(新課標(biāo))2013年高考物理 考前得分策略指導(dǎo)七
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1、新課標(biāo)2013年高考物理考前得分策略指導(dǎo)七 M,Q m,q a b 例91:兩個(gè)通草球帶電后相互推斥,如圖所示。兩懸線跟豎直方向各有一個(gè)夾角α、β,且兩球在同一水平面上。兩球質(zhì)量用m和M表示,所帶電量用q和Q表示。若已知α>β,則一定有關(guān)系 A.兩球一定帶同種電荷 B.m一定小于M C.q一定大于Q D.m受到的電場力一定大于M所受電場力 【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:C、D.解題時(shí)不由注意到庫侖力是一對作用力和反作用力,而錯(cuò)誤認(rèn)為α>β,是由于m受到的庫侖力比M所受到的庫侖力大引起的,從而錯(cuò)選了D。當(dāng)錯(cuò)選了D之后,會(huì)認(rèn)為由于電荷受到的電場力的大小還跟電荷所
2、帶電量多少有關(guān),從而進(jìn)一步錯(cuò)選了C。 【解題指導(dǎo)】庫侖力的問題,歸根到底還是受力平衡問題,進(jìn)行嚴(yán)格的受力分析是解決此類問題的關(guān)鍵,至于抓住庫侖力是成對出現(xiàn)的作用力和反作用力的特點(diǎn),也會(huì)對正確解題有幫助。 【答案】本題的正確選項(xiàng)為A、B。 對小球進(jìn)行受力分析,球在重力、庫侖力和懸線拉力的作用下平衡。由于兩個(gè)帶電小球相互遠(yuǎn)離,且在同一水平線上,所以庫侖力是沿水平方向的斥力,兩球一定帶同種電荷,所以A正確。 由受力可得到電場力與重力的關(guān)系:,F(xiàn)1、F2是一對作用力與反作用力,二者大小相等,即 因?yàn)棣?β,所以可得到M>m,而與兩個(gè)小球所帶的電荷量無關(guān),故B正確。 A
3、 B L 練習(xí)91、如圖所示,兩個(gè)帶電小球A、B用長度為L=10cm的細(xì)絲線相連放在光滑絕緣水平面上保持靜止。已知這時(shí)細(xì)絲線對B球的拉力大小F0=1.8×10-2N, A球的電荷量為, 求:⑴小球A所受的電場力F的大小。 ⑵小球B的電性和電荷量qB。(靜電力常量k=9.0×109N?m2/C2) 例92:如圖所示,一帶電荷量為q的金屬球,固定在絕緣的支架上,這時(shí)球外P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為E0。當(dāng)把一電荷量也是q的點(diǎn)電荷放在P點(diǎn)時(shí),測得點(diǎn)電荷的受到的靜電力為f;當(dāng)把電荷量為aq的點(diǎn)電荷放在P點(diǎn)時(shí),測得這個(gè)點(diǎn)電荷的受到的靜電力為F,則在國際單位制中( ) A
4、. f的數(shù)值等于qF B. F的數(shù)值等于af C. a比1小得越多,F(xiàn)的數(shù)值越接近aqE0 D. a比1小得越多,F(xiàn)的數(shù)值越接近af 【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:A、B。 產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是把導(dǎo)體球看成了點(diǎn)電荷,認(rèn)為有點(diǎn)電荷放在P點(diǎn)和無點(diǎn)電荷放在P點(diǎn)時(shí)的電場是一樣的,然后根據(jù),就選出了A、B。 【解題指導(dǎo)】本題以點(diǎn)電荷、試探電荷、靜電感應(yīng)與等概念和公式為依托,考查對概念和公式的深入理解。對于產(chǎn)生電場的電源,要弄清楚是否是點(diǎn)電荷,非點(diǎn)電荷電源產(chǎn)生的電場會(huì)受到外放點(diǎn)電荷的影響。 【答案】本題的正確選項(xiàng)為C。 本題中的場源電荷為金屬球體而不是固定的點(diǎn)電荷,在P點(diǎn)沒有放點(diǎn)電荷時(shí),電荷量均勻
5、分布在球體外表,金屬球體可以等效為電量集中于球心的點(diǎn)電荷。但是,當(dāng)有點(diǎn)電荷放在P點(diǎn)時(shí),由于同種電荷相互排斥,使得金屬球上的電荷分布不再均勻,帶電的等效中心偏離球心,根據(jù)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式,可知此時(shí)P點(diǎn)的場強(qiáng)已經(jīng)發(fā)生了變化,因此A、B均不對。當(dāng)把電荷量為aq的點(diǎn)電荷放在P點(diǎn)時(shí),電荷量越小,即a比1小得越多,金屬球帶電中心偏離球心越小,球在P點(diǎn)激發(fā)的場強(qiáng)越接近于,E0即F的數(shù)值越接近aqE0。當(dāng)a<<1時(shí),點(diǎn)電荷可看作電荷量足夠小的試探電荷,對場源電荷的影響很小,P點(diǎn)場強(qiáng)認(rèn)為沒有變化。 練習(xí)92、在電場中P點(diǎn)放一個(gè)檢驗(yàn)荷-q ,它所受的電場力為F,則關(guān)于P點(diǎn)電場強(qiáng)度EP 正確的說法是( )
6、 A.EP = F/q ,方向與F相同 B.若取走-q ,P點(diǎn)的電場強(qiáng)度EP = 0 C.若檢驗(yàn)電荷為-2q ,則EP = F/2q D.EP與檢驗(yàn)電荷無關(guān) 例93:A、B兩點(diǎn)各放有電量為+Q和+2Q的點(diǎn)電荷,A、B、C、D四點(diǎn)在同一直線上,且AC=CD=DB。將一正電荷從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn),則 A B C D -Q +2Q A.電場力一直做正功 B.電場力先做正功再做負(fù)功 C.電場力一直做負(fù)功
7、 D.電場力先做負(fù)功再做正功 【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:B或D。產(chǎn)生錯(cuò)解的原因一是沒有認(rèn)真分析正電荷的受力情況,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷;二是對正、負(fù)電荷產(chǎn)生的電場的方向沒有正確的認(rèn)識(shí)。 【解題指導(dǎo)】分析兩個(gè)產(chǎn)于疊加的電場的方向,判斷合場強(qiáng)的方向,進(jìn)而判斷正電荷在合場強(qiáng)的受力方向,即因此引起的運(yùn)動(dòng)和做功問題。 【答案】本題的正確選項(xiàng)為C。 本題中A的負(fù)電荷在C出產(chǎn)生的電場方向應(yīng)該是從C指向A,B點(diǎn)的正電荷在此處產(chǎn)生的電場方向也是這樣的,所以合場強(qiáng)的方向也是如此,所以正電荷方在這里的時(shí)候,受到從C指向A的電場力,因此,在它從C點(diǎn)沿直線移到D點(diǎn)過程中,電場力一直做負(fù)功。 練習(xí)93、如圖所示,A
8、、B兩點(diǎn)各固定有一個(gè)等量正電荷,O1O2為AB連線的垂直平分線,O為垂足,現(xiàn)有一個(gè)電子(不計(jì)重力)從O1一側(cè)沿O1O2方向穿過O點(diǎn)再向O2運(yùn)動(dòng)的過程中,則( ) A.它在O點(diǎn)的速度最大 B.它的加速度開始增大再減小,后又增大再減小 C.它在O點(diǎn)的電勢能最大 D.它在O1O2這條直線上將做簡諧振動(dòng) 例94:帶負(fù)電的粒子在某電場中盡受電場力的作用,能分別作以下兩種運(yùn)動(dòng):(1)在電場線上運(yùn)動(dòng),(2)在等勢面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。該電場可能由( ) A. 一個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷形成 B. 一個(gè)帶負(fù)電的點(diǎn)電荷形成 C. 兩個(gè)分立的帶等量負(fù)電的點(diǎn)電荷形成 D. 一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷
9、與帶正電的無限大平板形成 【錯(cuò)解分析】本題出錯(cuò)的主要原因在于不能準(zhǔn)確識(shí)記各種典型的電場線的分布,不能準(zhǔn)確地判斷運(yùn)動(dòng)電荷的受力情況。 【解題指導(dǎo)】帶電粒子在電場中僅受電場力作用做直線運(yùn)動(dòng)的條件:電場線必須是直線;帶電粒子的初速度為零或者方向與電場線共線。 帶電粒子在電場力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的常見情況:點(diǎn)電荷形成的電場,異種電荷可繞其做勻速圓周運(yùn)動(dòng);等量同種電荷形成的電場,在兩個(gè)電荷連線的垂直平分面上異種電荷可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 【答案】本題的正確選項(xiàng)為A。 在僅受電場力作用下在電場線上運(yùn)動(dòng),電場線是直線才可能實(shí)現(xiàn),但是在等勢面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),就需要帶負(fù)電的粒子在電場中所
10、受電場力提供向心力,根據(jù)題目給出的4個(gè)電廠,同時(shí)符合的只有A答案。
練習(xí)94、如圖5所示,一個(gè)帶正電的粒子先后分別沿1、2、3、4條不同路徑到達(dá)同一帶負(fù)電的導(dǎo)體上(導(dǎo)體與地絕緣),電場力對該帶電粒子做功分別為W1、W2、W3和W4,則它們間的關(guān)系正確的是( )
A. W1>W2>W3>W4 B. W1>W2=W3>W4
C. W1 11、b、c三點(diǎn)的電勢和電場強(qiáng)度,可以斷定( )
E
a
b
c
A.Ua>Ub>Uc
B.Ea>Eb>Ec
C.Ua-Ub=Ub-Uc
D.Ea=Eb=Ec
【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:C、D。
產(chǎn)生上述錯(cuò)誤的原因就是對于能夠產(chǎn)生直線電場的情況掌握不全面,簡單地認(rèn)為直線電場線就是勻強(qiáng)電場的特征。
【解題指導(dǎo)】熟悉各種幾個(gè)典型場源電荷形成的電場的電場線分布圖,知道能夠產(chǎn)生直線電場線的可能是單個(gè)正電荷、單個(gè)負(fù)電荷、等量異種電荷的連線、勻強(qiáng)電場。
【答案】本題的正確選項(xiàng)為A。
沿著電場線方向,電勢逐漸降低,這是電廠線能夠反映的信息之一,這與產(chǎn)生 12、該電場的場源電荷無關(guān)。就本題的四個(gè)選項(xiàng)中,就這個(gè)是可以肯定的。
練習(xí)95、圖1是電場中某區(qū)域的電場線分布圖,a、b是電場中的兩點(diǎn),這兩點(diǎn)比較( )
A.b點(diǎn)的電場強(qiáng)度較大
B.a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度較大
C.同一正點(diǎn)電荷放在a點(diǎn)所受的電場力比放在 b點(diǎn)時(shí)
受到的電場力大
D.同一負(fù)點(diǎn)電荷放在a點(diǎn)所受的電場力比放在b點(diǎn)時(shí)
受 13、到的電場力大
a
b
c
30°
例96:勻強(qiáng)電場中有a、b、c三點(diǎn).在以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的三角形中, ∠a=30°、∠c=90°,.電場方向與三角形所在平面平行.已知a、b和c點(diǎn)的電勢分別為V、V和2 V.該三角形的外接圓上最低、最高電勢分別為( )
A.V、V B.0 V、4 V
C.V、 D.0 V、V
【錯(cuò)解分析】本題出錯(cuò)主要在于兩個(gè)方面:一方面是對勻強(qiáng)電場中電勢的特點(diǎn)不熟悉,看不出a、b連線的中點(diǎn)的電勢是2V,從而找不到一個(gè)解題的突破口;第二就是對“沿電場線方向電勢逐漸降 14、低”規(guī)律的不熟悉。
【解題指導(dǎo)】利用“沿電場線方向電勢逐漸降低”的規(guī)律,首先確定電場線,基本思路:在勻強(qiáng)電場中,首先確定一等勢面,再根據(jù)電場線與等勢面垂直的和沿電場線方向電勢逐漸降低這兩個(gè)結(jié)論就可以解決問題。
【答案】本題的正確選項(xiàng)為B。
如圖,根據(jù)勻強(qiáng)電場的電場線與等勢面是平行等間距排列,且電場線與等勢面處處垂直,沿著電場線方向電勢均勻降落,取ab的中點(diǎn)O,即為三角形的外接圓的圓心,且該點(diǎn)電勢為2V,故Oc為等勢面,MN為電場線,方向?yàn)镸N方向,UOP= UOa=V,UON : UOP=2 :,故UON =2V,N點(diǎn)電勢為零,為最小電勢點(diǎn),同理M點(diǎn)電勢為4V,為最大電勢點(diǎn)。
15、
練習(xí)96、光滑絕緣的水平面上有一正方形,其a、b、c三個(gè)頂點(diǎn)上分別放置等量的正點(diǎn)電荷Q.將一個(gè)電荷量為q的正試探電荷分別放在正方形中心O點(diǎn)和正方形的另一個(gè)頂點(diǎn)d處,則以下敘述正確的有
A.q在d點(diǎn)具有的加速度方向與在O點(diǎn)所具有加速度的方向相同
B.q在d點(diǎn)所具有的電勢能大于其在O點(diǎn)所具有的電勢能
C.q在d點(diǎn)所受的電場力大于其在O點(diǎn)所受的電場力
D.d點(diǎn)的電勢一定比O點(diǎn)的電勢低
例97:質(zhì)子和中子是由更基本的粒子即所謂“夸克”組成的.兩個(gè)強(qiáng)作用電荷相反(類似于正負(fù)電荷)的夸克在距離很近時(shí)幾乎沒有相互作用(稱為“漸近自由”);在距離較遠(yuǎn)時(shí),它們之間就會(huì)出現(xiàn)很強(qiáng)的引力(導(dǎo)致所謂 16、“夸克禁閉”).作為一個(gè)簡單的模型,設(shè)這樣的兩夸克之間的相互作用力F與它們之間的距離r的關(guān)系為:
式中F0為大于零的常量,負(fù)號(hào)表示引力.用U表示夸克間的勢能,令U0=F0(r2—r1),取無窮遠(yuǎn)為勢能零點(diǎn).下列U-r圖示中正確的是
D
U
O
-U0
r
r1
r2
A
U
O
-U0
r
r1
r2
B
U
O
-U0
r
r1
r2
C
U
O
U0
r
r1
r2
【錯(cuò)解分析】本題產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因有三:一是不能夠通過題意獲得正確的信息;二是看不懂圖像的物理意義,其實(shí)就是不會(huì)讀圖;三是對做 17、功和勢能之間的變化關(guān)系不清楚。
【解題指導(dǎo)】電勢能是高中物理中比較難以理解的概念,理解時(shí)可以類比重力勢能,在分析電勢能的變化時(shí),通過電場力做功去分析,比較簡單直觀,電場力做正功電勢能減少,反之電勢能增加。分析時(shí)還應(yīng)該注意零勢能面的選擇,它會(huì)影響到電勢能的大小、正負(fù),充分理解電勢能的相對性。電場力做功、電勢能和電勢以及電荷量都有正負(fù)之分,要正確理解正負(fù)號(hào)的意義。
【答案】本題的正確選項(xiàng)為B。
從無窮遠(yuǎn)處電勢為零開始到r = r2位置,勢能恒定為零,在r = r2到r = r1過程中,恒定引力做正功,勢能逐漸均勻減小,即勢能為負(fù)值且越來越小,此部分圖像為A、B選項(xiàng)中所示;r < r1 18、之后勢能不變,恒定為-U0,由引力做功等于勢能將少量,故U0=F0(r2-r1)。
練習(xí)97、一個(gè)帶正電的微粒放在電場中,場強(qiáng)的大小和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。帶電微粒只在電場力的作用下,由靜止開始運(yùn)動(dòng)。則下列說法中正確的是
A.微粒在0 ~ 1 s內(nèi)的加速度與1 ~ 2 s內(nèi)的加速度相同
B.微粒將沿著一條直線運(yùn)動(dòng)
C.微粒做往復(fù)運(yùn)動(dòng)
D.微粒在經(jīng)1 s內(nèi)的位移與第3 s內(nèi)的位移相同
例98:a、b、c、d是勻強(qiáng)電場中的四個(gè)點(diǎn),它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)。電場線與矩形所在的平面平行。已知a點(diǎn)的電勢是20V,b點(diǎn)的電勢是24V,d點(diǎn)的電勢是4V。如圖,由此 19、可知,c點(diǎn)的電勢為( )
A. 4V B. 8V
C. 12V D. 24V
【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:C。產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因在于學(xué)生對電場的基本性質(zhì)理解不深,甚至有錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。
【解題指導(dǎo)】勻強(qiáng)電場一向是高考的熱點(diǎn),處理此類問題首先要求學(xué)生熟悉勻強(qiáng)電場的特點(diǎn):(1)勻強(qiáng)電場中E=U/d,d為沿場強(qiáng)方向上兩點(diǎn)之間的距離。此式僅適用于勻強(qiáng)電場。(2)勻強(qiáng)電場中 ,沿任一方向(等勢面除外)兩點(diǎn)之間的電勢差與兩點(diǎn)間的距離成正比。(3)電場線和等勢線都是一簇等距的平行線。
【答案】本題的正確選 20、項(xiàng)為B。
由勻強(qiáng)電場的性質(zhì)不難得到,勻強(qiáng)電場中任意兩條互相平行的且長度相等的線段,其兩端的電勢差相等,因?yàn)閍d//bc,且ad=bc得到Uad=Ubc,即Ua-Ud=Ub-Uc,從而得到Uc =8V。
練習(xí)98、圖中a、b、c是勻強(qiáng)電場中同一平面上的三個(gè)點(diǎn),各點(diǎn)的電勢分別是=10V,=2V,=6V,則在下列各示意圖中能表示該電場強(qiáng)度方向的是( )
a
a
E
E
E
E
a
a
b
b
b
b
c
c
c
c
A B C D
a
b
例99:圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明 21、方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線,虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場力作用,根據(jù)此圖可作出正確判斷的是( )
A.帶電粒子所帶電荷的符號(hào)
B.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向
C.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大
D.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢能何處較大
【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:本題的錯(cuò)誤在于漏選,或者本能得出明確的結(jié)論。原因在于學(xué)生對于曲線運(yùn)動(dòng)的受力特征、電場力做功和電勢能的關(guān)系的問題不熟悉,因此不能夠很好地判斷出該帶電粒子的受力特征,也就會(huì)影響到問題的解決。
【解題指導(dǎo)】本題考查了電場線的概念、做 22、曲線運(yùn)動(dòng)物體的受力特征、電場力做功和電勢能變化的關(guān)系等知識(shí)。解決本題的關(guān)鍵是首先要從曲線運(yùn)動(dòng)軌跡中判斷電場力的方向,解決了這個(gè)問題,本題的結(jié)論就會(huì)很容易出來。
【答案】本題的正確選項(xiàng)為B、C、D。
由曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡可以判斷該帶電粒子所受力一定指向軌跡的內(nèi)側(cè),再結(jié)合這里是電場力,所以,帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向是可以確定的,一定是沿電場線指向軌跡內(nèi)側(cè)。由此又可以判斷,不管是粒子從a到b,還是從b到a,都是a點(diǎn)的速度大于b點(diǎn);再結(jié)合電場力做功與電勢能的關(guān)系,也可以判斷不管是粒子從a到b,還是從b到a,都是a點(diǎn)的電勢能小于b點(diǎn)。
練習(xí)99、如圖6所示,在沿水平方向的勻強(qiáng)電場中有a、 23、b兩點(diǎn),已知a、b兩點(diǎn)在同一豎直平面但在不同的電場線上。一個(gè)帶電小球在重力和電場力作用下由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),在這一運(yùn)動(dòng)過程中,以下判斷中正確的是
A.該帶電小球的動(dòng)能可能不變
B.該帶電小球運(yùn)動(dòng)的軌跡一定是直線
C.該帶小球做的一定是勻變速運(yùn)動(dòng)
D.該帶電小球在a 點(diǎn)的速度可能為零
例100:圖中是一個(gè)平行板電容器,其電容為C,帶電量為Q,上極板帶正電?,F(xiàn)將一個(gè)試探電荷q由兩極板間的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),如圖所示。A、B兩點(diǎn)間的距離為s,連線AB與極板間的夾角為30°,則電場力對試探電荷q所做的功等于( )
+ + + + + + + + + +
- 24、- - - - - - - - - -
30°
A
B
d
A. B.
C. D.
【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:B、D。
產(chǎn)生上述錯(cuò)誤的原因是學(xué)生對于電容器的公式的識(shí)記不牢固,以及對于帶電粒子在電場中做功所用公式的d的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤,沒有明確地熟知d應(yīng)該是兩個(gè)位置的等勢面之間的距離,而不是簡單的兩個(gè)點(diǎn)之間的距離。
【解題指導(dǎo)】解決電容器問題首先要對電容器的兩個(gè)公式很熟悉,與此同時(shí),平行板電容器的內(nèi)部實(shí)際上是一個(gè)勻強(qiáng)電場,內(nèi)部帶電粒子運(yùn)動(dòng)時(shí),要注意公式中的d。
【答案】本題的正確選項(xiàng)為C。
由得到,在根據(jù)和,得到電場力對試探電荷q所 25、做的功等于,即C選項(xiàng)。
A
B
K
a
練習(xí)100、如圖,平行板電容器經(jīng)開關(guān)K與電池連接,a處有一帶電量非常小的點(diǎn)電荷。K是閉合的,Ua表示A點(diǎn)的電勢,f表示點(diǎn)電荷受到的電場力。現(xiàn)將電容器的B板向下稍微移動(dòng),使兩板間的距離增大,則
A.Ua變大,f變大
B.Ua變大,f變小
C.Ua不變,f不變
D.Ua不變,f變小
例101:在真空中上、下兩個(gè)區(qū)域均為豎直向下的勻強(qiáng)電場,其電場線分布如圖所示,有一帶負(fù)電的微粒,從上邊區(qū)域沿一條電場線以速度勻速下落,并進(jìn)入下邊區(qū)域(該區(qū)域的電場足夠廣),在如圖所示的速度——時(shí)間圖象中,符合粒子在電場內(nèi)運(yùn)動(dòng) 26、情況的是( )
A. B. C. D.
【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:A。
產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是指關(guān)注到了運(yùn)動(dòng)過程中速度大小的變化,沒有注意到速度的矢量性。此外,不能夠建立起等效模型從而進(jìn)行正確地根據(jù)受力判斷運(yùn)動(dòng)特征,也是引起錯(cuò)誤的原因之一。
【解題指導(dǎo)】解決 帶電粒子在電場中做直線運(yùn)動(dòng)的問題,一定要進(jìn)行認(rèn)真的受力分析和模型等效,應(yīng)為實(shí)際上所謂的電學(xué)問題的本質(zhì)還是運(yùn)動(dòng)問題,只不過是在電場力作用下的運(yùn)動(dòng),所以根本還是要求運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)的熟悉,對運(yùn)動(dòng)特征的掌握全面。
27、
【答案】本題的正確選項(xiàng)為C。
負(fù)電的微粒,從上邊區(qū)域沿一條電場線以速度勻速下落,進(jìn)入下邊區(qū)域后,由于電場強(qiáng)度變大,因此所受電場力也變大,因此微粒開始做向下的減速運(yùn)動(dòng),等到速度為零后,又會(huì)向上加速,由于過程的對稱性,等到它到達(dá)區(qū)域分界線時(shí),速度大小又達(dá)到了,此后進(jìn)入上半部電場,受力特征依然平衡。因此。速度圖像應(yīng)該為C。
練習(xí)101、一個(gè)帶正電的微粒放在電場中,場強(qiáng)的大小和方向隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。帶電微粒只在電場力的作用下,由靜止開始運(yùn)動(dòng)。則下列說法中正確的是
A.微粒在0 ~ 1 s內(nèi)的加速度與1 ~ 2 s內(nèi)的加速度相同
B.微粒將沿著一條直線運(yùn)動(dòng)
C.微粒做 28、往復(fù)運(yùn)動(dòng)
D.微粒在經(jīng)1 s內(nèi)的位移與第3 s內(nèi)的位移相同
例102:如圖所示,有三個(gè)質(zhì)量相等,分別帶正電,負(fù)電和不帶電的小球,從上、下帶電平行金屬板間的P點(diǎn).以相同速率垂直電場方向射入電場,它們分別落到A、B、C三點(diǎn),則 ( )?
A. A帶正電、B不帶電、C帶負(fù)電
B. 三小球在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等
C. 在電場中加速度的關(guān)系是aC>aB>aA
D. 到達(dá)正極板時(shí)動(dòng)能關(guān)系EA>EB>EC
【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:D。
產(chǎn)生上述錯(cuò)解得原因是學(xué)生沒有認(rèn)真地分析問題的運(yùn)動(dòng)本質(zhì),表面的看認(rèn)為三個(gè)小球在電場中運(yùn)動(dòng)的水平距離不一樣,就認(rèn)為距離越大的就應(yīng)該電場力對它做功的時(shí)間越 29、長,它獲得的動(dòng)能也就越多。
【解題指導(dǎo)】帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn),可以看作是類平拋運(yùn)動(dòng),所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間由水平位移和初速度可以得出,但是,引起能量變化的原因應(yīng)該是電場力做功,電場力做功與帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間沒有關(guān)系,它僅由初末位置的電勢差決定。
【答案】本題的正確選項(xiàng)為A、C。
三個(gè)粒子做的都是類平拋運(yùn)動(dòng),但是運(yùn)動(dòng)時(shí)間不一樣,而豎直位移則是一樣的,由此可得到三個(gè)粒子的加速度的關(guān)系aC>aB>aA,力是產(chǎn)生加速度的原因,而三個(gè)粒子的受力基本都是重力和電場力,所以就可以根據(jù)這個(gè)判斷出A帶正電、B不帶電、C帶負(fù)電。因此,本題的正確選項(xiàng)為A、C。
練習(xí)102、如圖所示,平行板電 30、容器的兩極板A、B接于電池兩極,一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部,閉合S,電容器充電,這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為θ.( )
A.保持S閉合,將A板向B板靠近,則θ增大
B.保持S閉合,將A板向B板靠近,則θ不變
C.?dāng)嚅_S,將A板向B板靠近,則θ增大
D.?dāng)嚅_S,將A板向B板靠近,則θ不變
例103:如圖所示,把質(zhì)量為、帶電量為的物塊放在傾角的固定光滑絕緣斜面的頂端,整個(gè)裝置處在范圍足夠大的勻強(qiáng)電場中。已知電場強(qiáng)度大小,電場方向水平向左,斜面高為,則釋放物塊后,物塊落地時(shí)的速度大小為( )
A.
B.
C. 31、
D.
【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解:C。
產(chǎn)生上述錯(cuò)誤的原因是在計(jì)算電場力做功時(shí),公式中中的d出了問題,這里主要是學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)不過關(guān),三角函數(shù)之間關(guān)系沒有弄清楚。
【解題指導(dǎo)】利用動(dòng)能定理解決電場中的問題是目前高考的熱點(diǎn)知識(shí)之一,因此,就要進(jìn)行認(rèn)真的受力分析和做功分析,尤其涉及電場力做功時(shí),一定要注意有效位移不出問題。
【答案】本題的正確選項(xiàng)為D。
對運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行受力分析和做功分析,得到重力做正功,電場力也做正功,且電場力做功的有效位移應(yīng)為。根據(jù)動(dòng)能定理
,代入題設(shè)條件,得到物塊落地時(shí)的速度大小為
故選D。
練習(xí)103、如圖所示,平行金屬板與水平方向成角,板 32、間距離為,板間電壓為,一質(zhì)量為的帶電微粒,以水平初速度從下板左端邊緣進(jìn)入板間,結(jié)果正好沿水平直線通過從上板右端上邊緣處射出,
求:(1)微粒帶電量
(2)微粒離開電場時(shí)的動(dòng)能。
例104:如圖所示,在光滑絕緣水平桌面上有兩個(gè)靜止的小球A和B,B在桌邊緣,A和B均可視為質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量均為m=0.2kg,A球帶正電,電荷量q=0.1C,B球是絕緣體不帶電,桌面距地面的高h(yuǎn)=0.05m.開始時(shí)A、B相距L=0.1m,在方向水平向右、大小E=10N/C的勻強(qiáng)電場的電場力作用下,A開始向右運(yùn)動(dòng),并與B球發(fā)生正碰,碰撞中A、B的總動(dòng)能無損失,A和B之間無電 33、荷轉(zhuǎn)移.求:
(1)A經(jīng)過多長時(shí)間與B碰撞?
(2)A、B落地點(diǎn)之間的距離是多大?
【錯(cuò)解分析】本題的易錯(cuò)點(diǎn)在于學(xué)生不能夠?qū)⑴鲎矄栴}、平拋運(yùn)動(dòng)問題從復(fù)雜背景中分析清楚,所以思維上往往容易混亂,無從下筆。
【解題指導(dǎo)】建立在電場背景下的運(yùn)動(dòng)問題其本質(zhì)仍然是運(yùn)動(dòng)問題,所以處理這類問題時(shí),要堅(jiān)定信念,不要被復(fù)雜的背景知識(shí)所蒙蔽,抓住某種運(yùn)動(dòng)的受力特征和運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行處理,過程分析明確就可以。
【答案】(1)解:A在電場力作用下做初速度為零的勻速直線運(yùn)動(dòng)、,設(shè)加速度大小為a,經(jīng)過
時(shí)間t與B發(fā)生第一次碰撞,則
………⑴
34、
…………⑵
………⑶
………⑷
(2)設(shè)A球與B球發(fā)碰撞前速度為vAl,碰撞后A球速度為vA2,B球速度為vB2,則
………………⑸
……………⑹
由動(dòng)量守恒得:………⑺
根據(jù)題意:………⑻
解得:……………⑼
………⑽
即A球與B球發(fā)碰撞后,B做平拋運(yùn)動(dòng),A在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),在水平方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),A球與B球運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,設(shè)時(shí)間為t1,在這段時(shí)間內(nèi)A、B在水平方向發(fā)生的位移分別為sA和sB,則
…………⑾
…………⑿
…………⒀
…………………⒁
A、B落地點(diǎn)之間的距離:……………⒂
…………⒃
練習(xí)104、一個(gè)質(zhì)量 35、為m、帶有電荷-q的小物體,可在水平軌道Ox上運(yùn)動(dòng),O端有一與軌道垂直的固定墻、軌道處于勻強(qiáng)電場中,其場強(qiáng)大小為E,方向沿OX軸正方向,如圖所示。小物體以初速度v0從x0點(diǎn)沿OX軌道運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)受到大小不變的摩擦力f作用,且f<qE;設(shè)小物體與墻碰撞時(shí)不損失機(jī)械能,且電量保持不變,求它在停止運(yùn)動(dòng)前所通過的總路程s。
例105:如圖3(a)所示,真空室中電極K發(fā)出的電子(初速為零)。經(jīng)U=1000V的加速電場后,由小孔S沿兩水平金屬板A、B兩板間的中心線射入,A、B板長L=0.20m,相距d=0.020m,加在A、B兩板間的電壓U隨時(shí)間t變化u—t圖線如圖3(b)。設(shè)A、B兩板間的電場 36、可以看做是均勻的,且兩板外無電場。在每個(gè)電子通過電場區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi),電場可視作恒定的。兩板右側(cè)放一記錄圓筒,筒的左側(cè)邊緣與極板右端距離,筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),周期,筒的周長,筒能接收到通過A、B板的全部電子。
(1) 以時(shí)(見圖b此時(shí))電子打到圓筒記錄紙上的點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn),并取軸豎直向上,試計(jì)算電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)的坐標(biāo)和坐標(biāo)(不計(jì)重力)。
(2)在給出的坐標(biāo)紙(如圖d)上定量地畫出電子打到記錄紙上的點(diǎn)形成的圖線。
【錯(cuò)解分析】學(xué)生在處理本題過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因一方面是由于基礎(chǔ)知識(shí)不夠扎實(shí),所以不能夠讀清提議,此外,沒有能夠把握住本題的本質(zhì)就是一個(gè)帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 37、問題,也是很多學(xué)生無從入手的原因。
【解題指導(dǎo)】本題是綜合性較強(qiáng)的一道高考?jí)狠S題,可分為四個(gè)階段加速、偏轉(zhuǎn)、放大和掃描。而電子的加速、偏轉(zhuǎn)問題都是學(xué)生熟悉的,有新意的是該題把常見的固定的接收屏改為轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒,加進(jìn)了掃描因素,構(gòu)成了一新的情境問題,對學(xué)生的能力、素質(zhì)提出了較高的要求。
【答案】(1)設(shè)為電子沿AB板中心線射入電場時(shí)的初速度則
(1)
電子穿過A、B板的時(shí)間為,則
(2)
電子在垂直于A、B板方向的運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng),對于能穿過A、B板的電子,在它通過時(shí)加在兩板間的應(yīng)滿足:
38、(3)
由(1)、(2)、(3)解得
此電子從A、B板射出的沿Y方向分速度為:
(4)
以后此電子作勻速直線運(yùn)動(dòng),它打在記錄紙上的點(diǎn)最高,設(shè)縱坐標(biāo)為y由圖(c)可得
(5)
由以上各式解得:
(6)
由圖線可知,加在兩板電壓的周期,的最大值,因?yàn)?,在一個(gè)周期內(nèi)只有開始的一段時(shí)間間隔內(nèi)有電子通過A、B板
(7)
因?yàn)殡娮哟蛟谟涗浖埳系淖罡唿c(diǎn)不止一個(gè),根據(jù)題中關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)與起始記錄時(shí)刻的規(guī)定,第一個(gè)最高點(diǎn)的坐標(biāo)為
39、 (8)
第二個(gè)最高點(diǎn)的坐標(biāo)為
(9)
第三個(gè)最高點(diǎn)的坐標(biāo)為
由于記錄筒的周長為,所以第三個(gè)最高點(diǎn)已與第一個(gè)最高點(diǎn)重合,即電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)只有兩個(gè),它們的坐標(biāo)分別由(8)、(9)表示。
(2)電子打到記錄紙上所形成的圖線如圖(d)。
練習(xí)105、示波器是一種多功能電學(xué)儀器,可以在熒光屏上顯示出被檢測的電壓波形,它的工作原理可等效成下列情況:(如圖所示)真空室中電極K發(fā)出電子(初速不計(jì)),經(jīng)過電壓為U1的加速電場后,由小孔S沿水平金屬板A、B間的 40、中心線射入板中。板長為L,兩板間距離為d,在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓,周期為T,前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢高于A板的電勢,電場全部集中在兩板之間,且分布均勻。在每個(gè)電子通過極板的極短時(shí)間內(nèi),電場視作恒定的。在兩極板右側(cè)且與極板右端相距D處有一個(gè)與兩板中心線(圖中虛線)垂直的熒光屏,中心線正好與屏上坐標(biāo)原點(diǎn)相交。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)電子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí),使屏以速度v沿負(fù)x方向運(yùn)動(dòng),每經(jīng)過一定的時(shí)間后,在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)它又跳回到初始位置,然后重新做同樣的勻速運(yùn)動(dòng)。(已知電子的質(zhì)量為m,帶電量為e,不計(jì)電子重力)求:
(1)電子進(jìn)入AB板時(shí)的初速度;
(2)要使所有的電子都能打在熒光屏上(熒光屏足夠大 41、),圖乙中電壓的最大值U0需滿足什么條件?
(3)要使熒光屏上始終顯示一個(gè)完整的波形,熒光屏必須每隔多長時(shí)間回到初始位置?計(jì)算這個(gè)波形的峰值和長度,在如圖丙所示的x-y坐標(biāo)系中畫出這個(gè)波形。
練習(xí)題參考答案
91、
92、D
93、A
94、D
95、A D
96、A D
97、B D
98、 B
99、 A C D
100、D
101、B D
102、A D
103、
104、
105、(1)電子在加速電場中運(yùn)動(dòng),據(jù)動(dòng)能定理,有 eU1=mv v1=
42、 (2)因?yàn)槊總€(gè)電子在板A、B間運(yùn)動(dòng)時(shí),電場均勻、恒定,故電子在板A、B間做類平拋運(yùn)動(dòng),在兩板之外做勻速直線運(yùn)動(dòng)打在屏上,在板A、B間沿水平方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速運(yùn)動(dòng),則有 L=v1t
豎直方向,有y'=at2,且a= 聯(lián)立解得y'=
只要偏轉(zhuǎn)電壓最大時(shí)的電子能飛出極板打在屏上,則所有電子都能打在屏上,所以
(3)要保持一個(gè)完整波形,需要隔一個(gè)周期T時(shí)間回到初始位置,設(shè)某個(gè)電子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,有
tgθ=
又知y'=,聯(lián)立得L'=
由相似三角形的性質(zhì),得
則y=
峰值為ym==d/2+dD/L
波形長度為x1=Vt
波形右圖所示
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