高中教育_-高中教育.pdf

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1、 2019-8-5 O K B P O A h d U Q K 电场补充题 1、宇航员在探测某星球时发现：该星球带负电，而且带电均匀；该星球表面没有大气；在一次实验中，宇航员将一个带电小球(其带电量远远小于星球电量)置于离星球表面某一高度处无初速释放，恰好处于悬浮状态.如果选距星球表面无穷远处的电势为零，则根据以上信息可以推断（D）A、小球一定带正电 B、小球的电势能一定小于零 C、只改变小球的电量，从原高度无初速释放后，小球仍处于悬浮状态 D、只改变小球离星球表面的高度，无初速释放后，小球仍处于悬浮状态 2、长度均为 L 的平行金属板 AB相距为 d，接通电源后，在两板之间形成匀强磁场。在

2、A板的中间有一个小孔 K，一个带+q 的粒子 P 由 A板上方高 h 处的 O 点自由下落，从 K 孔中进入电场并打在 B 板上 K点处.当 P 粒子进入电场时，另一个与 P 相同的粒子 Q 恰好从两板间距 B 板2d处的 O点水平飞人，而且恰好与 P 粒子同时打在 K处.如果粒子进入电场后，所受的重力和粒子间的作用力均可忽略不计，判断以下正确的说法是（A）A、P 粒子进入电场时速度的平方满足adv42(a 为粒子在电场中所受 电场力产生的加速度大小)B、将 P、Q 粒子电量均增为 2q，其它条件不变，P、Q 粒子同时进入 电场后，仍能同时打在 K点 C、保持 P、Q 原来的电量不变，将 O

3、点和 O点均向上移动相同的距离4d；且使 P、Q 同时进入电场，则 P 粒子将先击中 K点 D、其它条件不变，将 Q 粒子进入电场时的初速度变为原来的 2 倍，将电源电压也增加为原来的 2倍，P、Q 同时进入电场，仍能同时打在 K点 3、图中 a、b 是两个点电荷，它们的电量分别为 Q1、Q2，MN 是 ab 连线的中垂线，P 是中垂线上的一点。下列哪种情况能使 P 点场强方向指向 MN 的左侧？(ACD)A、Q1、Q2都是正电荷，且 Q1|Q2|C、Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|Q2|4.水平放置的平行板电容器与一电池相连，在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态，现a b P

4、M N 左 右 2019-8-5 将电容器两板间的距离增大，则（D）A、电容变大，质点向上运动 B、电容变大，质点向下运动 C、电容变小，质点保持静止 D、电容变小，质点向下运动 5.某一静电实验装置如图所示，验电器 A不带电，验电器 B 的上面安一个几乎封闭的金属圆桶 C，并且 B 内的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘柄的金属小球 D，使 D 接触 C 的内壁，再移出与 A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使 A带电.这个实验说明了（B）A、C 是一个等势体（电势处处相等）B、C 的内部是不带电的 C、C 的内部电势为零 D、C 的内部场强为零 6.传感器是能将感受到的物理量（如力、热

5、、光、声等）转换成便于测量量（一般是电学量）的一种元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器，金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容 C 大小的变化情况就能反应出液面高度 h 的高低情况，则二者的关系是(B)C 增大表示 h 增大C 增大表示 h 减小 C 减小表示 h 减小C 减小表示 h 增大 A.只有对 B.只有、对 C.只有对 D.只有、对 7、示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示.如果在荧光屏上P 点出现亮斑，那么示波管中的(A)A、极板X应带正电 B、极板X应带正电 C、极板Y应带负电 D、极板Y应带正电 8

6、、如图所示，实线表示匀强电场的电场线.一个带正电荷的粒子以某一速度射入匀强电场，只在电场力作用下，运动的轨迹如图中的虚线所示，a、b为轨迹上的两点.若a 点电势为a，b点电势为b，则(C)A、场强方向一定向左，且电势 ab B、场强方向一定向左，且电势 ab 金属芯线 电介质 h 导电液体 a b A B C D 个带电小球其带电量远远小于星球电量置于离星球表面某一高度处无初速释放恰好处于悬浮状态如果选距星球表面无穷远处的电势为零则根据以上信息可以推断小球一定带正电小球的电势能一定小于零只改变小球的电量从原高度无金属板相距为接通电源后在两板之间形成匀强磁场在板的中在板上点处当粒子进入电场时另一

7、个与相同的粒子恰好从两板间距板间有一个小孔一个带的粒子由板上方高处的点自由下落从孔中进入电场并点水平飞人而且恰好与粒子同中所粒子进入电场时速度的平方满足场力产生的加速度大小将粒子电量均增为其它条件不变粒子同时进场后仍能同时在点受电入电保持原来的电量不变将点和点均向上移动相同的距其它条件不变将粒子进入电场时的初速度变为原来 2019-8-5 D、场强方向一定向右，且电势 a1)，到达 b 点时动能恰好为零，小滑块最终停在 O 点，求：(1)小滑块与水平面间的动摩擦因数 (2)Ob 两点间的电势差 Uob(3)小滑块运动的总路程 S 解：(1)由 Aa=Bb=4L,O 为 AB连线的中点得：a、b

8、 关于 O 点对称，则 Uab=0(1 分)设小滑块与水平面间的摩擦力大小为 f，对于滑块从 ab 过程，由动能定理得：002ELfUqab(1 分)而 f=mg(1 分)由式得：mgLE02(1 分)（2）对于滑块从 Ob 过程，由动能定理得：004nELfUqOb(2 分)由式得：qEnUOb2)12(0(1 分)(3)对于小滑块从 a开始运动到最终在 O 点停下的整个过程，由动能定理得：00EsfUqaO(1 分)而qEnUUObaO2)12(0(1 分)由式得：LnS412(1 分)33、喷墨打印机的原理示意图如图所示，其中墨盒可以发出墨汁液滴，此液滴经过带电室时被带上负电，带电多少由

9、计算机按字体笔画高低位置输入信号加以控制。带电后液滴以一定的初速度进入偏转电场，带电液滴经过偏转电场发生偏转后打到纸上，显示出字体。计算机无信号输入时，墨汁液滴不带电，径直通过偏转板最后注入回流槽流回墨盒。设偏转极板板长 L1=1.6cm，两板间的距离 d=0.50cm，两板间的电压 U=8.0 103V，偏转极板的右端距纸的距离 L2=3.2cm、若一个墨汁液滴的质量为 m=1.6 10-10kg，墨汁液滴以 v0=20m/s 的初速度垂直电场方向进入偏转电场，此液滴打到纸上的点距原入射方向的距离为 2.0mm、不计空气阻力和A O b a B EO 个带电小球其带电量远远小于星球电量置于离

10、星球表面某一高度处无初速释放恰好处于悬浮状态如果选距星球表面无穷远处的电势为零则根据以上信息可以推断小球一定带正电小球的电势能一定小于零只改变小球的电量从原高度无金属板相距为接通电源后在两板之间形成匀强磁场在板的中在板上点处当粒子进入电场时另一个与相同的粒子恰好从两板间距板间有一个小孔一个带的粒子由板上方高处的点自由下落从孔中进入电场并点水平飞人而且恰好与粒子同中所粒子进入电场时速度的平方满足场力产生的加速度大小将粒子电量均增为其它条件不变粒子同时进场后仍能同时在点受电入电保持原来的电量不变将点和点均向上移动相同的距其它条件不变将粒子进入电场时的初速度变为原来 2019-8-5 重力作用、求：

11、这个液滴通过带电室后所带的电荷量 q、若要使纸上的字体放大，可通过调节两极板间的电压或调节偏转极板的右端距纸的距离 L2来实现、现调节 L2使纸上的字体放大 10%，调节后偏转极板的右端距纸的距离 L2/为多大？答案：1.3 10-13C3.6cm 34、在一个点电荷 Q 的电场中，Ox 坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上 A、B 两点的坐标分别为 2.0m 和 5.0m、放在 A、B 两点的试探电荷受到的电场力方向都跟 x轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷的电量关系图象如图中直线 a、b 所示，放在 A点的电荷带正电，放在 B 点的电荷带负电、求：B 点的电场强度的大小和方向、试判断电

12、荷 Q 的电性，并说明理由、点电荷 Q 的位置坐标。答案：EB=2.5V/m，沿 x轴负向负电x=2.6m 处、35、如图所示，A和 B表示在真空中相距为 d 的两平行金属板、加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场、当 t=0 时，将恒定电压加在 A、B 两板上，使 A板电势比 B 板电势高、这时在紧靠 B板处有一初速度为零的电子(质量为 m，电荷量绝对值为 e)，在电场作用下开始运动、求：这个电子到达 A板时具有的速率为多少？该电子到达 A板时，给 A板的冲量是多大？答案：mUev2mUeI2 36、如图所示，在光滑绝缘的水平面上，有一静止在A点质量为 m=1.0 10-3kg 带负电的小

13、球、现加一水平方向的匀强电场使小球由 A点运动到 B 点，电场力做功为 W=0.2J，已知 AB两点间距离为 L=0.1m，电势差为 U=20V 判断匀强电场的场强方向并计算电场强度E 的大小和小球的电量 q；计算小球运动的加速度的大小和到达B 点时的速率 v 答案：200V/m0.01C 20m/s 37、如图所示，光滑水平面上放有用绝缘材料制成的“L”型滑板，其质量为 M，平面部分的上表面光滑且足够长、在距滑板 A端为 l 的 B 处放置一个质量为 m、带电荷量为+q 的物体 C（可视为质点），在水平的匀强电场作用下，由静止开始运动、已知：M=3m，电场强度为 E。假设物体 C 在运动及与

14、滑板 A端相碰过程中电荷量不变 求物体 C 第一次与滑板 A端相碰前瞬间的速度大小 信 号 输偏 转 极墨盒 带电室 回流槽 纸+v0 d U L1 L2 x O A B a F/N O 1234 4321 b q/0.1C+A B A B 个带电小球其带电量远远小于星球电量置于离星球表面某一高度处无初速释放恰好处于悬浮状态如果选距星球表面无穷远处的电势为零则根据以上信息可以推断小球一定带正电小球的电势能一定小于零只改变小球的电量从原高度无金属板相距为接通电源后在两板之间形成匀强磁场在板的中在板上点处当粒子进入电场时另一个与相同的粒子恰好从两板间距板间有一个小孔一个带的粒子由板上方高处的点自由

15、下落从孔中进入电场并点水平飞人而且恰好与粒子同中所粒子进入电场时速度的平方满足场力产生的加速度大小将粒子电量均增为其它条件不变粒子同时进场后仍能同时在点受电入电保持原来的电量不变将点和点均向上移动相同的距其它条件不变将粒子进入电场时的初速度变为原来 2019-8-5 若物体 C 与滑板 A端相碰的时间极短，而且碰后弹回的速度大小是碰前速度大小的 1/5，求滑板被碰后的速度大小 求物体 C 从开始运动到与滑板 A第二次碰撞这段时间内，电场力对小物体 C 做的功 答案：mqElv21mqElv2522qElW2549 38、如图所示，一矩形绝缘木板放在光滑水平面上，另一质量为 m、带电量为 q 的

16、小物块沿木板上表面以某一初速度从 A端沿水平方向滑入，木板周围空间存在足够大、方向竖直向下的匀强电场 已知物块与木板间有摩擦，物块沿木板运动到B 端恰好相对静止若将匀强电场的方向改为竖直向上，大小不变，且物块仍以原初速度沿木板上表面从A 端滑入，结果物块运动到木板中点时相对静止求：物块所带电荷的性质 匀强电场场强的大小 解：电场方向改为竖直向上后，物块相对木板运动的位移变小，说明摩擦力变大，它们之间的压力变大了，物块所受的电场力向下，所以物块带负电（2 分）设匀强电场的场强大小为 E，木板质量为 M、长度为 L，物块的初速度为 v0，物块和木板共同速度为 v 当电场方向向下时：由物块在竖直方向

17、受力平衡得：N1+qE=mg（2 分）由物块与木板组成的系统动量守恒得：mv0=(M+m)v（2 分）由系统能量守恒得：N1L=mv02-(m+M)v2（3 分）当电场方向向上时：由物块在竖直方向受力平衡得：qE+mg=N2（1 分）由物块与木板组成的系统动量守恒得：mv0=(M+m)v（2 分）由系统能量守恒得：N2 L=mv02-(m+M)v2（2 分）解得：E=（2 分）39、如图所示，半径 R=0.8m 的光滑绝缘导轨固定于竖直平面内，加上某一方向的匀强电场时，带正电的小球沿轨道内侧做圆周运动圆心 O 与 A点的连线与竖直成一角度 ，在 A点时小球对轨道的压力 N=120N，此时小球的

18、动能最大若小球的最大动能比最小动能多 32J，且小球能够到达轨道上的任意一点（不计空气阻力）则：小球的最小动能是多少？小球受到重力和电场力的合力是多少？E A B C l 个带电小球其带电量远远小于星球电量置于离星球表面某一高度处无初速释放恰好处于悬浮状态如果选距星球表面无穷远处的电势为零则根据以上信息可以推断小球一定带正电小球的电势能一定小于零只改变小球的电量从原高度无金属板相距为接通电源后在两板之间形成匀强磁场在板的中在板上点处当粒子进入电场时另一个与相同的粒子恰好从两板间距板间有一个小孔一个带的粒子由板上方高处的点自由下落从孔中进入电场并点水平飞人而且恰好与粒子同中所粒子进入电场时速度的

19、平方满足场力产生的加速度大小将粒子电量均增为其它条件不变粒子同时进场后仍能同时在点受电入电保持原来的电量不变将点和点均向上移动相同的距其它条件不变将粒子进入电场时的初速度变为原来 2019-8-5 现小球在动能最小的位置突然撤去轨道，并保持其他量都不变，若小球在 0.04s 后的动能与它在A点时的动能相等，求小球的质量 解：、小球在电场和重力场的复合场中运动，因为小球在 A 点具有最大动能，所以复合场的方向由 O 指向 A，在 AO 延长线与圆的交点 B 处小球具有最小动能 EkB设小球在复合场中所受的合力为 F，则有；即：4.08.01202kAAEvmF（4 分）带电小球由A运动到B 的过

20、程中，重力和电场力的合力做功，根据动能定理有：-F2 R=EKB-EKA=-32（4 分）由此可得：F=20N，EKB=8J 即小球的最小动能为 8J（2 分），重力和电场力的合力为 20N（2 分）带电小球在 B 处时撤去轨道后，小球做类平抛运动，即在 BA方向上做初速度为零的匀加速运动，在垂直于 BA方向上做匀速运动设小球的质量为 m，则：2R=t2（2 分）得：m=0、01kg（2 分）40、一带电量为 Q 的固定正点电荷在真空中形成的电场如图所示，现有一质量为m，带电量为 q的微粒在此点电荷附近做周期为T 的匀速圆周运动，微粒的重力不能忽略，求：(1)微粒的带电性质、(2)微粒的轨迹所

21、在平面及圆心 O 的位置、解：(1)微粒带负电(2 分)(2)微粒做圆周运动的轨迹在水平面内，且圆心 O 在点电荷的正下方，设圆心离点电荷的距离为 H、(2 分)对于微粒受力分析如图所示，由牛顿第二定律得 RTmmg224tan(6 分)由几何知识得：R=Htan(2 分)由得：224gTH(2 分)41、在绝缘水平面上放一质量 m=2.0 10-3kg 的带电滑块 A，所带电荷量 q=1.0 10-7C、在滑块 A的左边 l=0、3m 处放置一个不带电的绝缘滑块 B，质量 M=4.0 10-3kg，B 与一端连在竖直墙壁上的轻弹簧接触(不连接)且弹簧处于自然状态，弹簧原长 S=0.05m、如

22、图所示，在水平面上方空间加一水+Q H O F mg 个带电小球其带电量远远小于星球电量置于离星球表面某一高度处无初速释放恰好处于悬浮状态如果选距星球表面无穷远处的电势为零则根据以上信息可以推断小球一定带正电小球的电势能一定小于零只改变小球的电量从原高度无金属板相距为接通电源后在两板之间形成匀强磁场在板的中在板上点处当粒子进入电场时另一个与相同的粒子恰好从两板间距板间有一个小孔一个带的粒子由板上方高处的点自由下落从孔中进入电场并点水平飞人而且恰好与粒子同中所粒子进入电场时速度的平方满足场力产生的加速度大小将粒子电量均增为其它条件不变粒子同时进场后仍能同时在点受电入电保持原来的电量不变将点和点均

23、向上移动相同的距其它条件不变将粒子进入电场时的初速度变为原来 2019-8-5 平向左的匀强电场，电场强度的大小为 E=4.0 105N/C，滑块 A由静止释放后向左滑动并与滑块 B发生碰撞，设碰撞时间极短，碰撞后两滑块结合在一起共同运动并一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内)，此时弹性势能 E0=3.2 10-3J，两滑块始终没有分开，两滑块的体积大小不计，与水平面间的动摩擦因数均为 =0.5，g 取 10m/s2、求：(1)两滑块碰撞后刚结合在一起的共同速度 v；(2)两滑块被弹簧弹开后距竖直墙壁的最大距离 s 解：(1)设两滑块碰前 A的速度为 v1，由动能定理有：2121mvmglqEl(

24、2 分)解得：v1=3m/s(2 分)A、B 两滑块碰撞，由于时间极短动量守恒，设共同速度为 v vmMmv)(1(2 分)解得：v=1.0m/s(2 分)(2)碰后 A、B 一起压缩弹簧至最短，设弹簧压缩量为 x1，由动能定理有：2011)(210)(vmMEgxmMqEx(2 分)解得：x1=0.02m(2 分)设反弹后 A、B 滑行了 x2距离后速度减为零，由动能定理得：0)(220gxmMqExE(2 分)解得：x20.05m(2 分)以后，因为 qE(M+m)g，滑块还会向左运动，但弹开的距离将逐渐变小，所以，最大距离为：S=x2+s-x1=0、05m+0.05m-0.02m=0.0

25、8m、(4 分)42、如图所示，带正电小球质量为 m=1 10-2kg，带电量为 q=1 10-6C，置于光滑绝缘水平面上的 A点、当空间存在着斜向上的匀强电场时，该小球从静止开始始终沿水平面做匀加速直线运动，当运动到 B 点时，测得其速度 v0=1.5m/s，此时小球的位移为 s=0.15m、求此匀强电场场强的取值范围、（g=10m/s2）某同学求解如下：设电场方向与水平面之间夹角为 ，由动能定理021cos2BmvqEs，得V/mcos75000cos22qsmvEB，由题意可知 0，所以当 E7.5 104V/m 时小球将始终沿水平面做匀加速直线运动、经检查，计算无误、该同学所得结论是否

26、有不完善之处？若有请予补充、E S A B l B A E 个带电小球其带电量远远小于星球电量置于离星球表面某一高度处无初速释放恰好处于悬浮状态如果选距星球表面无穷远处的电势为零则根据以上信息可以推断小球一定带正电小球的电势能一定小于零只改变小球的电量从原高度无金属板相距为接通电源后在两板之间形成匀强磁场在板的中在板上点处当粒子进入电场时另一个与相同的粒子恰好从两板间距板间有一个小孔一个带的粒子由板上方高处的点自由下落从孔中进入电场并点水平飞人而且恰好与粒子同中所粒子进入电场时速度的平方满足场力产生的加速度大小将粒子电量均增为其它条件不变粒子同时进场后仍能同时在点受电入电保持原来的电量不变将点

27、和点均向上移动相同的距其它条件不变将粒子进入电场时的初速度变为原来 2019-8-5 解：该同学所得结论有不完善之处、为使小球始终沿水平面运动，电场力在竖直方向的分力必须小于等于重力：qEsin mg 所以3422tan22BBvsgsmvmg，53，V/m1025.1sin5qmgE 即 7.5 104V/m E1.25 105V/m 43、图 1 中 B 为电源，电动势 E=27V，内阻不计、固定电阻 R1=500，R2为光敏电阻、C 为平行板电容器，虚线到两极板距离相等，极板长 l1=8.0 10-2m，两极板的间距 d=1.0 10-2m、S 为屏，与极板垂直，到极板的距离 l2=0.

28、16m、P 为一圆盘，由形状相同、透光率不同的三个扇形 a、b 和 c构成，它可绕 AA/轴转动、当细光束通过扇形 a、b、c 照射光敏电阻 R2时，R2的阻值分别为 1000、2000、4500、有一细电子束沿图中虚线以速度 v0=8、0 106m/s 连续不断地射入 C、已知电子电量 e=1.6 10-19C，电子质量 m=9 10-31kg、忽略细光束的宽度、电容器的充电放电时间及电子所受的重力、假设照在 R2上的光强发生变化时 R2阻值立即有相应的改变、设圆盘不转动，细光束通过 b 照射到 R2上，求电子到达屏 S 上时，它离 O 点的距离 y、（计算结果保留二位有效数字）、设转盘按图

29、 1 中箭头方向匀速转动，每 3 秒转一圈、取光束照在 a、b 分界处时 t=0，试在图 2给出的坐标纸上，画出电子到达屏 S 上时，它离 O 点的距离 y随时间 t 的变化图线（06s间）、要求在 y轴上标出图线最高点与最低点的值、（不要求写出计算过程，只按画出的图线评分、）答案：0.024m a b c A A/P 细光束 R2 R1 B v0 l1 l2 O S y C 图 1 图 2 O t/s y/10-2m 10 20 123456 O t/s y/10-2m 10 20 123456 24 12 个带电小球其带电量远远小于星球电量置于离星球表面某一高度处无初速释放恰好处于悬浮状态如果选距星球表面无穷远处的电势为零则根据以上信息可以推断小球一定带正电小球的电势能一定小于零只改变小球的电量从原高度无金属板相距为接通电源后在两板之间形成匀强磁场在板的中在板上点处当粒子进入电场时另一个与相同的粒子恰好从两板间距板间有一个小孔一个带的粒子由板上方高处的点自由下落从孔中进入电场并点水平飞人而且恰好与粒子同中所粒子进入电场时速度的平方满足场力产生的加速度大小将粒子电量均增为其它条件不变粒子同时进场后仍能同时在点受电入电保持原来的电量不变将点和点均向上移动相同的距其它条件不变将粒子进入电场时的初速度变为原来