第二轮复习3动力学和能量观点分析电场

1、2015届第二轮复习3 动力学和能量观点在电场中的应用1. 煤矿渗水会造成严重安全事故，2012年7月4日18时，湖南省耒阳市三都镇茄莉冲新井矿发生透水事故，16名矿工被困井下利用传感电容器可检测矿井渗水，发出安全警报，从而避免事故的发生如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图，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，把仪器接到图示电路中，已知灵敏电流表的指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转当发现指针向右偏转时，导电液体深度h的变化为 Ah正在增大 Bh正在减小Ch不变 D无法确定2. 在一块半导体基板上阵列了

2、10万金属颗粒，每一颗粒充当电容器的一极，外表面绝缘，手指贴在其上构成电容器的另一极，这就组成了指纹传感器当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹深浅不同，对应的峪和嵴与颗粒间形成一个个电容值大小不同的电容器，则A指纹的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近，电容小B指纹的峪处与半导体基板上对应的金属颗粒距离远，电容小C对每个电容感应颗粒都充电至某一参考电压，在手指靠近时，各金属电极电荷量减小D对每个电容感应颗粒都充电至某一参考电压，在手指远离时，各金属电极均处于充电状态3. 如图所示，A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度为了使指针张开角度增大一些

3、，应该采取的措施是A断开开关S后，将A、B两极板靠近一些B断开开关S后，将A、B两极板分开一些C保持开关S闭合，将A、B两极板靠近一些D保持开关S闭合，将A、B两极板分开一些4.如图，在竖直平面内有一匀强电场，其方向与水平方向成30°斜向上，在电场中有一质量为m、电量为q的带电小球，用长为L的不可伸长的绝缘细线挂于O点，当小球静止于M点时，细线恰好水平现用外力将小球拉到最低点P，然后无初速度释放，则以下判断正确的是A小球再次到达M点时，速度刚好为零B小球从P到M过程中，合外力对它做了mgL的功C小球从P到M过程中，小球的机械能增加了mgLD如果小球运动到M点时，细线突然断裂，小球以后

4、将做匀变速曲线运动EAB匀强电场方向水平向右，带电小球由图示位置从静止开始释放。已知小球所受电场力等于重力，不考虑空气阻力，则A开始一段时间内小球可能做变速圆周运动B开始一段时间内小球可能做变速直线运动C整个运动过程中小球电势能与机械能之和一定不变D小球运动至左侧时最高点一定低于释放位置5.如图所示，绝缘轻弹簧的下端固定在斜面底端，弹簧与斜面平行，带电小球Q(可视为质点)固定在光滑绝缘斜面上的M点，且在通过弹簧中心的直线ab上现把与Q大小相同、电性相同的小球P，从N点由静止释放，在小球P与弹簧接触到压缩至最短的过程中(弹簧始终在弹性限度内)，以下说法正确的是A小球P和弹簧组成的系统机械能守恒B

5、小球P和弹簧刚接触时其速度最大C小球P的动能与弹簧弹性势能的总和增大D小球P的加速度先减小后增大6.如图所示，竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场，在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两板正中央由静止开始释放，两小球最后都能打在右极板上的同一点则从开始释放到打到右极板的过程中 A它们的运行时间tPtQB它们的电荷量之比qPqQ21C它们的动能增加量之比EkPEkQ41D它们的电势能减少量之比EPEQ217.倾角为的斜面体A放在粗糙水平地面上，带正电的小物块B在斜面上向下做匀速运动(运动过程中小物块B所带电荷量始终不改变)下列说法正确的是A当B向

6、下做匀速运动时，A与地面间没有摩擦力B当在A、B所在空间加上竖直向下的匀强电场时，B仍然将沿斜面匀速下滑C当在A、B所在空间加上沿斜面向下的匀强电场时，地面不会受到A的摩擦力D当在A、B所在空间加上垂直斜面向下的匀强电场时，B仍然做匀速直线运动8. 如图所示，一个带电荷量为Q 的点电荷甲固定在绝缘平面上的O点；另一个带电荷量为q、质量为m的点电荷乙，从A点以初速度v0沿它们的连线向甲滑行运动，运动到B点静止已知静电力常量为k，点电荷乙与水平面的动摩擦因数为，A、B间的距离为s下列说法正确的是AO、B间的距离为B点电荷乙从A运动到B的运动过程中，中间时刻的速度小于C点电荷乙从A运动到B的过程中，

7、产生的内能为mv02D在点电荷甲产生的电场中，A、B两点间的电势差UAB9.如图所示，虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m2.0×1011 kg、电荷量为q1.0×105 C，从a点由静止开始经电压为U100 V的电场加速后，垂直进入匀强电场中，从虚线MN的某点b(图中未画出)离开匀强电场时速度与电场方向成30°角已知PQ、MN间距为20 cm，带电粒子的重力忽略不计求： (1)带电粒子刚进入匀强电场时的速率v1；(2)水平匀强电场的场强大小；(3)ab两点间的电势差10. 如图所示，在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45&#

8、176;角的绝缘直杆AC，其下端(C端)距地面高度h0.8 m有一质量为500 g的带电小环套在直杆上，正以某一速度沿杆匀速下滑小球离杆后正好通过C端的正下方P点处(g取10 m/s2)求： (1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向；(2)小环从C运动到P过程中的动能增量；(3)小环在直杆上匀速运动时速度的大小v0.11.质量为m1.0 kg、带电荷量为q2.5×104 C的小滑块(可视为质点)放在质量为M2.0 kg、长为L1.5 m的绝缘木板的左端，木板放在光滑水平面上，滑块与木板之间的动摩擦因数为0.2，开始时两者都处于静止状态，所在空间加有一个方向竖直向下的电场强度为E4.

9、0×104 N/C的匀强电场，如图所示取g10 m/s2，试求：(1)用水平力F0拉小滑块，要使小滑块与木板以相同的速度一起运动，力F0应满足什么条件？(2)用水平恒力F拉小滑块向木板的右端运动，在1.0 s末使滑块从木板右端滑出，力F应为多大？ (滑块与木板之间的最大静摩擦力等于它们之间的滑动摩擦力，滑块在运动中带电荷量不变)12.如图所示，在光滑绝缘水平面上，用长为2L的绝缘轻杆连接两个质量均为m的带电小球A和B.A球的带电量为2q，B球的带电量为3q，两球组成一带电系统虚线MN与PQ平行且相距3L，开始时A和B分别静止于虚线MN的两侧，虚线MN恰为AB两球连线的垂直平分线若视小

10、球为质点，不计轻杆的质量，在虚线MN、PQ间加上水平向右的电场强度为E的匀强电场后，系统开始运动试求： (1)B球刚进入电场时，带电系统的速度大小；(2)带电系统向右运动的最大距离和此过程中B球电势能的变化量；(3)A球从开始运动至刚离开电场所用的时间1解析 B导体A、C由绝缘物质B隔开则构成电容器，由电源的极性知A带负电荷，当指针向右偏转时表示电流从右侧流入电流表，电容器所带电荷量将减小，根据C知电容减小，因为电容器的板间距离和电介质不变，所以由C知A、C间正对面积减小，即h正在减小本题答案为B.2.解析 B对应的峪和嵴与颗粒间形成的电容器近似看成是平行板电容器，由C知，d变小时C变大，d变

11、大时C变小，A错，B对；当电容器两极电压一定时，由QCU，d变小时Q变大(充电)，d变大时Q变小(放电)，C、D均错3. 解析 B使指针张开角度增大一些，就是增大静电计两端的电压，当开关S闭合时，电压一定，C、D错误；断开开关S后，电荷量一定，由C可知要增大电容器两极板之间电压，需减小电容C, 由平行板电容器电容的决定式C知，保持正对面积不变，增大板间距离，电容减小，A错误，B正确4小球静止在M时，受几个力的作用？重力和电场力的大小关系是什么？小球由P到M的过程中，各力做功是多少？解析小球从P到M的过程中，线的拉力不做功，只有电场力和小球重力做功，它们的合力也是恒力，大小为mg，方向水平向右，

12、所以小球再次到达M点时，速度最大，而不是零，选项A错小球从P到M过程中，电场力与重力的合力大小为mg，这个方向上位移为L，所以做功为mgL，选项B正确小球从P到M过程中，机械能的增加量等于电场力做的功，由于电场力为2mg，由P到M沿电场线方向的距离为dLsin 30°Lcos 30°(1)，故电场力做功为2mg·dmgL(1)，故选项C错误如果小球运动到M点时，细线突然断裂，小球的速度方向竖直向上，所受合外力水平向右，小球将做匀变速曲线运动，选项D正确答案BD以题说法在解决电学中功能关系问题时应注意以下几点：(1)洛伦兹力在任何情况下都不做功；(2)电场力做功与路

13、径无关，电场力做的功等于电势能的变化；(3)力学中的几个功能关系在电学中仍然成立5答案CD解析小球P沿斜面向下运动的过程中，在接触弹簧前，库仑斥力变小，合力变小，加速度变小，小球向下加速，接触弹簧后，弹簧弹力增大，故受到的合力沿斜面先向下再向上，小球的加速度先向下减小，再向上增加，小球先向下加速再向下减速，B错误，D正确；对于小球P和弹簧组成的系统，由于电场力对其做正功 ，故机械能要增大，A错误；全过程只发生了小球P的动能、重力势能、电势能与弹簧的弹性势能的相互转化，由于重力和电场力都做正功，重力势能和电势能的总和减小，故小球P的动能与弹簧弹性势能的总和增大，C正确6答案B【解析】将两小球的运

14、动都沿水平和竖直正交分解，竖直的分运动都为自由落体运动，故它们从开始释放到打在右极板的过程中运行时间相等，选项A错误对于水平分运动，有：··t2·t2故知qPqQ21，选项B正确P球动能的增量EkPmghqPE·d，Q球动能的增量EkQmghqQE·mgh·qPE·d，选项C错误同理：EPqPE·d，EQqQE·，可得EPEQ41，选项D错误7解析 ABC设A和B间的动摩擦因数为，B带电荷量为q，质量为m.B在斜面上向下做匀速运动，则tan，以A和B为整体研究，由平衡条件得A与地面间的摩擦力为0，A正确；

15、当在A、B所在空间加上竖直向下的匀强电场E1时，有(mgE1q)sin(mgE1q)cos，B仍然沿斜面匀速下滑，B正确；当在A、B所在空间加上沿斜面向下的匀强电场时，A和B间的作用力不发生变化，此情况下A的受力不发生变化，C正确；当在A、B所在空间加上垂直斜面向下的匀强电场E3时，mgsin(mgcosE3q)，B将做减速运动，D错误8答案BD【解析】由题意知电荷乙做加速度越来越小的减速运动，vt图象如图所示，可知点电荷乙从A运动到B的中间时刻的速度vC，故选项B正确；这一过程一直有mg，故sOB，选项A错误点电荷乙由A运动到B的过程中，电场力做正功，设为W，由动能定理得：Wmgs0mv02

16、可得：此过程中产生的内能QmgsWmv02，选项C错误由上可知，A、B两点间的电势差为：UAB，选项D正确9答案(1)104 m/s(2)1.732×103 N/C(3)400 V审题突破带电粒子在水平匀强电场中做什么运动？速度与电场方向成30°角，隐含条件是什么？解析(1)由动能定理得：qUmv 代入数据得v1104 m/s(2)粒子沿初速度方向做匀速运动：dv1t 粒子沿电场方向做匀加速运动：vyat由题意得：tan 30° 由牛顿第二定律得：qEma联立以上各式并代入数据得：E×103 N/C1.732×103 N/C(3)由动能定理得：

17、qUabm(vv)0 联立以上各式并代入数据得：Uab400 V.以题说法1.电场力做功与重力做功的特点类似，都与路径无关2对于电场力做功或电势差的计算，选用动能定理往往最简便快捷，但运用动能定理时要特别注意运动过程的选取10答案(1)10 m/s2，方向垂直于杆向下(2)4 J(3)2 m/s(1)小环沿杆做匀速运动，受力如图所示故qEcos 45°mgcos 45° 即qEmg小环离开直杆后，所受合外力为F合mgma ag10 m/s2方向垂直于杆向下(2)小环从C运动到P的过程中动能的增量为EkW重W电 其中W重mgh4 JW电0，所以Ek4 J(3)环离开杆做类平抛

18、运动平行杆方向做匀速运动：hv0t垂直杆方向做匀加速运动：hat2解得v02 m/s(1分)11答案 (1)F06.0 N(2)9.0 N解析 (1)木板能够产生的最大加速度为aM2.0 m/s2为了使滑块和木板共同运动，滑块的加速度amaM对滑块，有F0(mgqE)ma解得F06.0 N.(2)设滑块的加速度为a1，木板的加速度为a2，由运动学公式x1a1t2，x2a2t2 且x1x2L滑动过程中，由牛顿第二定律有(mgqE)ma2 F(mgqE)ma1由以上各式解得F9.0 N.12答案(1) (2)L4qEL(3)(32) 解析(1)设B球刚进入电场时带电系统的速度为v1，由动能定理得2qEL×2