【导与练】(全国I卷)2017年高考物理一轮复习 第6章 静电场 能力课时8 电场中的“三大”问题的突破方法.doc

能力课时8电场中的“三大”问题的突破方法一、单项选择题1.两个等量正点电荷位于x轴上，关于原点O呈对称分布，下列能正确描述电场强度E随位置x变化规律的图是()解析两个等量正点电荷位于x轴上，关于原点O呈对称分布，其电场线分布如图所示。结合图可知在原点O处电场强度为零，能正确描述电场强度E随位置x变化规律的图是A。答案A2.平行板间加如图1所示的周期性变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，则能定性描述粒子运动的速度图象的是()图1解析每半个周期两板间的电压恒定，板间电场为匀强电场，粒子所受电场力恒定，因此粒子从时刻开始在电场中做匀加速直线运动，在T时刻电场反向，电场力大小不变，粒子做匀减速直线运动，在T时刻速度减为零，以后循环此过程。答案A3.电场中的三条等势线如图2中实线a、b、c所示，三条等势线的电势abc。一电子以沿PQ方向的初速度，仅在电场力的作用下沿直线从P运动到Q，则这一过程中电子运动的vt图象大致是图线中的()图2解析电子由P点运动到Q点的过程中，电场力所做的功为Wq(PQ)，因为q0，且PQ，所以W0，由动能定理可知，电子的动能不断增大，即速度不断增大，选项C、D错误；P点附近等势面密集，故场强较大，电子在P点附近所受电场力大，电子的加速度也就大，对应vt图象的斜率大，故由P到Q，vt图象的斜率不断减小，选项A正确，B错误。答案A4.两电荷量分别为q1和q2的点电荷固定在x轴上的O、M两点，两电荷连线上各点电势随x变化的关系如图3所示，其中C为ND段电势最低的点，则下列说法正确的是()图3A.q1、q2为等量异种电荷B.N、C两点间场强方向沿x轴负方向C.N、D两点间的电场强度大小沿x轴正方向先减小后增大D.将一正点电荷从N点移到D点，电势能先增大后减小解析根据q1左侧和q2右侧电势随距离增大而降低可判断两者均为正电荷，A错误；N、C间的电场方向沿x轴正方向，C点场强为0，B错误；根据ND间图线的斜率大小先减小后增大可知，场强先减小到零后反向增大，C正确；正电荷从N移到D，由Epq知，电势能先减小后增大，D错误。答案C5.(2016河北唐山模拟)粗糙绝缘的水平桌面上，有两块竖直平行相对而立的金属板A、B。板间桌面上静止着带正电的物块，如图4甲所示，当两金属板加图乙所示的交变电压时，设直到t1时刻物块才开始运动，(最大静摩擦力与滑动摩擦力可认为相等)，则()图4A.在0t1时间内，物块受到逐渐增大的摩擦力，方向水平向右B.在t1t3时间内，物块受到的摩擦力先逐渐增大，后逐渐减小C.t3时刻物块的速度最大D.t4时刻物块的速度最大解析在0t1时间内，电场力小于最大静摩擦力，物块静止，静摩擦力与电场力大小相等，即FfqEq，随电压增大，摩擦力增大，但是正电荷所受电场力与电场同向，均向右，所以摩擦力方向水平向左，选项A错误；在t1t3时间内，电场力大于最大静摩擦力，物块一直加速运动，摩擦力为滑动摩擦力，由于正压力即是物块的重力，所以摩擦力不变，选项B错误；t3到t4阶段，电场力小于摩擦力，但物块仍在运动且为减速运动，故t3时刻速度最大，选项C正确，D错误。答案C二、多项选择题6.某静电场中的一条电场线与x轴重合，其电势的变化规律如图5所示。在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则在x0x0区间内()图5A.该静电场是匀强电场B.该静电场是非匀强电场C.电子将沿x轴正方向运动，加速度逐渐减小D.电子将沿x轴正方向运动，加速度逐渐增大解析由于电势随x的变化不是均匀变化，即不是常数，所以该静电场一定是非匀强电场，且O点电场强度最大，x0处电场强度最小，选项A错误，B正确；由电势变化规律可知，电场线方向指向x轴负方向，在O点由静止释放一电子，电子所受电场力的方向指向x轴正方向，电子将沿x轴正方向运动，且加速度逐渐减小，选项C正确，D错误。答案BC7.(2016湖南师大附中月考)如图6所示，在绝缘的斜面上方存在着水平向右的匀强电场，斜面上的带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了12 J，金属块克服摩擦力做功8 J，重力做功24 J，则以下判断正确的是()图6A.金属块带正电荷B.金属块克服电场力做功8 JC.金属块的机械能减少12 JD.金属块的电势能减少4 J解析WG24 J，Wf8 J，Ek12 J，由动能定理得电场力做功WE4 J，说明金属块带正电荷，因此选项A正确，B错误；金属块的电势能变化量EpWE4 J0，因此选项D错误；金属块的机械能变化量EWEWf12 J0，选项C正确。答案AC8.如图7所示，用长L0.50 m的绝缘轻质细线，把一个质量m1.0 g带电小球悬挂在均匀带等量异种电荷的平行金属板之间，平行金属板间的距离d5.0 cm，两板间电压U1.0103 V。静止时，绝缘细线偏离竖直方向角，小球偏离竖直线的距离a1.0 cm。取g10 m/s2。则下列说法正确的是()图7A.两板间电场强度的大小为2.0104 V/mB.小球带的电荷量为1.0108 CC.若细线突然被剪断，小球在板间将做类平抛运动D.若细线突然被剪断，小球在板间将做匀加速直线运动解析设两板间的电场强度为E，根据匀强电场的场强和电势差的关系得E V/m2.0104 V/m，A项正确；小球静止时受力平衡，由平衡条件得qEmgtan ，解得q。因为角很小，所以tan sin ，解得q1.0108 C，B项正确；细线剪断时，由于小球受到重力和电场力的合力为恒力，且小球初速度为零，故小球做初速度为零的匀加速直线运动，C项错误，D项正确。答案ABD三、非选择题9.如图8所示，两块平行金属板MN间的距离为d，两板间电压U随t的变化规律如图所示，电压的绝对值为U0。t0时刻M板的电势比N板低。在t0时刻有一个电子从M板处无初速释放，经过1.5个周期刚好到达N板。电子的电荷量为e，质量为m。求：图8(1)该电子到达N板时的速率v；(2)在1.25个周期末该电子和N板间的距离s。解析(1)根据题图可知，粒子先匀加速，再匀减速，速度减到零，最后匀加速到达N板，根据动能定理得emv20，解得v。(2)根据粒子运动的对称性可知，粒子每运动的距离，从T到1.25T的时间内，粒子运动了，故1.25个周期末该电子和N板间的距离s。答案(1)(2)10.如图9所示，在竖直平面内，一匀强电场方向竖直向上，一电荷量为q、质量为m的带电微粒以水平初速度v0由P点射入，入射方向与电场线垂直。带电微粒从Q点射出电场时，其速度方向与电场线夹角为30。知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，设P点的电势为零，重力加速度为g。图9(1)求带电微粒在Q点的电势能；(2)求匀强电场的电场强度大小；(3)当该带电微粒电势能为qU时，机械能变化了多少？解析(1)根据带电微粒的偏转方向，知该微粒带正电，P、Q两点的电势差为UPQ，电场力做正功，电势能减少，而P点的电势能为零根据得EpQqU(2)建立直角坐标系，垂直于电场线方向为x轴，平行于电场方向为y轴，由平抛运动的规律和几何知识可得tan 30vyatdv0ta解得E(3)当该带电微粒电势能为qU时，电场力做了qU的正功，所以机械能增加了qU答案(1)qU(2)(3)qU11.(2015山东八校联考)如图10所示，一根长L1.5 m的光滑绝缘细直杆MN，竖直固定在场强为E1.0105 N/C、与水平方向成30角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q4.5106 C，另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q1.0106 C，质量m1.0102 kg。现将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动。(静电力常量k9.0109 Nm2/C2，取g10 m/s2)图10(1)小球B开始运动时的加速度为多大？(2)小球B的速度最大时，距M端的高度h1为多大？(3)小球B从N端运动到距M端的高度h20.61 m时，速度为v1.0 m/s，求此过程中小球B的电势能改变了多少？解析(1)开始运动时小球B受重力、库仑力、杆的弹力和电场力，沿杆方向运动，由牛顿第二定律得mgkqEsin m