广西2022年高考物理 核心考点复习冲刺二 电场

广西2022年高考核心考点复习冲刺二电场电场是电学的基础，也是高考的重点，每年必考。一般以填空题或计算题的形式进行考查。库仑定律、电场线的性质、带电体在静电场中的平衡、平行板电容器、带电粒子在电场中的运动等是考查的重点。特别是带电粒子在电场中的运动结合交变电流、磁场知识巧妙地把电场性质与牛顿运动定律、功能关系、动量等力学知识有机地结合起来，更是命题几率较高的热点。在复习本部分时要牢牢抓住力和能这两条主线，将知识系统化，找出它们的联系，做到融会贯通，同时还应注意此部分知识与科技前沿、生活实际等的联系，如静电除尘、电容式传感器、喷墨打印机、静电分选器、示波器等。【示例1】一半径为r的带正电实心金属导体球，如果以无穷远点为电势的零点，如图7－1中，哪个表示导体球的电场场强随距离的变化？哪个表示导体球的电场电势随距离的变化？(图中横坐标d表示某点到球心的距离，纵坐标表示场强或电势的大小(1)(2)(3)(4)图7－1A．图（1）表示场强大小随距离变化的关系，图（2）表示电势大小随距离变化关系B．图（2）表示场强大小随距离变化的关系，图（3）表示电势大小随距离变化关系C．图（3）表示场强大小随距离变化的关系，图（4）表示电势大小随距离变化关系D．图（4）表示场强大小随距离变化的关系，图（1）表示电势大小随距离变化关系【示例2-16-\n】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。已知放在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所带电荷量大小的关系图象如图7－2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：图7－2（1）B点的电场强度的大小和方向（2）试判断点电荷Q的电性，并确定点电荷Q的位置坐标【解析】（1）由图可得B点电场强度的大小EB＝N/C，因B点的电荷带负电，而受力指向x轴正方向，故B点场强方向沿x轴负方向。（2）因A点的正电荷受力和b点的负电荷受力均指向x轴正方向，故点电荷Q应位于A、B两点之间，带负电。【示例3】如图7－3所示，一带正电物体从斜面的A处由静止开始滑下，经过一水平面后又滑上右边的斜面并停留在B处，AB连线与水平面成a-16-\n角，若在整个空间加上竖直向下的电场，则该物体从A点由静止滑下，到达右边的斜面并停留在C处（图中未标出），AC连线与水平面夹角为b，若接触面处动摩擦因素处处相等，斜面与水平面接触处是小圆弧，则a、b的关系是a______b（选填“大于”、“小于”或“等于”）ABa图7－3【解析】设左、右两个斜面与水平面夹角分别为q1、q2，A、B、C距地面的高度分别为h1、h2、h3，水平面长度为s。未加电场时，由动能定理，，加上竖直向下的电场后，由动能定理，两式相比较，可得h2＝h3，即C与B两点重合，a等于b。【答案】等于【名师解读】本题涉及到匀强电场、电场力、动能定理等知识点，考查推理能力和分析综合能力，体现了《考试大纲》中对“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”和“能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系”的能力要求。本题是把力学中的典型问题应用到电场中，虽然附加了电场力，但不影响结果，这里就可以感受到匀强电场中电场力与重力一样，都是恒力的特点。另外在列动能定理时，要注意分段表示摩擦力的功。【示例4】如图7－4所示，在空间中的A、B两点固定着一对等量正点电荷，有一带电微粒在它们产生的电场中运动，设带电微粒在运动过程中只受到电场力的作用，带电微粒在电场中所做的运动可能是：A．匀变速直线运动　B．匀速圆周运动　　C．类平抛运动　　D．机械振动现有某同学分析如下：带电粒子在电场中不可能做匀变速直线运动与类平抛运动，因为带电粒子在电场中不可能受到恒定的外力作用，所以A、C是错误的，也不可能做匀速圆周运动，因为做匀速圆周运动的物体所受的合外力始终指向圆心充当向心力，图示中两点电荷所产生的电场不可能提供这样的向心力，所以B也是错误的。唯有D正确，理由是在AB连线中点O两侧对称位置之间可以做机械振动。ABO图7－4-16-\n你认为该同学的全部分析过程是否有错，若没有错，请说明正确答案“D”成立的条件？若有错，请指出错误并说明理由。【示例5】如图7－5所示，两平行金属板A、B长l＝8cm，两板间距离d＝8cm，A板比B板电势高300V，即UAB＝300V。一带正电的粒子电量q＝10-10C，质量m＝10-20kg，从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场，初速度v0＝2×106m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在中心线上的O点的点电荷Q形成的电场区域（设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响）。已知两界面MN、PS相距为L＝12cm，粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上。求（静电力常数k＝9×109N·m2/C2）（1）粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离多远？-16-\n（2）点电荷的电量。（2）设粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为vy，则vy＝at＝代入数据，解得vy＝1.5×106m/s所以粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为θ，则,因为粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏上，所以该带电粒子在穿过界面PS后将绕点电荷Q作匀速圆周运动，其半径与速度方向垂直。匀速圆周运动的半径由代入数据，解得Q＝1.04×10-8C-16-\n【专家预测】1．法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，下图为点电荷a、b所形成电场线的电场分布图，以下几种说法正确的是(　　)A．a、b为异种电荷，a带电量大于b带电量B．a、b为异种电荷，a带电量小于b带电量C．a、b为同种电荷，a带电量大于b带电量D．a、b为同种电荷，a带电量小于b带电量【答案】B【解析】由电场线分布情况可知a、b为异种电荷，b处电场线比a处电场线要密，故b处附近场强大于a处附近场强，b带电量大于a带电量，所以B正确．2．将一质量为m的带电粒子(不计重力)放在电场中无初速释放，则下列说法正确的是(　　)A．带电粒子的轨迹一定和电场线重合B．带电粒子的速度方向总是与所在处的电场线切线方向一致C．带电粒子的加速度方向总是与所在处的电场线切线方向重合D．带电粒子将沿电场线的切线方向抛出，做抛物线运动【答案】C【解析】带电粒子的轨迹与电场线重合必须满足：①电场线是直线，②只受电场力，③v0＝0或v0方向与场强方向共线，所以A错；带电粒子的速度方向不一定与E方向相同，但-16-\n4．如图所示，在真空中一条竖直向下的电场线上有a、b两点．一带电质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动，到达b点时速度恰好为零．则下面说法正确的是(　　)A．该带电质点一定带正电荷B．该带电质点一定带负电荷C．a点的电场强度大于b点的电场强度D．质点在b点所受到的合力一定为零【答案】BC【解析】带电质点由a点释放后向上运动，可知合力方向向上，而质点所受重力竖直向下，故电场力一定竖直向上，与电场线方向相反，可知该质点一定带负电，B项正确，A项错；带电质点到b点时速度又减为零，可知向上运动过程中，合力先向上再向下，即重力不变，电场力减小，可知a处电场强度大于b处电场强度，C项正确，D项错．5．在场强大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电荷量为＋q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE/m，物体运动s-16-\n距离时速度变为零，则(　　)A．物体克服电场力做功qEsB．物体的电势能减少了0.8qEsC．物体的电势能增加了qEsD．物体的动能减少了0.8qEs7．x轴上有两点电荷Q1和Q2，Q1和Q2之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，从图中可看出(　　)A．Q1一定大于Q2B．Q1和Q2一定是同种电荷，但不一定是正电荷C．电势最低处P点的电场强度为0D．Q1和Q2之间各点的电场方向都指向P点【答案】ACD【解析】从图象看到，从Q1到Q2电势是先减小后增大，可以判断Q1和Q2为同种正电荷，若P点位于中点，两点电荷的电荷量相同，但是P点离Q2近点，说明Q1一定大于Q2，AD项正确；根据电场的叠加原理可以判断P-16-\n点电场强度为0，从图象看电势随距离的变化率也可以得出C项正确．8．电荷量分别为＋q、＋q和－q的三个带电小球，固定在边长为a的绝缘三角形框架的三个顶点处，并置于场强为E的匀强电场中，如图所示．若此三角形绕穿过其中心O垂9．在平行板间加上如图所示周期性变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，下列选项图中，能定性描述粒子运动的速度图象的是(　　)【答案】A【解析】前带电粒子做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动．T时刻速度减为零，以后重复第一周期内的运动，则正确答案为A.10．如图所示是一个由电池、电阻R-16-\n与平行板电容器组成的串联电路．在增大电容器两极板间距离的过程中(　　)A．电阻R中没有电流B．电容器的电容变小C．电阻R中有从a流向b的电流D．电阻R中有从b流向a的电流12．如图所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图，E为电源，G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体．已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从左边接线柱流进电流计，指针向左偏．如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，则A．导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在增大B．导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在增大C．导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在减小-16-\nD．导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在减小14．一个带负电荷q，质量为m的小球，从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动．现在竖直方向上加如图所示的匀强电场，若仍从A点由静止释放该小球，则(　　)A．小球不能过B点B．小球仍恰好能过B点C．小球能过B点，且在B点与轨道之间压力不为0D．以上说法都不对【答案】B【解析】小球从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动，则mg＝m，mg(h－2R)＝mv；加匀强电场后仍从A点由静止释放该小球，则(mg－qE)(h－2R)＝mv，联立解得mg－qE＝，满足小球恰好能过B点的临界条件，选项B正确．15．如图所示，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒P-16-\n位于两板间恰好平衡，现用外力将P固定，然后使两板各绕其中点转过α角，如图中虚线所示，撤去外力，则P在两板间(　　)A．保持静止B．水平向左做直线运动C．向左下方运动D．不知α角的值无法确定P的运动状态16．如图所示，地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场，一个质量为m的带负电的小球以水平方向的初速度v0由O点射入该区域，刚好通过竖直平面中的P点，已知连线OP与初速度方向的夹角为45°，则此带电小球通过P点时的动能为(　　)A．mvB.mvC．2mvD.mv【答案】D【解析】小球到P点时，水平位移和竖直位移相等，即v0t＝vPyt，所示合速度vP＝＝v0EkP＝mv＝mv.故选D.17．如图所示装置，真空中有三个电极：发射电子的阴极：其电势φk＝－182V；栅网：能让电子由其间穿过，电势φg＝0；反射电板电势为φr＝－250V.与栅网的距离d＝4mm.设各电极间的电场是均匀的，从阴极发射的电子初速度为零，电子所受重力可以忽略，已知电子质量是0.91×10－30kg，电荷量e＝1.6×10－19C，设某时刻有一电子穿过栅网飞向反射极，-16-\n18．如图所示，水平地面上方分布着水平向右的匀强电场．一“L”形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中．管的水平部分长为l1＝0.2m，离水平地面的距离为h＝5.0m，竖直部分长为l2＝0.1m.一带正电的小球从管的上端口A由静止释放，小球与管间摩擦不计且小球通过管的弯曲部分(长度极短可不计)时没有能量损失，小球在电场中受到的静电力大小为重力的一半，求：(1)小球运动到管口B时的速度大小；(2)小球着地点与管的下端口B的水平距离．(g＝10m/s2)．【答案】(1)2.0m/s　(2)4.5m【解析】(1)在小球从A运动到B的过程中，对小球由动能定理有：mv－0＝mgl2＋F电l1，①解得：vB＝②代入数据可得：vB＝2.0m/s③(2)小球离开B点后，设水平方向的加速度为a，位移为s，在空中运动的时间为t，水平方向有：a＝，④s＝vBt＋at2，⑤-16-\n竖直方向有：h＝gt2，⑥由③～⑥式，并代入数据可得：s＝4.5m.19．如图所示，在倾角θ＝37°的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E＝4.0×103N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板．质量m＝0.20kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回．已知斜面的高度h＝0.24m，滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.30，滑块带电荷q＝－5.0×10－4C.取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求：(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小；(2)滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度；20．有一带负电的小球，其带电量q＝－2×10－3C.如图所示，开始时静止在场强E＝200N/C的匀强电场中的P点，靠近电场极板B有一挡板S，小球与挡板S的距离h＝5cm，与A板距离H＝45cm，重力作用不计．在电场力作用下小球向左运动，与挡板S相碰后电量减少到碰前的k倍，已知k＝，而碰后小球的速度大小不变．-16-\n(1)设匀强电场中挡板S所在位置处电势为零，则电场中P点的电势为多少？小球在P点时的电势能为多少？(电势能用EP表示)(2)小球从P点出发第一次回到最右端的过程中电场力对小球做了多少功？(3)小球经过多少次碰撞后，才能抵达A板？21．在足够大的绝缘光滑水平面上有一质量m＝1.0×10－3kg、带电量q＝1.0×10－10C的带正电的小球，静止在O点．以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系xOy.在t0＝0时突然加一沿x轴正方向、大小E1＝2.0×106V/m的匀强电场，使小球开始运动．在t1＝1.0s时，所加的电场突然变为沿y轴正方向、大小E2＝2.0×106V/m的匀强电场．在t2＝2.0s时所加电场又突然变为另一个匀强电场E3，使小球在此电场作用下在t3＝4.0s时速度变为零．求：(1)在t1＝1.0s时小球的速度v1的大小；(2)在t2＝2.0s时小球的位置坐标x2、y2；(3)匀强电场E3的大小；(4)请在如图所示的坐标系中绘出该小球在这4s内的运动轨迹．-16-\n【答案】(1)0.2m/s　(2)(0.3,0.1)　(3)1.4×106V/m　(4)见解析图【解析】(1)0～1s对小球应用牛顿第二定律得：qE1＝ma1解得小球的加速度为：a1＝qE1/m＝0.2m/s2-16-