（新课标）2022年高考物理 考前方法指导二

新课标2022年高考物理考前方法指导二例16、图中A、B是一对中间开有小孔的平行金属板，两小孔的连线与金属板面相垂直，两极板的距离为l。两极板间加上低频交流电压，A板电势为零，B板电势u=U0cosωt。现有一电子在t=0时穿过A板上的小孔射入电场。设初速度和重力的影响均可忽略不计。则电子在两极板间可能(　)(A)以AB间的某一点为平衡位置来回振动(B)时而向B板运动，时而向A板运动，但最后穿出B板(C)一直向B板运动，最后穿出B板，如果ω小于某个值ω0，l小于某个l0(D)一直向B板运动，最后穿出B板，而不论ω、l为任何值【错解分析】:错解：知道初速度和重力的影响不计，即初速度为0，不计重力，则电子在两板间只受电场作用，电场力方向在两小孔的连线上，所以电子做的是直线运动，因为加的电压是余弦电压，则电场大小方向呈周期性变化，一会儿向左一会儿向右，所以物体运动也应该是一会儿向左，一会儿向右，即以AB间的某一点为平衡位置来回振动。选A本题的易错点就在部分同学对物体的运动理解不透彻，仍然思维定式地认为物体运动的方向由力的方向决定，而忽略了物体的运动是由速度与合外力共同决定的。虽然也选择了A，但那是错误理解下的巧合。至于C项很多学生都未能选择【解题指导】:【答案】:ACUt【解析】：为了不影响我们思考问题，我们先假设l无穷大，让我们研究电子的运动时不受空间的束缚。由于初速度为0，重力不计，只受电场力，所以物体做直线运动。物体的运动情况是由速度和合外力共同决定的，所以必须综合考虑物体的速度和受力情况。电场力，所以电子所受的电场力也是以余弦规律变化，看下图Ft-22-\n0时刻，速度为0，0～T/4电场力向右，所以0～T/4电子由静止开始向右加速；T/4时刻电子具有一定的向右的速度，T/4～T/2时刻电场力反向，由于速度不能突变，所以T/4～T/2电子继续向右但做减速运动；于是有：T/4时刻速度最大。由于电场力的变化是对称的，所以0～T/4速度由0至最大值，T/4～T/2速度将从最大值减至0。T/2时刻速度为0，T/2～3T/4电场力仍向左，所以T/2～3T/4电子由静止向左加速至最大值；3T/4时刻电子具有最大的向左的速度，3T/4～T时刻电场力反向，所以3T/4～T电子做向左的减速运动至速度为0。以此类推，则电子在无限大的电场里以AB间的某一点为平衡位置来回振动。（可用速度—时间图象来加深理解）因为L不是无限大，如果L<(0～T/2内电子的位移)则，电子将会飞出去；根据知ω越小，则T越大，T/2内位移也将越大，若T/2内位移>L则电子也将飞出去，所以L<一定值，ω<一定值时，电子会飞出去。练习16、图中A、B是一对平行的金属板。在两板间加上一周期为T的交变电压u。A板的电势UA＝0，B板的电势UB随时间的变化规律为:在0到T/2的时间内,UB＝U0(正的常数)；在T/2到T的时间内，UB＝-U0；在T到3T/2的时间内,UB＝U0；在3T/2到2T的时间内。UB＝-U0……，现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内。设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则()　　(A)若电子是在t＝0时刻进入的,它将一直向B板运动；　　(B)若电子是在t＝T/8时刻进入的,它可能时而向B板运动,时而向A板运动,最后打在B板上；　　(C)若电子是在t＝3T/8时刻进入的,它可能时而向B板运动,时而向A板运动,最后打在B板上；　　(D)若电子是在t＝T/2时刻进入的,它可能时而向B板、时而向A板运动。[来源:学科网ZXXK]-22-\n例17、如图，光滑平面上固定金属小球A，用长L0的绝缘弹簧将A与另一个金属小球B连接，让它们带上等量同种电荷，弹簧伸长量为x1，若两球电量各漏掉一半，弹簧伸长量变为x2，则有：（）ABAB　　　　　【错解分析】错解：故选B　　错解只注意到电荷电量改变，忽略了两者距离也随之变化，导致错误。　　【解题指导】:【答案】:C　　【解析】：由题意画示意图，B球先后平衡，于是有，因为，所以练习17、如图所示，真空中AB两个点电荷的电量分别为+Q和+q，放在光滑的绝缘的水平面上，AB之间用绝缘的轻弹簧连接。当系统平衡时，弹簧的伸长量为.设弹簧均在弹性限度内，则A.保持Q不变，将q变为3q,平衡时弹簧的伸长量等于3B.保持q不变，将Q变为3Q,平衡时弹簧的伸长量小于3C.保持Q不变，将q变为-q,平衡时弹簧的缩短量等于-22-\nD.保持q不变，将Q变为-Q,平衡时弹簧的缩短量小于例18、在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动。开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为α。在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面A．维持不动B．将向使α减小的方向转动C．将向使α增大的方向转动D．将转动，因不知磁场方向，不能确定α会增大还是会减小【错解分析】:错解：考生未能正确理解楞次定律含义，认为磁场方向未知而做出D选项的判断。【解题指导】:【答案】:B【解析】：本题是考查楞次定律的典型问题，必须正确理解楞次定律中“阻碍”的含义：由楞次定律可知，当磁场开始增强时，线圈平面转动的效果是为了减小线圈磁通量的增加，阻碍磁通量的变化△B·△S，则因B的增加，为达到“阻碍”的效果，只有减小S，即线圈平面将向使α减小的方向转动。abcdMNPQ练习18、如图，相邻的两个正方形区域内存在垂直于水平面，方向相反的匀强磁场，大小为1T。一个正方形线框在光滑水平面上以初速度2m/s开始向右运动，线框的边长为0.5m，小于磁场区域边长。M、N分别为ad、bc边的中点，则线框从图示位置运动到MN与PQ重合时，速度变为1m/s，则（）A.磁通量的变化为0.125WbB.磁通量的变化为0.25WbC.加速度的最小值为8m/s2D.线框中产生的热量为0.75J例19、如图所示，下端封闭、上端开口，高h=5m，内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有质量m=10g，电荷量q=0.2C的小球，整个装置以v=5m/s的速度沿垂直于磁场方向进入B=0.2T，方向垂直纸面向内的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端管口飞出。g取10m/s2.求-22-\nvh（1）小球的电性（2）小球在管中的运动时间。（3）小球在管中运动过程中增加的机械能。【错解分析】:错解：因为不加理解地记忆：洛伦兹力不做功。从而想不明白小球的动能增加了，明明是洛伦兹做了功，但洛伦兹力不做功的。本题求解过程一般不会错。但解出结果不代表理解了。特点是最后一问。【解题指导】:【答案】:正电；1S；1J【解析】：洛伦兹力不做功，这是大家所认同的，但洛伦兹力不做功并不代表其分力也不做功，如某带电粒子在磁场中运动某时刻的速度与洛伦兹力的方向如图所示，把洛伦兹力和速度按如下图所示进行分解，则可知在方向上要做负功，在方向上要做正功，而和所做功的代数和仍然为0。本题解题过程：（1）小球因受到向上的洛伦兹力的作用而向上运动，故小球带正电。（2）小球的运动可以分成水平方向和竖直方向的运动。小球在水平方向的匀度决定了小球在竖直方向受到的洛伦兹力大小不变，小球在竖直方向上做匀加速上升运动。根据及和t=1S。（3）小球在运动过程中竖直方向的速度不断增大，使小球在水平向左方向的洛伦兹力不断增大，阻碍小球水平方向的运动，做负功。小球在竖直方向的洛伦兹力-22-\n使小球上升，做正功。小球水平方向速度不变，小球增加的机械能就是竖直方向的洛伦兹力对小球做的功该题中洛伦兹力的两个分力和都做功，一个做正功，一个做负功，但总功是0.所以还是洛伦兹力不做功。BMNPE练习19、如图所示，在水平正交的匀强电场和匀强磁场中，E=4V/m，B=2T，一质量m=1g的带正电的小物块A，从绝缘粗糙的竖直墙壁的M点由静止下滑，当它滑行h=0.8m到达N点时，离开墙壁做曲线运动，当A运动到P点时恰好处于平衡状态，此时速度方向与水平方向成45°角，若P与M的高度差H=1.6m，求（1）A沿墙壁下滑时摩擦力做的功（2）P与M间的水平距离为多少？（g取10m/s2）[来源:Zxxk.Com]v45°例20、如图所示，匀强磁场方向垂直于纸面向里，匀强电场方向水平向右，一质量为m，电量为q的粒子以速度v与磁场方向垂直、与电场方向夹角45°射入复合场中，恰好做直线运动，求电场强度E和磁感应强度B的大小。【错解分析】:错解，该题主要是无法把握物体的真实运动情况，自然无法着手处理问题。错得是百花八门。不知道：有洛伦兹力存在的直线运动一定是匀速直线运动【解题指导】:【答案】:【解析】：-22-\n有洛伦兹力存在的直线运动一定是匀速直线运动。因为粒子受重力、电场力和洛伦兹力三个力，要使物体做直线运动，这三个力的合力的方向必须与速度在同一直线更重要的是合力的方向不能变。三个力中重力和电场力是恒力，洛伦兹力总是与速度垂直且大小随速度变化。如果粒子速度发生变化，则洛伦兹力就会发生变化，合力的方向就会发生变化，物体将不能做直线运动，所以速度大小不能变。即粒子做直线运动时速度大小不能变，就是匀速直线运动。如下图所示，粒子在这三个力作用下必须做匀速直线运动，即这三个力合力为0。将洛伦兹力分解到水平和竖直方向有：mgEqv水平方向：竖直方向：练习20、在空间某一区域中同时存在匀强电场和匀强磁场，匀强磁场方向垂直于纸面向里，大小为B。匀强电场大小方向未知。如果要使一质量为m，电量为q的带正电的粒子能够以速度v在复合场中作匀速圆周运动，则电场的大小和方向应该如何？例21、如图所示，两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离为L，为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷，使其电量的绝对值均为Q，那么，a、b两球之间的万有引力F引库仑力F库分别为：　　　　【错解分析】错解：　　（1）因为a，b两带电球壳质量分布均匀，可将它们看作质量集中在球心的质点，也可看作点电荷，因此，万有引力定律和库仑定律对它们都适用，故其正确答案应选A。　　（2）依题意，a，b两球中心间的距离只有球半径的3倍，它们不能看作质点，也不能看作点电荷，因此，既不能用万有引力定律计算它们之间的万有引力，也不能用库仑定律计算它们之间的静电力，故其正确答案应选B。-22-\n　　由于一些同学对万有引力定律和库仑定律的适用条件理解不深刻，产生了上述两种典型错解，因库仑定律只适用于可看作点电荷的带电体，而本题中由于a，b两球所带异种电荷的相互吸引，使它们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分布比较密集，又因两球心间的距离L只有其半径r的3倍，不满足L＞＞r的要求，故不能将两带电球壳看成点电荷，所以不能应用库仑定律。　　【解题指导】:【答案】:D　　【解析】：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，虽然两球心间的距离L只有其半径r的3倍，但由于其壳层的厚度和质量分布均匀，两球壳可看作质量集中于球心的质点。因此，可以应用万有引力定律。　　综上所述，对于a，b两带电球壳的整体来说，满足万有引力的适用条件，不满足库仑定律的适用条件，故只有选项D正确。　　用数学公式表述的物理规律，有它的成立条件和适用范围。也可以说物理公式是对应着一定的物理模型的。应用物理公式前，一定要看一看能不能在此条件下使用该公式。练习21、置于真空中的两块正对平行带电的金属板，相距1cm，面积均为10cm2，带电量分别为Q1=2×10-8C，Q2=-2×10-8C，若在两板之间的中点放一个电量q=5×10-9C的点电荷，求金属板对点电荷的作用力是多大？例22、如图所示，把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a，b端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是：　　A．闭合K1，有电子从枕型导体流向地　　B．闭合K2，有电子从枕型导体流向地　　C．闭合K1，有电子从地流向枕型导体　　D．闭合K2，没有电子通过K2　　【错解分析】错解：枕型导体电荷总是守恒的，没有电子流过K2。选D。　　由于对没有正确理解电荷守恒的相对性，所以在本题中认为枕型导体的电荷总是守恒的，便错选答案D。　　【解题指导】:【答案】:C　　【解析】：在K1，K2都闭合前，对于枕型导体它的电荷是守恒的，-22-\na，b出现的负、正电荷等量。当闭合K1，K2中的任何一个以后，便把导体与大地连通，使大地也参与了电荷转移。因此，导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系统中电荷守恒。由于静电感应，a端仍为负电荷，大地远处感应出等量正电荷，因此无论闭K1还是K2，都是有电子从地流向导体，应选答案C。QABCDP练习22、如图所示，一个不带电的绝缘导体P正在向带负电的小球Q缓慢靠近，（不接触，且未发生放电现象），是下列说法正确的是（）A.B端的感应电荷越来越多B.导体内的电场越来越强C.导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在D点产生的场强D.感应电荷在CD两点产生的场强相等E.若用一根导线将A端接地一段时间后，移开导线后接着移开小球Q，绝缘导体将对外不显电性。例23、在平行板电容器之间有匀强电场，一带电粒子以速度v垂直电场线射入电场，在穿越电场的过程中，粒子的动能由Ek增加到2Ek，若这个带电粒子以速度2v垂直进入该电场，则粒子穿出电场时的动能为多少？　　【错解分析】错解：设粒子的的质量m，带电量为q，初速度v；匀强电场为E，在y方向的位移为y，如图所示。认为两次射入的在Y轴上的偏移量相同。实际上，由于水平速度增大带电粒子在电场中的运动时间变短。在Y轴上的偏移量变小。　　【解题指导】:【答案】:4.25EK　　[来源:学科网ZXXK]【解析】：建立直角坐标系，初速度方向为x轴方向，垂直于速度方向为y轴方向。设粒子的的质量m，带电量为q，初速度v；匀强电场为E，在y方向的位移为y。速度为2v时通过匀强电场的偏移量为y′，平行板板长为L。[来源:Z§xx§k.Com]　　由于带电粒子垂直于匀强电场射入，粒子做类似平抛运动。　　-22-\n　　两次入射带电粒子的偏移量之比为　　5cmab　　练习23、A、B两支手枪在同一高度沿水平方向各射出一粒子弹，打在前方100m远处的同一块竖直靶上，如图所示，A枪击中了a点，B枪击中了b点，a、b两点的竖直高度差为5cm。若A枪子弹离开枪口时的速度大小为500m/s，求B枪子弹离开枪口时的速度大小。不计空气阻力，取g＝10m/s2。例24、一均匀带电金属小球固定在空间A点，小球带电量为-2Q，设无穷远处电势为0，电场中某点B的电势为，若将金属球的带电量由-2Q变为-Q，则B点的电势将如何变化？【错解分析】:错解：因为产生电场的电荷量变少了，所以空间的电场变弱了，将电荷从B点移动至无穷远时电场力做功少了，即B与无穷远间的电势差U变小了，所以变小了。产生错误的原因是没有依照电势差的定义来判定。【解题指导】:【答案】:变大了【解析】：电场变弱了，则将电荷从B点移动至无穷远处电场力做的功变少了。根据公式知B∞间的电势差变小了，因为电势沿着电场线方向降低，产生电场的电荷为负电荷，所以B点的电势低于∞处的电势。因为=0，所以B点电势小于0，B与∞电势差变小，即B点电势与0靠近了，负数与0靠近是变大了。练习24、A，B两块平行带电金属板，A板带负电，B板带正电，并与大地相连接，P为两板间一点。若将一块玻璃板插入A，B两板间，则P点电势将怎样变化。-22-\n例25、一个质量为m，带有电荷-q的小物块，可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox轴正方向，如图所示，小物体以初速v0从x0沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f作用，且f＜qE。设小物体与墙碰撞时不损失机械能且电量保持不变。求它在停止运动前所通过的总路程s。　　【错解分析】错解：错解一：物块向右做匀减速运动到停止，有　　　　错解二：小物块向左运动与墙壁碰撞后返回直到停止，有W合=△Ek，得　　　　错误的要害在于没有领会题中所给的条件f＞Eq的含义。当物块初速度向右时，先减速到零，由于f＜Eq物块不可能静止，它将向左加速运动，撞墙后又向右运动，如此往复直到最终停止在轨道的O端。初速度向左也是如此。【解题指导】:【答案】:　　【解析】：设小物块从开始运动到停止在O处的往复运动过程中位移为x0，往返路程为s。根据动能定理有　　　　练习25、如图所示，在绝缘水平面上，相距为L的AB两点分别固定着两个带电量相等的正电荷，a、O、b三点将L分为四等份。一质量为m带电量为+q-22-\n的小滑块（可视为质点）以初动能从a点出发，沿直线AB向b点运动，其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍（n>1），到达b点时动能恰好为0，小滑块最终停在O点，求ABOaba（1）小滑块与水平面间的动摩擦因数。（2）O、b两点间的电势差（3）小滑块运动的总路程例26、如图所示，在水平向右的匀强电场中，一长为L的绝缘轻杆，一端固定于O点，杆可绕O点在竖直平面内转动。杆的另一端连接一质量为m的带正电小球，小球受到的电场力是重力的倍，要使小球能在竖直平面内做圆周运动，则小球经过最高点的速度最小为多少？【错解分析】:错解一、忽略电场的作用，直接应用结论，小球在最高点的最小速度为0。错解二、不知杆与绳的区别，不会用合场的思想类比重力场进行解题，错解答案较多。【解题指导】:【答案】:【解析】：这是一个复合场问题：重力场与电场的复合场，我们最习惯于研究重力场中的竖直平面内的圆周运动，我们就把复合场类比于重力场进行解题，首先确定复合场方向即小球的平衡位置。受力分析知，小于的平衡位置为与竖直方向夹角30°，复合场的等效成重力场的等效加速度为,如下图A点是平衡位置，B点是等效重力场中的最高点，C点是几何上最高点，也就是我们要求的最高点ABC-22-\n[来源:学§科§网]因为是杆子所以B点的最小速度为0，再在BC间用动能定理可求得C点的速度；或类比于重力场中的运动进行计算，最后只需将g改成即可。【小结】　　用等效的观点解决陌生的问题，能收到事半功倍的效果。然而等效是有条件的。在学习交流电的有效值与最大值的关系时，我们在有发热相同的条件将一个直流电的电压（电流）等效于一个交流电。本题中，把两个场叠加成一个等效的场，前提条件是两个力做功都与路径无关。练习26、如图所示，长为L的绝缘细线，一端悬于O点，另一端连接一质量为m的带负电小球，置于水平向右的匀强电场中，在O点正下方钉一个钉子O′，已知小球受到的电场力是重力的，现将细线向右水平拉直后从静止释放，细线碰到钉子后要使小球刚好饶钉子O′在竖直平面内作圆周运动，求OO′长度。abcdefgh　　例27、闭合铜环与闭合金属框接触良好，放在匀强磁场中，如图所示，当铜环向右移动时，金属框不动，下列说法正确的是（）A.铜环内没有感应电流，因为磁通量没有发生变化B.金属框内没有感应电流，因为磁通量没有发生变化C.金属框ab边中有感应电流，因为回路abfgea中磁通量增加了-22-\nA.铜环的半圆egf中有感应电流，因为回路egfcde中的磁通量减小了【错解分析】:错解：认为整个电路中磁能量没有变化，所以电路中没有电流所以选择AB【解题指导】:【答案】:CD【解析】：对多回路问题，只要穿过任一回路的磁通量发生变化，该回路中就产生感应电流。如abfge回路中磁通量增加，产生逆时针方向的感应电流，所以金属框ab边中有从a到b方向的电流，而环的左半边有fge的电流。其余可类似分析。也可将环的两半边等效成两根导体杆向右平动切割磁感线，产生感应电流，由右手定则判断。Obaω练习27、图中均匀金属环半径是10cm，电阻是4Ω，绝缘导线Oa和Ob的电阻均为2Ω，其中Oa和b端则接在环上，一垂直环面的匀强磁场，它的磁感应强度为4T，当Oa转动角速度ω=100rad/s时，若Oa与Ob重合，流过Oa的电流为；若Oa与Ob处于同一直径上时流过Oa的电流为。例28、如图所示，两个大小相同的小球带有同种电荷，质量分别为和，带电量分别为和，用细绝缘线悬挂后，分别与竖直线成夹角和，且两球处于同一水平线上，若，则下述结论正确的是（）A．一定等于B．一定满足C．一定等于D．必须同时满足【错解分析】:错解：认为当、带电量不等时，库仑力F1与F2也不相等，且认为越大，库仑力越大，因而错误地选出A、B、D，其实库仑力的大小与及的乘积有关，并且不论和谁大谁小或是相等，均应满足。-22-\n【解题指导】:【答案】:C【解析】：两小球同处于一水平线上，对两小球分别进行受力分析，的受力分析如图所示，受重力、细线的拉力T1和对它的库仑力F1，由于两球都处于平衡状态，根据平衡条件对两球分别列受力平衡方程，从而得出重力、库仑力和夹角三者的关系式，然后再由，分析得出最后结论。对有得同理对有当时，，则有，且与带电量是否等于无关。该题还可以用受力分析的三角形图与实物三角形相似来解题。如上图中两个红色的三角形练习28、如图所示，ACB是一光滑的足够长的、固定在竖直平面内的∧型框架，其中CA、CB边与竖直方向的夹角均为θ。P、Q两个轻质小环分别套在CA、CB上，两根细绳的一端分别系在PQ环上，另一端和一绳套系在一起，结点为O。将质量为m的钩码挂在绳套上，OP、OQ两根细绳拉直后的长度分别用表示，若：=2:3，则两绳受到的拉力之比F1：F2等于（）ABCPQOmA.1：1B.2：3C.3：2D.4：9例29、如图所示的直线是真空中的某电场的一条电场线，AB是这条电场线上的两点。一个带负电的粒子在只受电场力的情况下，以速度经过A点向B点运动，经一段时间后，该-22-\n带电粒子以速度经过B点，且与的方向相反，则（）A.A点的电势一定低于B点的电势B.A点的场强一定大于B点的场强C.该带电粒子在A点的电势能一定小于它在B点的电势能D.该带电粒子在A点的动能和电势能之和一定等于它在B点的动能和电势能之和【错解分析】:错解：AB错解分析：由于该带电粒子只在电场力的作用下由A点运动，最后能返回，说明由A到B的运动一定是减速运动。故带电粒子受电场力的方向向左，电场的方向向左，所以A点的电势一定低于B点的电势，选项A正确。错误原因在误认为粒子受力的方向就是电场的方向，实质上正电荷受电场力的方向与电场的方向相同，而负电荷受电场力的方向与电场的方向相反；由于该带电粒子只在电场力的作用下由A点运动，最后能返回，说明A点的场强一定大于B点的场强，否则不能返回。选项B正确。错误原因在误认为带电粒子总是由场强大的地方向场强小的地方运动，实质上粒子怎样运动是由粒子的初速度和受力情况共同决定的。【解题指导】:【答案】:D【解析】：由于该带电粒子只在电场力的作用下由A点运动，最后能返回，说明由A到B的运动一定是减速运动，先向右减速，速度减为零后再向左加速运动至B点，可以肯定电子受到的电场力是向左的，则说明电场线是向右的，顺着电场线方向电势降低，所以A的电势一定大于B的电势；A错。单凭一条电场线是无法判断场强大小，B错；负电荷顺着电场线方向运动，电场力做负功，电势能增加，选项C正确；但带电粒子的动能和电势能之和是守恒的（类似机械能守恒定律），选项D正确。练习29、如图所示，等量的异种点电荷，固定在水平线上的MN两点上，电荷量均为Q.有一质量为m电荷量为+q的小球（可视为点电荷），固定在长为L的绝缘轻质细杆的一端，细杆的另一端可绕O点且与MN垂直的水平轴无摩擦的转动，O点位于MN的垂直平分线上的距MN为L处。现把杆拉起到水平位置，由静止释放，小球经过最低点B时的速度为。取O处电势为零，忽略q对+Q、-Q形成得出的影响。求：（1）小球经过B点时对轻杆的拉力的大小（2）在+Q、-Q形成的电场中，A点的电势（3）小球继续向左摆动，经过与A等高度的C点时的速度-22-\n例30、如图所示，用绝缘丝线悬挂着的环形导体，位于与其所在平面垂直且向右的匀强磁场中，若环形导体通有如图所示方向的电流I，试判断环形导体的运动情况。　【错解分析】错解：已知匀强磁场的磁感线与导体环面垂直向右，它等效于条形磁铁N极正对环形导体圆面的左侧，而通电环形导体，即环形电流的磁场N极向左（根据右手定则来判定），它将受到等效N极的排斥作用，环形导体开始向右加速运动。　　误将匀强磁场等效于条形磁铁的磁场。　　【解题指导】:【答案】:仍然静止不动【解析】：利用左手定则判断。可将环形导体等分为若干段，每小段通电导体所受安培力均指向圆心。由对称性可知，这些安培力均为成对的平衡力。故该环形导体将保持原来的静止状态。　　对于直线电流的磁场和匀强磁场都应将其看作无极场。在这种磁场中分析通电线圈受力的问题时，不能用等效磁极的办法，因为它不符合实际情况。而必须运用左手定则分析出安培力合力的方向后，再行确定其运动状态变化情况。练习30、有一自由的矩形导体线圈，通以电流I′。将其移入通以恒定电流I的长直导线的右侧。其ab与cd边跟长直导体AB在同一平面内且互相平行，如图所示。试判断将该线圈从静止开始释放后的受力和运动情况。（不计重力）-22-\n练习题参考答案练习16、【答案】:AB【解析】：因为电压恒定且周期性变化，所以电场力恒定呈周期性变化，电子在电场中做的是匀变速运动。注意对电子进行受力分析并结合速度判断电子的运动情况。要会灵活运动周期力下运动的对称性。练习17、【答案】:B【解析】：设弹簧的原长为，由库仑定律和胡克定律得，当电荷量为q时，；当电荷量为3q时，设弹簧的伸长量为，由上述两式得，，即.同理有，，，即.故选项B正确.练习18、【答案】:BD【解析】：磁通量的计算公式为，开始时磁通量最大为0.25Wb，MN与PQ重合时，磁通量为0。所以变化量为0.25Wb。加速度的产生是因为安培力，据,可知加速度大小与速度有关，所以有开始时加速度最大，最后加速度最小。计算知加速度最大是8m/s2；根据动能定理求解线框发热，D正确。练习19、【答案】:0.6m【解析】：A从M到N做变加速运动，到达N点时洛伦兹力与电场力大小相等，将离开壁，之后在竖直平面内做复杂的曲线运动通过P，（1）M到N有，在N点电场力与洛伦兹力平衡有（2）从N到P的过程用动能定理s=0.6m练习20、【答案】:方向竖直向上-22-\n【解析】：有洛伦兹力存在的匀速圆周运动中，除洛伦兹力外物体所受的其它力合力必须为0，所以粒子所受的重力与电场力必须相互抵消即，这就相当于粒子只受洛伦兹力。不管带电粒子以怎样的速度垂直于磁场方向进入复合场，均能做匀速圆周运动。练习21、【答案】:【解析】：易错点：容易用库仑公式求解。点电荷受到两板带电荷的作用力，此二力大小相等，方向相同，由为库仑定律有：，方向指向带负电的金属板。如图：　　库仑定律只适用于点电荷间相互作用，本题中两个带电金属板面积较大，相距较近，不能再看作是点电荷，应用库仑定律求解就错了。练习22、【答案】:AC【解析】：-22-\n因为是缓慢移动，每个状态均可以看作一个平衡态，处于静电平衡的导体内部场强处处为零。C点场强为0是因为感应电荷在C点产生的电场与电荷Q在C点产生的电场相互抵消，所以感应电荷在C点和D点产生的电场大小等于电荷Q在C点和D点产生的电场，所以C正确。E选项考察知识点与例7一样，用导线连接导体后，导体与大地构成的系统中电荷守恒。由于静电感应，导体上全部是正电荷，大地远处感应出等量负电荷5cmab练习23、【答案】:447m/s【解析】：看右图侧视图AB子弹做的均是平抛运动，于是对A有：对B有：x=447m/s易错点：不少同学误认为两子弹是同时打到木板上的。仔细分析题意知，它们并不是同时的。练习24、【答案】:上升　【解析】：按照题意作出示意图，画出电场线，我们知道电场线与等势面间的关系：“电势沿着电场线的方向降落”所以UpB=Up－UB＜0，B板接地UB=0　　UBp=UB－Up=0－Up　　Up=－Ed　　Q不变，d不变，根据E有，插入玻璃板，介电常数ε增大，电场强度减小，导致Up上升。练习25、【答案】:【解析】：对ab过程用动能定理，因为ab过程中电场力做功之和为0；对Ob有动能定理，再结合上面的式子可求得电势差；最后停在O点，对整个过程用动能定理，可求得路程。注意电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，摩擦力做功与路程有关。练习26【答案】:【正确解答】【解析】：　　本题是一个摆在重力场和电场的叠加场中的运动问题，由于重力场和电场力做功都与路径无关，因此可以把两个场叠加起来看成一个等效力场来处理，如图所示，-22-\n　　∴θ=60°。　　开始时，摆球在合力F的作用下沿力的方向作匀加速直线运动，从A点运动到B点，由图8－23可知，△AOB为等边三角形，则摆球从A到B，在等效力场中，由能量守恒定律得：　　在B点处，由于在极短的时间内细线被拉紧，摆球受到细线拉力的冲量作用，法向分量v2变为零，切向分量　　接着摆球以v1为初速度沿圆弧BC做变速圆周运动，碰到钉子O′后，在竖直平面内做圆周运动，在等效力场中，过点O′做合力F的平行线与圆的交点为Q，即为摆球绕O′点做圆周运动的“最高点”，在Q点应满足　　过O点做OP⊥AB取OP为等势面，在等效力场中，根据能量守恒定律得：　　　　练习27、【答案】:0.5A0.4A【解析】：Oa相当于电源，电动势，内阻r=2Ω。Oa与Ob重合时，外电阻为R=r=2Ω，得电流为0.5A；当两导线处于同一直径上时，外电阻R=3Ω，电流为0.4A。练习28-22-\n【答案】:A【解析】：关键点：处于平衡状态时OP垂直于CA，OQ垂直于BC，因为两角θ相等，则受力分析时两绳与竖直方向夹角一样，均为90°-θ，所以两绳拉力一样。练习29【答案】:【解析】：（1）小球经过B点时，由牛顿第二定律得，在竖直方向上有即由牛顿第三定律知，小球经过B点时对轻杆的拉力的大小（2）由于O点的电势，而O在MN的垂直平分线上，所以B点的电势,电荷从A到B的过程中，由动能定理得，解得.（3）有电场的对称性可知，所以电荷从A到C的过程中，由动能定理得,解得练习30、【答案】:加速向左运动　　【解析】：利用左手定则判断。先画出直线电流的磁场在矩形线圈所在处的磁感线分布，由右手螺旋定则确定其磁感线的方向垂直纸面向里，如图所示。线圈的四条边所受安培力的方向由左手定则判定。其中F1与F3相互平衡，因ab边所在处的磁场比cd边所在处的强，故F4＞F2。由此可知矩形线圈abcd所受安培力的合力的方向向左，它将加速向左运动而与导体AB靠拢。-22-