2019-2020年高考物理大一輪復習 第7單元 靜電場學案.doc

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2019-2020年高考物理大一輪復習 第7單元 靜電場學案 高考熱點統(tǒng)計 要求 xx年 xx年 xx年 xx年 高考基礎要求及冷點統(tǒng)計 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 庫侖定律 Ⅱ 15 物質的電結構、電荷守恒、點電荷(Ⅰ) 靜電現(xiàn)象的解釋、靜電場(Ⅰ) 示波管(Ⅰ) 前兩個考點為高考基礎要求,一般不單獨命題,要求理解;示波管是帶電粒子在電場中運動的模型應用,屬于高考的冷點. 電場強度、點電荷的場強 Ⅱ 21 19 15 15 20 25 21 電場線、電勢能、電勢 Ⅰ 21 19 15 20 15 20 21 電勢差 Ⅱ 24 勻強電場中電勢差與電場強度的關系 Ⅱ 帶電粒子在勻強電場中的運動 Ⅱ 25 15 24 20 16 25 21 常見電容器、電容器的電壓、電荷量和電容的關系 Ⅰ 14 14 17 考情分析 1.電場的性質及帶電粒子在電場中的運動問題是歷年高考的重點.復習時應側重對基本概念、規(guī)律進行認識和理解.掌握描述電場性質的幾個物理量,如電場強度、電場線、電勢、電勢能等,理解平行板電容器的電容,會分析帶電粒子在電場中的運動問題. 2.電場的性質、電容器、帶電粒子在電場中運動的綜合問題是近幾年高考的熱點,這幾個考點在明年的高考中考查到的概率仍然很大,復習時應引起高度重視. 2.電荷守恒定律 (1)內容:電荷既不會創(chuàng)生,也不會消滅,它只能從一個物體轉移到另一個物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分;在轉移過程中,電荷的總量　　　　　　. (2)三種起電方式:　　　　起電、　　　　起電、　　　　起電. 二、庫侖定律 1.內容:真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成　　　　,與它們的距離的二次方成　　　　,作用力的方向在它們的連線上. 2.表達式:F=k,式中k=　　　　Nm2/C2,叫作靜電力常量. 3.適用條件:真空中的　　　　. 三、電場、電場強度 1.電場 (1)定義:存在于電荷周圍,能傳遞電荷間相互作用的一種　　　　　　. (2)基本性質:對放入其中的電荷有　　　　　　. 2.電場強度 (1)定義:放入電場中某點的電荷受到的　　　　與它的　　　　的比值. (2)定義式:　　　　.單位:N/C或V/m. (3)矢量性:規(guī)定　　　　在電場中某點所受電場力的方向為該點電場強度的方向. 四、電場線 1.電場線:在電場中畫出的一些曲線,曲線上每一點的　　　　方向都跟該點的場強方向一致,曲線的疏密表示電場的　　　　.電場線不是實際存在的線,而是為了描述電場而假想的線. 2.電場線的特點 (1)電場線從　　　　或無限遠處出發(fā),終止于　　　　或無限遠處. (2)電場線不相交. (3)在同一電場里,電場線越密的地方場強　　　　. 五、典型電場的電場線分布 圖19-1 【思維辨析】 (1)物體帶電的實質是電子的轉移. (　　) (2)電場和電場線都是客觀存在的. (　　) (3)相互作用的兩個點電荷,電荷量大的,受到的庫侖力也大. (　　) (4)根據(jù)F=k,當r→0時,F→∞. (　　) (5)E=是電場強度的定義式,可知電場強度與電場力成正比. (　　) (6)沒有電場線的地方不存在電場. (　　) 【思維拓展】 (多選)如圖19-2所示,有一帶正電的驗電器,當一個金屬球A靠近驗電器的小球B(不接觸)時,驗電器的金箔張角減小,則金屬球A的帶電情況可能是 (　　) 圖19-2 A.金屬球可能不帶電 B.金屬球可能帶負電 C.金屬球可能帶正電 D.金屬球一定帶負電 考點一　電荷守恒與庫侖定律 (1)在用庫侖定律公式進行計算時,無論是正電荷還是負電荷,均代入電荷量的絕對值計算庫侖力的大小. (2)兩個點電荷間相互作用的庫侖力滿足牛頓第三定律,大小相等、方向相反. (3)由公式F=k可以看出,在兩帶電體的間距及電荷量之和一定的條件下,當q1=q2時,F最大. 1.(電荷守恒)[xx浙江卷] 如圖19-3所示,兩個不帶電的導體A和B,用一對絕緣柱支持使它們彼此接觸.把一帶正電荷的物體C置于A附近,貼在A、B下部的金屬箔都張開 (　　) 圖19-3 A.此時A帶正電,B帶負電 B.此時A電勢低,B電勢高 C.移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合 D.先把A和B分開,然后移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合 2.(電荷守恒和庫侖定律)兩個所帶的電荷量分別為-Q和+3Q的相同金屬小球(均可視為點電荷)相距為r,它們間的庫侖力大小為F.使兩小球相互接觸,且使二者之間的距離變?yōu)?則此時兩小球間的庫侖力大小為 (　　) A.F D.12F 3.(庫侖力作用下的平衡問題)(多選)如圖19-4所示,A、B兩球所帶的電荷量均為210-5 C,質量均為0.72 kg,其中A球帶正電荷,B球帶負電荷,且均可視為點電荷.A球通過絕緣細線吊在天花板上,B球固定在絕緣棒的一端,現(xiàn)將B球放在某一位置,能使絕緣細線伸直,A球靜止且細線與豎直方向的夾角為30,則A、B兩球之間的距離可能為 (　　) 圖19-4 A.0.5 m B.0.8 m C.1.2 m D.2.5 m 4.(庫侖力作用下的動力學問題)如圖19-5所示,足夠大的光滑絕緣水平面上有三個帶電質點,A和C圍繞B做角速度大小相同的勻速圓周運動,B恰能保持靜止,其中A、C和B的距離分別是L1和L2.不計三個質點間的萬有引力,則A和C的比荷(電荷量與質量之比)為 (　　) 圖19-5 A. ■ 要點總結 (1)對于兩個均勻帶電絕緣球體,可以將其視為電荷集中于球心的點電荷,r為兩球心之間的距離. (2)對于兩個帶電金屬球,要考慮金屬球表面電荷的重新分布. (3)不能根據(jù)公式錯誤地推論:當r→0時,F→∞.其實,在這樣的條件下,兩個帶電體已經(jīng)不能再看成點電荷了. 考點二　電場的疊加 1 直角坐標系xOy中,M、N兩點位于x軸上,G、H兩點坐標如圖19-6所示.M、N兩點各固定一負點電荷,一電荷量為Q的正點電荷置于O點時,G點處的電場強度恰好為零.靜電力常量用k表示.若將該正點電荷移到G點,則H點處場強的大小和方向分別為 (　　) 圖19-6 A.,沿y軸正向 B.,沿y軸負向 C.,沿y軸正向 D.,沿y軸負向 ■ 題根分析 本題通過合電場強度的計算,考查點電荷電場強度的計算,分析時應注意: (1)電場強度三個表達式的比較 表達式 E= E=k E= 公式意義 電場強度定義式 真空中點電荷電場強度的決定式 勻強電場中E與U的關系式 適用條件 一切電場 ①真空; ②點電荷 勻強電場 決定因素 由電場本身決定,與q無關 由場源電荷Q和場源電荷到該點的距離r共同決定 由電場本身決定,d為沿電場方向的距離 (2)電場強度疊加問題的求解思路:①確定分析計算的空間位置;②分析該處有幾個分電場,先計算出各個分電場在該點的電場強度的大小和方向;③依次利用平行四邊形定則求出矢量和. ■ 變式網(wǎng)絡 式題1 如圖19-7所示,一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷,在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點,a和b、b和c、c和d間的距離均為R,在a點處有一電荷量為q(q>0)的固定點電荷.已知b點處的場強為零,則d點處場強的大小為(k為靜電力常量) (　　) 圖19-7 A.k C.k 式題2 已知均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場與一個位于球心、所帶電荷量與之相等的點電荷產(chǎn)生的電場相同.如圖19-8所示,半徑為R的球體上均勻分布著總電荷量為Q的電荷,在過球心O的直線上有A、B兩個點,O和B間、B和A間的距離均為R.現(xiàn)以OB為直徑在球內挖出一個球形空腔,若靜電力常量為k,球的體積公式為V=πr3,則A點處電場強度的大小為 (　　) 圖19-8 A. C. 式題3 [xx貴州七校一聯(lián)] 均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場.如圖19-9所示,在半球面AB上均勻分布正電荷,總電荷量為q,球面半徑為R,CD為通過半球頂點與球心O的軸線,在軸線上有M、N兩點,OM=ON=2R.已知M點的場強大小為E,則N點的場強大小為 (　　) 圖19-9 A.-E C.+E 考點三　電場線的理解和應用 1.電場線的應用 (1)在同一電場里,電場線越密的地方場強越大. (2)電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向. (3)沿電場線方向電勢逐漸降低. (4)電場線和等勢面在相交處互相垂直. 2.兩種等量點電荷的電場線 比較 等量異種點電荷 等量同種點電荷 電場線分布 中垂線上的電場強度 O點最大,向外逐漸減小 O點為零,向外先變大后變小 連線上的電場強度 沿連線先變小后變大,中點O處的電場強度最小 沿連線先變小后變大,中點O處的電場強度為零 2 如圖19-10所示,實線為不知方向的三條電場線,從電場中M點以相同的速度沿垂直于電場線的方向飛出a、b兩個帶電粒子,二者僅在電場力作用下的運動軌跡如圖中虛線所示,則 (　　) 圖19-10 A.a一定帶正電,b一定帶負電 B.a的速度將減小,b的速度將增大 C.a的加速度將減小,b的加速度將增大 D.兩個粒子的動能一個增大、一個減小 式題1 A、B是一條電場線上的兩個點,一個帶負電的微粒僅在電場力的作用下以一定初速度從A點沿電場線運動到B點,其速度—時間圖像如圖19-11所示,則這一電場可能是圖19-12中的 (　　) 圖19-11 圖19-12 式題2 (多選)如圖19-13所示,兩個帶等量負電荷的小球A、B(可視為點電荷)被固定在光滑的絕緣水平面上,P、N是在小球A、B連線的水平中垂線上的兩點,且PO=ON.現(xiàn)將一個電荷量很小的帶正電的小球C(可視為質點)從P點由靜止釋放,在小球C向N點運動的過程中,下列關于小球C的說法可能正確的是 (　　) 圖19-13 A.速度先增大,再減小 B.速度一直增大 C.加速度先增大再減小,過O點后,加速度先減小再增大 D.加速度先減小,再增大 ■ 方法技巧 電場線與軌跡問題的判斷方法 (1)“運動與力兩線法”——畫出“速度線”(運動軌跡在初始位置的切線)與“力線”(電場線在初始位置的切線),從兩者的夾角情況來分析曲線運動的情況. (2)“三不知時要用假設法”——電荷的正負、場強的方向或等勢面電勢的高低、電荷運動的方向,若已知其中的任意一個,可順次向下分析判定各待求量;若三個都不知,則要用假設法分別討論各種情況. 考點四　帶電體的力電綜合問題 解答力電綜合問題的一般思路 3 如圖19-14所示,絕緣的水平面上有一質量為0.1 kg的帶電物體,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.75,物體恰能在水平向左的勻強電場中向右勻速運動,電場強度E=1103 N/C,g取10 m/s2. (1)求物體所帶的電荷量; (2)只改變電場的方向,使物體向右加速運動,求加速度的最大值及此時電場的方向. 圖19-14 式題 (多選)[xx重慶一診] 如圖19-15所示,豎直平面內有固定的半徑為R的光滑絕緣圓形軌道,水平勻強電場平行于軌道平面向左,P、Q分別為軌道的最高、最低點.質量為m、電荷量為q的帶正電小球(可視為質點)在軌道內運動,已知重力加速度為g,場強E=.要使小球能沿軌道做完整的圓周運動,下列說法中正確的是 (　　) 圖19-15 A.小球過Q點時速度至少為 B.小球過Q點時速度至少為 C.小球過Q、P點受軌道彈力大小的差值為6mg D.小球過Q、P點受軌道彈力大小的差值為7.5mg 第20講　電場的能的性質 一、電勢能和電勢、等勢面 1.電勢能:電荷在電場中某點具有的勢能,等于將電荷從該點移到　　　　位置時電場力所做的功. 2.電場力做功與電勢能變化的關系:電場力做的功等于　　　　　　　　,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp. 3.電勢:電荷在電場中某點具有的　　　　與它的　　　　的比值,即:φ=　　　. 4.等勢面 (1)定義:電場中　　　　相同的各點構成的面. (2)特點: ①等勢面一定與　　　　垂直,即跟場強的方向垂直. ②在同一等勢面上移動電荷時電場力　　　　做功. ③電場線總是從電勢高的等勢面指向　　　　的等勢面. ④在空間中兩等勢面　　　　相交. ⑤等差等勢面越密的地方電場強度　　　　,越疏的地方電場強度　　　　. 二、電勢差　勻強電場中電勢差與場強的關系 1.電勢差 (1)定義:電荷在電場中由一點A移到另一點B時,　　　　　　　　與移動的電荷　　　　的比值. (2)定義式:UAB=　　　;電勢差與電勢的關系:UAB=　　　　,UAB=-UBA. 2.勻強電場中電勢差與電場強度的關系 (1)電勢差與場強的關系式:UAB=　　　,其中d為電場中兩點間沿　　　　的距離. (2)在勻強電場中,場強在數(shù)值上等于沿　　　　方向每單位距離上降低的電勢. 三、靜電平衡 導體靜電平衡兩大特點:①導體內部的場強　　　　　　　　;②導體是一個等勢體,導體表面電勢　　　　　　　　. 【思維辨析】 (1)電場力做功與重力做功相似,均與路徑無關. (　　) (2)電場中電場強度為零的地方電勢一定為零. (　　) (3)電場強度處處相同的區(qū)域內,電勢一定也處處相同. (　　) (4)沿電場線方向電場強度越來越小,電勢逐漸降低. (　　) (5)A、B兩點間的電勢差等于將正電荷從A移到B點時靜電力所做的功. (　　) (6)電場中,場強方向是指電勢降落的方向. (　　) (7)電勢有正負之分,因此電勢是矢量. (　　) (8)電勢的大小由電場的性質決定,與零電勢點的選取無關. (　　) (9)電勢差UAB由電場本身的性質決定,與零電勢點的選取無關. (　　) (10)整個導體是等勢體,導體表面是等勢面,但導體表面的場強可能不同. (　　) 考點一　描述電場的能的性質的物理量 1.電勢高低常用的兩種判斷方法 (1)沿電場線方向電勢逐漸降低. (2)若UAB>0,則φA>φB;若UAB<0,則φA<φB. 2.電勢能增、減的判斷方法 (1)做功判斷法:電場力做正功,電勢能減小;電場力做負功,電勢能增大. (2)公式法:Ep=qφ,將q、φ的大小、正負號一起代入公式,Ep越大,電勢能越大. (3)能量守恒法:在電場中,當只有電場力做功時,電荷的動能和電勢能相互轉化,動能增大,則電勢能減小,反之,動能減小,則電勢能增大. (4)電荷電勢法:正電荷在電勢高的地方電勢能大,負電荷在電勢低的地方電勢能大. 1 [xx全國卷Ⅰ] 如圖20-1所示,直線a、b和c、d是處于勻強電場中的兩組平行線,M、N、P、Q是它們的交點,四點處的電勢分別為φM、φN、φP、φQ.一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中,電場力所做的負功相等,則 (　　) 圖20-1 A.直線a位于某一等勢面內,φM>φQ B.直線c位于某一等勢面內,φM>φN C.若電子由M點運動到Q點,電場力做正功 D.若電子由P點運動到Q點,電場力做負功 式題1 [xx福建龍巖質檢] 以無窮遠處的電勢為零,在電荷量為q的點電荷周圍某點的電勢可用φ=計算,式中r為該點到點電荷的距離,k為靜電力常量.兩電荷量大小均為Q的異種點電荷固定在相距為L的兩點,如圖20-2所示.現(xiàn)將一個質子(電荷量為e)從兩點電荷連線上的A點沿以電荷+Q為圓心、半徑為R的半圓形軌跡ABC移到C點,則質子從A點移到C點的過程中,其電勢能的變化情況為 (　　) 圖20-2 A.增加 C.減少 式題2 (多選)[xx全國卷Ⅰ] 如圖20-3所示,一帶負電荷的油滴在勻強電場中運動,其軌跡在豎直平面(紙面)內,且相對于過軌跡最低點P的豎直線對稱.忽略空氣阻力.由此可知 (　　) 圖20-3 A.Q點的電勢比P點高　 B.油滴在Q點的動能比它在P點的大 C.油滴在Q點的電勢能比它在P點的大　 D.油滴在Q點的加速度大小比它在P點的小 ■ 特別提醒 根據(jù)電勢的定義式φ=計算時,φ、Ep、q要注意帶符號運算. 考點二　電勢差與電場強度的關系 在勻強電場中由公式U=Ed得出的“一式二結論” (1)“一式” E=,其中d是沿電場線方向上的距離. (2)“二結論” 結論1:勻強電場中的任一線段AB的中點C的電勢φC=,如圖20-4所示. 圖20-4 結論2:勻強電場中若兩線段AB∥CD,且AB=CD,則UAB=UCD(或φA-φB=φC-φD),如圖20-5所示. 圖20-5 2 (多選)[xx全國卷Ⅲ] 一勻強電場的方向平行于xOy平面,平面內a、b、c三點的位置如圖20-6所示,三點的電勢分別為10 V、17 V、26 V.下列說法正確的是 (　　) 圖20-6 A.電場強度的大小為2.5 V/cm B.坐標原點處的電勢為1 V C.電子在a點的電勢能比在b點的低7 eV D.電子從b點運動到c點,電場力做功為9 eV 式題 (多選)[xx安徽馬鞍山二中、安師大附中測試] 如圖20-7所示,在xOy坐標系中有以O點為中心、邊長為0.2 m的正方形,頂點A、B、C、D分別在坐標軸上,在該平面內有一勻強電場(圖中未畫出),已知A、B、C 三點的電勢分別為3 V、- V、-3 V,則下列說法中正確的是 (　　) 圖20-7 A.D點的電勢為 V B.該勻強電場的場強大小E=10 V/m C.該勻強電場的場強大小E=10 V/m D.電場場強方向與x軸正方向成θ=30角 ■ 規(guī)律總結 知道幾個點的電勢確定電場線的方法:將電勢最高的點和電勢最低的點相連,根據(jù)在勻強電場中經(jīng)過相等的距離電勢差相等,確定連線上與第三個點的電勢相等的點,電勢相等的兩點連線為等勢線,根據(jù)電場線與等勢線垂直即可畫出電場線. 考點三　電場線、等勢面和帶電粒子軌跡問題 1.帶電粒子在電場中運動軌跡問題的分析方法 (1)從軌跡的彎曲方向判斷受力方向(軌跡向合外力方向彎曲),從而分析電場方向或電荷的正負. (2)結合軌跡、速度方向與靜電力的方向,確定靜電力做功的正負,從而確定電勢能、電勢和電勢差的變化等. (3)根據(jù)動能定理或能量守恒定律判斷動能的變化情況. 2.求電場力做功的四種方法 (1)定義式:WAB=Flcos α=qElcos α(適用于勻強電場). (2)電勢的變化:WAB=qUAB=q(φA-φB). (3)動能定理:W電+W其他=ΔEk. (4)電勢能的變化:WAB=-ΔEp=EpA-EpB. 3.電場中的功能關系 (1)若只有電場力做功,則電勢能與動能之和保持不變. (2)若只有電場力和重力做功,則電勢能、重力勢能、動能之和保持不變. (3)除重力、彈力外,其他各力對物體做的功等于物體機械能的增量. (4)所有外力對物體所做的總功等于物體動能的變化. 3 (多選)[xx天津卷] 如圖20-8所示,在點電荷Q產(chǎn)生的電場中,實線MN是一條方向未標出的電場線,虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡.設電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB,電勢能分別為EpA、EpB.下列說法正確的是 (　　) 圖20-8 A.電子一定從A向B運動 B.若aA>aB,則Q靠近M端且為正電荷 C.無論Q為正電荷還是負電荷一定有EpA0)的帶電小球M、N先后以相同的初速度沿平行于電場的方向射出.小球在重力作用下進入電場區(qū)域,并從該區(qū)域的下邊界離開.已知N離開電場時的速度方向豎直向下;M在電場中做直線運動,剛離開電場時的動能為N剛離開電場時的動能的1.5倍.不計空氣阻力,重力加速度大小為g.求: (1)M與N在電場中沿水平方向的位移之比; (2)A點距電場上邊界的高度; (3)該電場的電場強度大小. 圖Z6-6 【規(guī)范步驟】 (1)設帶電小球M、N拋出的初速度均為v0,則它們進入電場時的水平速度為　　　　(1分) M、N在電場中的運動時間t　　　　(1分) 電場力作用下產(chǎn)生的加速度沿水平方向,大小均為a,N離開電場時的速度方向豎直向下,說明水平速度減為0,由運動學公式得t=　　　　(1分) M、N在電場中沿水平方向的位移分別為s1和s2 由運動學公式可得 s1=　　　　　　　　(2分) s2=　　　　　　　　(2分) 聯(lián)立解得s1∶s2=　　　　　　　　(1分) (2)設A點距離電場上邊界的高度為h,小球下落h時在豎直方向的分速度為vy,則vy=　　　　(1分) H=　　　　　　　　(1分) 因為M在電場中做直線運動,則=　　　　(1分) 聯(lián)立解得h=　　　　(2分) (3)設電場強度為E,小球M進入電場后做直線運動,則=　　　　(1分) 設M、N離開電場時的動能分別為Ek1、Ek2,由動能定理得 Ek1=　　　　　　　　　　　　(2分) Ek2=　　　　　　　　　　　　(2分) 由已知條件Ek1=1.5Ek2 聯(lián)立解得E=　　　　(2分) 式題1 如圖Z6-7所示,在光滑絕緣水平面上有兩個帶電小球A、B,質量分別為3m和m,小球A帶正電q,小球B帶負電-2q,開始時兩小球相距s0,小球A有水平向右的初速度v0,小球B的初速度為零,取初始狀態(tài)下兩小球構成的系統(tǒng)的電勢能為零. (1)試證明當兩小球的速度相同時系統(tǒng)的電勢能最大,并求出該最大值; (2)試證明在兩小球的間距不小于s0的運動過程中,系統(tǒng)的電勢能總小于系統(tǒng)的動能,并求出這兩種能量的比值的取值范圍. 圖Z6-7 式題2 如圖Z6-8所示,絕緣的光滑水平桌面高為h=1.25 m、長為s=2 m,桌面上方有一個水平向左的勻強電場.一個質量m=210-3 kg、帶電荷量q=+5.010-8 C的小物體自桌面的左端A點以初速度vA=6 m/s向右滑行,離開桌子邊緣B后,落在水平地面上C點.已知C點與B點的水平距離x=1 m,不計空氣阻力,g取10 m/s2. (1)小物體離開桌子邊緣B后經(jīng)過多長時間落地? (2)勻強電場的電場強度E為多大? (3)為使小物體離開桌面邊緣B后水平位移加倍,即x=2x,某同學認為應使小物體帶電荷量減半,你同意他的想法嗎?試通過計算驗證你的結論. 圖Z6-8 1.[xx全國卷Ⅰ] 真空中存在電場強度大小為E1的勻強電場,一帶電油滴在該電場中豎直向上做勻速直線運動,速度大小為v0.在油滴處于位置A時,將電場強度的大小突然增大到某值,但保持其方向不變.持續(xù)一段時間t1后,又突然將電場反向,但保持其大小不變;再持續(xù)同樣一段時間后,油滴運動到B點.重力加速度大小為g. (1)求油滴運動到B點時的速度; (2)求增大后的電場強度的大小;為保證后來的電場強度比原來的大,試給出相應的t1和v0應滿足的條件.已知不存在電場時,油滴以初速度v0做豎直上拋運動的最大高度恰好等于B、A兩點間距離的兩倍. 2.(多選)[xx江西師大附中月考] 空間內有高度為d、寬度足夠寬、方向水平向左的勻強電場.當在該空間內建立如圖Z6-9所示的坐標系后,在x軸上的P點沿y軸正方向連續(xù)射入質量和電荷量均相同、帶電性質也相同的帶電粒子(粒子重力不計),由于粒子的入射速率v(v>0)不同,有的粒子將在電場中直接通過y軸,有的將穿出電場后再通過y軸.設粒子通過y軸時離坐標原點的距離為h,從P到y(tǒng)軸所需的時間為t,則 (　　) 圖Z6-9 A.對h≤d的粒子,h越大,t越大 B.對h≤d的粒子,在時間t內,電場力對粒子做的功相等 C.對h>d的粒子,h越大,t越大 D.h越大的粒子,進入電場時的速率v也越大 3.[xx安徽馬鞍山二中、安師大附中測試] 如圖Z6-10所示,在場強大小為E、方向豎直向上的勻強電場內取一個半徑為R的圓周,圓周所在平面平行于電場方向,O點為該圓周的圓心,A點是圓周上的最低點,B點是圓周上最右側的點.在A點有放射源,在圓周所在的平面內沿著垂直于電場向右的方向釋放出相同的帶正電的粒子,這些粒子從A點出發(fā)時的初速度大小各不相同,已知粒子的質量為m,電荷量為q,不計重力. (1)某一粒子的運動軌跡經(jīng)過圓周上的B點,求該粒子從A點出發(fā)時的初速度大小; (2)取圓周上的某點C,設OC連線與OA夾角為θ,試寫出粒子經(jīng)過C點時的動能表達式; (3)若第(2)問中的C點位置滿足θ=60,則從BC之間穿過圓周的這些粒子中經(jīng)過圓周時所獲得的最大動能和最小動能分別是多少? 圖Z6-10 4.[xx鄭州一中入學考試] 一個帶正電荷q=110-6 C的物體放在絕緣的水平地面上,如圖Z6-11甲所示,空間若加上水平方向的變化電場,其加速度隨電場力變化的圖像如圖乙所示.現(xiàn)從靜止開始計時,改用圖丙中周期性變化的水平電場作用.(g取10 m/s2) (1)求物體的質量及物體與地面間的動摩擦因數(shù); (2)在圖丙所示周期性變化的水平電場作用下,求物體在一個周期內的位移大小; (3)在圖丙所示周期性變化的水平電場作用下,求23 s內電場力對物體所做的功. 圖Z6-11 　等效思想在物理中的應用 題型綜述 等效法亦稱“等效變換法”,是科學研究中常用的思維方法之一,其實質是在效果相同的情況下,將較為復雜的實際問題變換為簡單的熟悉問題,以便突出主要因素,抓住它的本質,找出其中規(guī)律.因此應用等效法時往往是用簡單的因素代替較復雜的因素,以使問題得到簡化而便于求解.近年來,含有等效變換思維方式的試題在高考中頻頻出現(xiàn),主要考查物理模型等效替換、實驗中的等效替換的運用等. 應考策略 近年來,高考試題一般情景比較新,即所謂的“生”題.對此,許多考生往往覺得無從下手,但只要冷靜分析,應用類比等效法將學過的舊知識遷移到新情景中去,問題往往就容易解決了.如果我們所研究的為較復雜的物理現(xiàn)象、規(guī)律、過程,跟另一個簡單的物理現(xiàn)象、規(guī)律、過程相同(相似),這時就可用簡單的物理模型代替原先討論的模型,并能保證在某種特定的物理意義下二者的作用效果、物理現(xiàn)象和規(guī)律均不變. 1 如圖W6-1所示為面積很大的水池,水深為H,水面上浮著一個正方體木塊,木塊邊長為a,質量為m.開始時木塊靜止,有一半沒入水中,現(xiàn)用力F將木塊緩慢地壓到池底,不計摩擦,在木塊從剛好完全浸入水中到停在池底的過程中,求池水勢能的改變量. 圖W6-1 [點評] 本例題中由于液面上升的高度幾乎為零,乍一看水的重力勢能好像不變,但仔細想想就會發(fā)現(xiàn)隨著木塊的下移,有一個“水塊”總在隨時填補上面的“空穴”,這個“水塊”的重力勢能在不斷增加,所以池水的勢能在增加. [提取信息] ①水深為H,水面上浮著一個正方體木塊,木塊邊長為a;②開始時木塊靜止,有一半沒入水中,用力F將木塊緩慢地壓到池底. [圖形表征] 木塊初、末位置. 2 如圖W6-2所示,在水平方向的勻強電場中,用長度為L的輕質絕緣細線懸掛一個質量為m的帶電小球,小球靜止在A處,懸線與豎直方向的夾角為30,現(xiàn)將小球拉至B點,使懸線水平,并由靜止釋放,求小球運動到最低點D時的速度大小. 圖W6-2 [點評] 運動過程類比物體在重力場中的運動,運用功能關系解決問題. [提取信息] ①長度為L的輕質絕緣細線;②小球靜止在A處時,懸線與豎直方向的夾角為30. [圖形表征] 由情景過程圖,進行受力分析. 3 如圖W6-3所示,虛線框內各元件的參數(shù)均未知.在a、b間接一只阻值R1=10 Ω的電阻時,測得a、b間的電流I1=1 A;若在a、b間換接阻值R2=18 Ω的電阻時,測得a、b間的電流I2=0.6 A;換接阻值為R3的電阻時,測得a、b間的電流I3=0.1 A,則R3為多少? 圖W6-3 [點評] 運用等效電源的思想由閉合電路歐姆定律求解. [提取信息] ①a、b間接一只阻值R1=10 Ω的電阻時,測得a、b間的電流I1=1 A;②在a、b間換接阻值R2=18 Ω的電阻時,測得a、b間的電流I2=0.6 A. [圖形表征] 電路圖. 1. 如圖W6-4所示,一條河的寬度d=120 m,河兩岸AB、CD相互平行,成年人在岸上運動的最大速度v1=5 m/s,在河中運動的最大速度v2=3 m/s,成年人在AB岸邊上P點處時,發(fā)現(xiàn)正對岸下游240 m處岸邊的Q點有一個小孩正在河邊玩耍,為及時趕到小孩子身邊以防其落水,則該成年人由P點運動到Q點所用的最短時間t為多少?(設水不流動) 圖W6-4 2. 如圖W6-5所示,在豎直平面內有一個場強E=104 N/C的水平勻強電場,一個質量m=0.04 kg、帶電荷量q=310-5 C的小球用長度l=0.4 m的細繩拴住并懸于電場中O點,當小球平衡時,在平衡位置以大小為v0的線速度釋放小球,使之在電