（新课标）2013年高考物理 考前得分策略指导七

1 新课标新课标 20132013 年高考物理考前得分策略指导七年高考物理考前得分策略指导七 例例 9191 两个通草球带电后相互推斥 如图所示 两悬线跟竖直方向各有一个夹角 且两球在同一水平面上 两球质量用 m 和 M 表示 所带电量用 q 和 Q 表示 若已知 则一定有关系 A 两球一定带同种电荷 B m 一定小于 M C q 一定大于 Q D m 受到的电场力一定大于 M 所受电场力 错解分析错解分析 错解 C D 解题时不由注意到库仑力是一对作用力和反作用力 而错误 认为 是由于 m 受到的库仑力比 M 所受到的库仑力大引起的 从而错选了 D 当错选 了 D 之后 会认为由于电荷受到的电场力的大小还跟电荷所带电量多少有关 从而进一步错 选了 C 解题指导解题指导 库仑力的问题 归根到底还是受力平衡问题 进行严格的受力分析是解决 此类问题的关键 至于抓住库仑力是成对出现的作用力和反作用力的特点 也会对正确解题 有帮助 答案答案 本题的正确选项为 A B 对小球进行受力分析 球在重力 库仑力和悬线拉力的作用下平衡 由于两个带电小球 相互远离 且在同一水平线上 所以库仑力是沿水平方向的斥力 两球一定带同种电荷 所 以 A 正确 由受力可得到电场力与重力的关系 F1 F2是一对作 tan tan 21 MgFmgF 用力与反作用力 二者大小相等 即 tantanMgmg m M tan tan 因为 所以可得到 M m 而与两个小球所带的电荷量无关 故 B 正确 练习练习 9191 如图所示 两个带电小球 A B 用长度为 L 10cm 的细丝线相连放在光滑绝缘水 平面上保持静止 已知这时细丝线对 B 球的拉力大小 F0 1 8 10 2N A 球的电荷量为 CqA 7 100 1 求 小球 A 所受的电场力 F 的大小 小球 B 的电性和电荷量 qB 静电力常量 k 9 0 109N m2 C2 例例 9292 如图所示 一带电荷量为q的金属球 固定在绝缘 M Qm q AB L P P 2 的支架上 这时球外P点的电场强度为E0 当把一电荷量也是q的点电荷放在P点时 测得 点电荷的受到的静电力为f 当把电荷量为aq的点电荷放在P点时 测得这个点电荷的受到 的静电力为F 则在国际单位制中 A f的数值等于qF B F的数值等于af C a比 1 小得越多 F的数值越接近a qE0 D a比 1 小得越多 F的数值越接近af 错解分析错解分析 错解 A B 产生错误的原因是把导体球看成了点电荷 认为有点电荷放在P点和无点电荷放在P点 时的电场是一样的 然后根据 就选出了 A B EqF 解题指导解题指导 本题以点电荷 试探电荷 静电感应与等概念和公式为EqF r Q kE 2 依托 考查对概念和公式的深入理解 对于产生电场的电源 要弄清楚是否是点电荷 非点 电荷电源产生的电场会受到外放点电荷的影响 答案答案 本题的正确选项为 C 本题中的场源电荷为金属球体而不是固定的点电荷 在P点没有放点电荷时 电荷量均 匀分布在球体外表 金属球体可以等效为电量集中于球心的点电荷 但是 当有点电荷放在 P点时 由于同种电荷相互排斥 使得金属球上的电荷分布不再均匀 带电的等效中心偏离 球心 根据点电荷场强公式 可知此时P点的场强已经发生了变化 因此 A B 均 2 r Q kE 不对 当把电荷量为aq的点电荷放在P点时 电荷量越小 即a比 1 小得越多 金属球带 电中心偏离球心越小 球在P点激发的场强越接近于 E0即F的数值越接近aqE0 当a W2 W3 W4 B W1 W2 W3 W4 4 C W1 W2 W3Ub Uc B Ea Eb Ec C Ua Ub Ub Uc D Ea Eb Ec 错解分析错解分析 错解 C D 产生上述错误的原因就是对于能够产生直线电场的情况掌握不全面 简单地认为直线电 场线就是匀强电场的特征 解解题指导题指导 熟悉各种几个典型场源电荷形成的电场的电场线分布图 知道能够产生直 线电场线的可能是单个正电荷 单个负电荷 等量异种电荷的连线 匀强电场 答案答案 本题的正确选项为 A 沿着电场线方向 电势逐渐降低 这是电厂线能够反映的信息之一 这与产生该电场的 场源电荷无关 就本题的四个选项中 就这个是可以肯定的 练习练习 9595 图 1 是电场中某区域的电场线分布图 a b 是电场中的两点 这两点比较 A b 点的电场强度较大 B a 点的电场强度较大 C 同一正点电荷放在 a 点所受的电场力比放在 b 点时 受到的电场力大 D 同一负点电荷放在 a 点所受的电场力比放在 b 点时 受到的电场力大 例例 9696 匀强电场中有a b c三点 在以它们为顶点的三角形中 a 30 c 90 电场方向与三角形所在平面平行 已知a b和c点的电势分别为V 23 V 和 2 V 该三角形的外接圆上最低 最高电势分别为 23 A V V B 0 V 4 V 23 23 C V D 0 V V 4 3 2 3 4 3 2 3 3 错解分析错解分析 本题出错主要在于两个方面 一方面是对匀强电场中电势的特点不熟悉 看不出a b连线的中点的电势是 2V 从而找不到一个解题的突破口 第二就是对 沿电场 线方向电势逐渐降低 规律的不熟悉 E a b c a b c 30 5 解题指导解题指导 利用 沿电场线方向电势逐渐降低 的规律 首先确定电场线 基本思路 在匀强电场中 首先确定一等势面 再根据电场线与等势面垂直的和沿电场线方向电势逐渐 降低这两个结论就可以解决问题 答案答案 本题的正确选项为 B 如图 根据匀强电场的电场线与等势面是平行等间距排列 且电场线与等势面处处垂直 沿着电场线方向电势均匀降落 取ab的中点O 即为三角形的外接圆的圆心 且该点电势为 2V 故Oc为等势面 MN为电场线 方向为MN方向 UOP UOa V UON UOP 2 故 33 UON 2V N点电势为零 为最小电势点 同理M点电势为 4V 为最大电势点 练习练习 9696 光滑绝缘的水平面上有一正方形 其a b c三个顶点上分别放置等量的正点 电荷Q 将一个电荷量为q的正试探电荷分别放在正方形中心O点和正方形的另一个顶点d 处 则以下叙述正确的有 A q在d点具有的加速度方向与在O点所具有加速度的方向相同 B q在d点所具有的电势能大于其在O点所具有的电势能 C q在d点所受的电场力大于其在O点所受的电场力 D d点的电势一定比O点的电势低 例例 9797 质子和中子是由更基本的粒子即所谓 夸克 组成的 两个强作用电荷相反 类 似于正负电荷 的夸克在距离很近时几乎没有相互作用 称为 渐近自由 在距离较远时 它们之间就会出现很强的引力 导致所谓 夸克禁闭 作为一个简单的模型 设这样的两 夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为 1 012 2 0 0 0 rr FFrrr rr 式中F0为大于零的常量 负号表示引力 用U表示夸克间的势能 令U0 F0 r2 r1 取无 穷远为势能零点 下列U r图示中正确的是 错解分析错解分析 本题产生错误的原因有三 一是不能够通过题意获得正确的信息 二 是看不懂图像的物理意义 其实就是不会读图 三是对做功和势能之间的变化关系不清 楚 解题指导解题指导 电势能是高中物理中比较难以理解的概念 理解时可以类比重力势能 在 分析电势能的变化时 通过电场力做功去分析 比较简单直观 电场力做正功电势能减少 反之电势能增加 分析时还应该注意零势能面的选择 它会影响到电势能的大小 正负 充 分理解电势能的相对性 电场力做功 电势能和电势以及电荷量都有正负之分 要正确理解 正负号的意义 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 rr1r2 a b c d O 6 答案答案 本题的正确选项为 B 从无穷远处电势为零开始到r r2位置 势能恒定为零 在r r2到r r1过程中 恒定引力做正功 势能逐渐均匀减小 即势能为负值且越来越小 此部分图像为 A B 选项 中所示 r r1之后势能不变 恒定为 U0 由引力做功等于势能将少量 故U0 F0 r2 r1 练习练习 9797 一个带正电的微粒放在电场中 场强的大小和方向随时间变化的规律如图所示 带电微粒只在电场力的作用下 由静止开始运动 则下列说法中正确的是 A 微粒在 0 1 s 内的加速度与 1 2 s 内的加速度相同 B 微粒将沿着一条直线运动 C 微粒做往复运动 D 微粒在经 1 s 内的位移与第 3 s内的位移相同 例例 9898 a b c d 是匀强电场中的四个点 它们正好是一个矩形的四个顶点 电场线 与矩形所在的平面平行 已知 a 点的电势是 20V b 点的电势是 24V d 点的电势是 4V 如图 由此可知 c 点的电势为 A 4V B 8V C 12V D 24V 错解分析错解分析 错解 C 产生错误的原因在于学生对电场的基本性质理解不深 甚至有 错误的认识 解题指导解题指导 匀强电场一向是高考的热点 处理此类问题首先要求学生熟悉匀强电场的 特点 1 匀强电场中 E U d d 为沿场强方向上两点之间的距离 此式仅适用于匀强电场 2 匀强电场中 沿任一方向 等势面除外 两点之间的电势差与两点间的距离成正比 3 电场线和等势线都是一簇等距的平行线 答案答案 本题的正确选项为 B 由匀强电场的性质不难得到 匀强电场中任意两条互相平行的且长度相等的线段 其两 端的电势差相等 因为 ad bc 且 ad bc 得到 Uad Ubc 即 Ua Ud Ub Uc 从而得到 Uc 8V 练习练习 9898 图中a b c是匀强电场中同一平面上的三个点 各点的电势分别是 10V 2V 6V 则在下列各示意图中能表示该电场强度方向的是 a b c 例例 9999 图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线 虚线是某一带电粒子通过 该电场区域时的运动轨迹 a b 是轨迹上的两点 若带电粒子在运动中只受电场力作用 根 据此图可作出正确判断的是 A 带电粒子所带电荷的符号 a b aa E E E E aa b bb b c cc c A B C D a b c da b c d 7 B 带电粒子在 a b 两点的受力方向 C 带电粒子在 a b 两点的速度何处较大 D 带电粒子在 a b 两点的电势能何处较大 错解分析错解分析 错解 本题的错误在于漏选 或者本能得出明确的结论 原因在于学生对 于曲线运动的受力特征 电场力做功和电势能的关系的问题不熟悉 因此不能够很好地判断 出该带电粒子的受力特征 也就会影响到问题的解决 解题指导解题指导 本题考查了电场线的概念 做曲线运动物体的受力特征 电场力做功和电 势能变化的关系等知识 解决本题的关键是首先要从曲线运动轨迹中判断电场力的方向 解 决了这个问题 本题的结论就会很容易出来 答案答案 本题的正确选 项为 B C D 由曲线运动的轨迹可以判断该带电粒子所受力一定指向轨迹的内侧 再结合这里是电场 力 所以 带电粒子在 a b 两点的受力方向是可以确定的 一定是沿电场线指向轨迹内侧 由此又可以判断 不管是粒子从 a 到 b 还是从 b 到 a 都是 a 点的速度大于 b 点 再结合 电场力做功与电势能的关系 也可以判断不管是粒子从 a 到 b 还是从 b 到 a 都是 a 点的 电势能小于 b 点 练习练习 9999 如图 6 所示 在沿水平方向的匀强电场中有a b两点 已知a b两点在同一 竖直平面但在不同的电场线上 一个带电小球在重力和电场力作用下由a点运动到b点 在 这一运动过程中 以下判断中正确的是 A 该带电小球的动能可能不变 B 该带电小球运动的轨迹一定是直线 C 该带小球做的一定是匀变速运动 D 该带电小球在a 点的速度可能为零 例例 100100 图中是一个平行板电容器 其电容为 C 带电量为 Q 上极板带正电 现将一个 试探电荷 q 由两极板间的 A 点移动到 B 点 如图所示 A B 两点间的距离为 s 连线 AB 与 极板间的夹角为 30 则电场力对试探电荷 q 所做的功等于 A B Qd qCs Cd qQs C D Cd2 qQs Qd2 qCs 错解分析错解分析 错解 B D 产生上述错误的原因是学生对于电容器的公式的识记不牢固 以及对于带电粒 U Q C 子在电场中做功所用公式的d的认识错误 没有明确地熟知d应该是两个位置的EqdW 等势面之间的距离 而不是简单的两个点之间的距离 解题指导解题指导 解决电容器问题首先要对电容器的两个公式很熟悉 与此同时 平行板电 容器的内部实际上是一个匀强电场 内部带电粒子运动时 要注意公式中的d EqdW 30 A B d 8 答案答案 本题的正确选项为 C 由得到 在根据和 得到电场力对试探电荷 q 所做 U Q C C Q U d U E 2 EqsW 的功等于 即 C 选项 Cd2 qQs 练习练习 100100 如图 平行板电容器经开关 K 与电池连接 a 处有一带电量非常小的点电荷 K 是闭合的 Ua表示 A 点的电势 f 表示点电荷受到的电场力 现将电容器的 B 板向下稍微 移动 使两板间的距离增大 则 A Ua变大 f 变大 B Ua变大 f 变小 C Ua不变 f 不变 D Ua不变 f 变小 例例 101101 在真空中上 下两个区域均为竖直向下的匀强电场 其电场线分布如图所示 有一带负电的微粒 从上边区域沿一条 电场线以速度匀速下落 并进入下边区域 该区域的电场足 0 v 够广 在如图所示的速度 时间图象中 符合粒子在电场内 运动情况的是 A B C D 错解分析错解分析 错解 A 产生错误的原因是指关注到了运动过程中速度大小的变化 没有注意到速度的矢量性 此外 不能够建立起等效模型从而进行正确地根据受力判断运动特征 也是引起错误的原因 之一 解题指导解题指导 解决带电粒子在电场中做直线运动的问题 一定要进行认真的受力分析和 模型等效 应为实际上所谓的电学问题的本质还是运动问题 只不过是在电场力作用下的运 动 所以根本还是要求运动学知识的熟悉 对运动特征的掌握全面 答案答案 本题的正确选项为 C 负电的微粒 从上边区域沿一条电场线以速度匀速下落 进入下边区域后 由于电场 0 v 强度变大 因此所受电场力也变大 因此微粒开始做向下的减速运动 等到速度为零后 又 会向上加速 由于过程的对称性 等到它到达区域分界线时 速度大小又达到了 此后进 0 v 入上半部电场 受力特征依然平衡 因此 速度图像应该为 C A B K a 9 练习练习 101101 一个带正电的微粒放在电场中 场强的大小和方向随时间变化的规律如图所 示 带电微粒只在电场力的作用下 由静止开始运动 则下列说法中正确的是 A 微粒在 0 1 s 内的加速度与 1 2 s 内的加速度相同 B 微粒将沿着一条直线运动 C 微粒做往复运动 D 微粒在经 1 s 内的位移与第 3 s 内的位移相同 例例 102102 如图所示 有三个质量相等 分别带正电 负电和不带电的小球 从上 下带 电平行金属板间的 P 点 以相同速率垂直电场方向射入电场 它们分别落到 A B C 三点 则 A A 带正电 B 不带电 C 带负电 B 三小球在电场中运动时间相等 C 在电场中加速度的关系是 aC aB aA D 到达正极板时动能关系 EA EB EC 错解分析错解分析 错解 D 产生上述错解得原因是学生没有认真地分析问题的运动本质 表面的看认为三个小球在 电场中运动的水平距离不一样 就认为距离越大的就应该电场力对它做功的时间越长 它获 得的动能也就越多 解题指导解题指导 带电粒子在电场中的偏转 可以看作是类平抛运动 所以运动时间由水平 位移和初速度可以得出 但是 引起能量变化的原因应该是电场力做功 电场力做功与带电 粒子在电场中运动的时间没有关系 它仅由初末位置的电势差决定 答案答案 本题的正确选项为 A C 三个粒子做的都是类平抛运动 但是运动时间不一样 而竖直位移则是一样的 由此可 得到三个粒子的加速度的关系 aC aB aA 力是产生加速度的原因 而三个粒子的受力基本都 是重力和电场力 所以就可以根据这个判断出 A 带正电 B 不带电 C 带负电 因此 本题 的正确选项为 A C 练习练习 102102 如图所示 平行板电容器的两极板 A B 接于电池两极 一带正电的小球悬挂 在电容器内部 闭合 S 电容器充电 这时悬线偏离竖直方向的夹角为 A 保持 S 闭合 将 A 板向 B 板靠近 则 增大 B 保持 S 闭合 将 A 板向 B 板靠近 则 不变 C 断开 S 将 A 板向 B 板靠近 则 增大 D 断开 S 将 A 板向 B 板靠近 则 不变 例例 103103 如图所示 把质量为 带电量为的物块放在倾角的固定光滑绝mQ 60 缘斜面的顶端 整个装置处在范围足够大的匀强电场中 已知电场强度大小 3mg E Q 10 电场方向水平向左 斜面高为 则释放物块后 物块落地时的速度大小为 H A 23 gH B 5 2 gH C 2 2gH D 2 gH 错解分析错解分析 错解 C 产生上述错误的原因是在计算电场力做功时 公式中中的d出了问题 这里EqdW 主要是学生的数学知识不过关 三角函数之间关系没有弄清楚 解题指导解题指导 利用动能定理解决电场中的问题是目前高考的热点知识之一 因此 就要 进行认真的受力分析和做功分析 尤其涉及电场力做功时 一定要注意有效位移不出问题 答案答案 本题的正确选项为 D 对运动过程进行受力分析和做功分析 得到重力做正功 电场力也做正功 且电场力做 功的有效位移应为 根据动能定理 3 3H 代入题设条件 得到物块落地时的速度大小为 2 2 1 mvEQdmgH 2 gH 故选 D 练习练习 103103 如图所示 平行金属板与水平方向成 角 板间距离为d 板间电压为U 一质量为m的带电微粒 以水平初速度 0 v 从下板左端边缘进入板间 结果正好沿水平直线通 过从上板右端上边缘处射出 求 1 微粒带电量 2 微粒离开电场时的动能 例例 104104 如图所示 在光滑绝缘水平桌面上有两个静止的小球 A 和 B B 在桌边缘 A 和 B 均可视为质点 质量均为 m 0 2kg A 球带正电 电荷量 q 0 1C B 球是绝缘体不带电 桌面距地面的高 h 0 05m 开始时 A B 相距 L 0 1m 在方向水平向右 大小 E 10N C 的 匀强电场的电场力作用下 A 开始向右运动 并与 B 球发生正碰 碰撞中 A B 的总动能无损 11 失 A 和 B 之间无电荷转移 求 1 A 经过多长时间与 B 碰撞 2 A B 落地点之间的距离是多大 错解分析错解分析 本题的易错点在于学生不能够将碰撞问题 平抛运动问题从复杂背景中分 析清楚 所以思维上往往容易混乱 无从下笔 解题指导解题指导 建立在电场背景下的运动问题其本质仍然是运动问题 所以处 理这类问题时 要坚定信念 不要被复杂的背景知识所蒙蔽 抓住某种运动的受 力特征和运动特征进行处理 过程分析明确就可以 答案答案 1 解 A 在电场力作用下做初速度为零的匀速直线运动 设加速度大小为 a 经过 时间 t 与 B 发生第一次碰撞 则 qE a m 2 5 am s 2 1 2 lat 0 2ts 2 设 A 球与 B 球发碰撞前速度为 vAl 碰撞后 A 球速度为 vA2 B 球速度为 vB2 则 1A vat 1 A vm s 由动量守恒得 122AAB mvmvmv 根据题意 222 122 111 222 AAB mvmvmv 解得 2 0 A v 2 2 1 B vm s 即 A 球与 B 球发碰撞后 B 做平抛运动 A 在竖直方向上做自由落体运动 在水平方向上做 初速度为零的匀加速运动 A 球与 B 球运动时间相等 设时间为 t1 在这段时间内 A B 在水 平方向发生的位移分别为 sA和 sB 则 2 1 1 2 hgt 1 0 1ts 12 2 1 1 2 A sat 2 1 0 1 BB sv tm A B 落地点之间的距离 AB xss 0 075xm 练习练习 104104 一个质量为 m 带有电荷 q 的小物体 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 其场强大小为 E 方向沿 OX 轴正方向 如图所示 小物体以初速度 v0 从 x0 点沿 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 例例 105105 如图 3 a 所示 真空室中电极 K 发出的电子 初速为零 经 U 1000V 的加 速电场后 由小孔 S 沿两水平金属板 A B 两板间的中心线射入 A B 板长 L 0 20m 相距 d 0 020m 加在 A B 两板间的电压 U 随时间 t 变化 u t 图线如图 3 b 设 A B 两板间的 电场可以看做是均匀的 且两板外无电场 在每个电子通过电场区域的极短时间内 电场可 视作恒定的 两板右侧放一记录圆筒 筒的左侧边缘与极板右端距离 筒绕其竖bm 015 直轴匀速转动 周期 筒的周长 筒能接收到通过 A B 板的全部电子 Ts 020 Sm 020 U V b K S A 100 B v0 t s 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 a b 1 以时 见图 b 此时 电子打到圆筒记录纸上的点作为坐标系的原点 t 0u 0 xy 并取轴竖直向上 试计算电子打到记录纸上的最高点的坐标和坐标 不计重力 yyx 2 在给出的坐标纸 如图 d 上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线 错解分析错解分析 学生在处理本题过程中出现错误的原因一方面是由 于基础知识不够扎实 所以不能够读清提议 此外 没有能够把握住本题的本质就是一个带电粒子在电场中的运动 问题 也是很多学生无从入手的原因 解题指导解题指导 本题是综合性较强的一道高考压轴题 可分为四个阶段加速 偏转 放大 和扫描 而电子的加速 偏转问题都是学生熟悉的 有新意的是该题把常见的固定的接收屏 13 改为转动的圆筒 加进了扫描因素 构成了一新的情境问题 对学生的能力 素质提出了较 高的要求 答案答案 1 设为电子沿 AB 板中心线射入电场时的初速度则v0 1 mveU 0 2 0 2 电子穿过 A B 板的时间为 则t0 2 tL v 00 电子在垂直于 A B 板方向的运动为匀加速直线运动 对于能穿过 A B 板的电子 在它 通过时加在两板间的应满足 u0 3 1 2 1 2 0 0 2 d eu md t 由 1 2 3 解得 ud ULV 0 2 0 2 220 此电子从 A B 板射出的沿 Y 方向分速度为 4 v eu md t y 0 0 以后此电子作匀速直线运动 它打在记录纸上的点最高 设纵坐标为 y 由图 c 可得 5 yd b v v y 2 0 由以上各式解得 6 ydbLdcm 22 5 由图线可知 加在两板电压的周期 的最大值 因为ut uTs 0 010 uUV m 100 在一个周期内只有开始的一段时间间隔内有电子通过 A B 板uUm 0 T0 t 7 t u U T m 0 0 因为电子打在记录纸上的最高点不止一个 根据题中关于坐标原点与起始记录时刻的规 定 第一个最高点的坐标为x 8 xts tcm 1 2 第二个最高点的坐标为x 9 x tT T scm 2 0 12 第三个最高点的坐标为x 14 x tT T scm 3 0 2 22 由于记录筒的周长为 所以第三个最高点已与第一个最高点重合 即电子打到记20cm 录纸上的最高点只有两个 它们的坐标分别由 8 9 表示 2 电子打到记录纸上所形成的图线如图 d y y cm y y vb 0 c d 图 3 5 10 0 x cm m 5 练习练习 105105 示波器是一种多功能电学仪器 可以在荧光屏上显示出被检测的电压波形 它的工作原理可等效成下列情况 如图所示 真空室中电极 K 发出电子 初速不计 经 过电压为 U