2022年陕西省高考物理总复习：电场

2022年陕西省高考物理总复习：电场

1.极板间距离为2mm的平行板电容器，当带电荷量为2.0X10-5©时，两极板间的电压为

10V,则电容器的电容是2X106F,两板间电场强度大小为5000V/m,现将一带

电荷量为+4.0X108c的点电荷从电容器正极板移到负极板，电场力做功是4.0义10一7

J.

【分析】由公式C=g求解电容；由公式E=*求解板间的电场强度.根据公式W=qU

求解电场力做功.

【解答】解：据题电容器的电荷量为：Q=2.0X10-5C,两极板间的电U=10V,则电容

器的电容是：

C=%=2X^Q-F=2X10-6F；

10

两板间电场强度大小为：E=g=-_3=5000V/m

d2x103

将一带电荷量为+4.0X10-8c的点电荷从电容器正极板移到负极板，电场力做功为：

W=qU=4.0X10-8X10J=4.0X107J

故答案为：2X10-6,5000,4.0X10-7.

【点评】解决本题关键掌握三个公式：电容的定义式C=g；场强与电势差的关系公式E=

苫；电场力做功公式亚=415,此公式应用时各个量要代符号运算.

2.如图所示，长L=0.5m的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小

球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向的夹角0=53°.已知小球所带电荷量q

=1.0X10-6C,匀强电场的场强E=3.0X106N/C,取重力加速度g=10m/s2,sin53°=

0.8,cos530=0.6.求：

(1)刚剪断悬线时，小球的加速度？

(2)若悬线不剪断，仅将电场方向突然变成竖直向下，则小球摆到最低点时小球的速度

大小和悬线给小球的拉力的大小？

第1页共5页

【分析】（1）根据小球的受力情况分析运动性质，由牛顿第二定律求解加速度；

（2）依据平衡条件，结合动能定理，及牛顿第二定律，即可求解球摆到最低点时速度和

悬线的拉力。

【解答】解：（1）对小球受分析，如图所示：

刚剪短悬线时，拉力T消失，电场力与重力的合力不变；

则有：F合

由牛顿第二定律得：F;r=ma

解得:a=16.7m/s2；

（2）若悬线不剪断，仅将电场方向突然变成竖直向下，设摆到最底点的速度大小为v；

从释放到最低点，拉力不做功，电场力、重力都做正功，

根据平衡条件，则有：mg=^

解得：

代入数据，解得：m=0.225kg

由动能定理得：（qE+mg）（L-LcosO）=

解得：v=3.05m/s

v2

在最底点，由牛顿第二定律，则有：T-（qE+mg）=m—

Lt

代入数据，解得：T=9.45N

答：（1）刚剪断悬线时，小球的加速度大小为16.7m/s2；

（2）小球摆到最低点时小球的速度大小是3.05m/s

悬线的拉力大小9.45N。

第2页共5页

T

【点评】对带电小球受力分析后，进行力的合成，从而确定电场力与重力的关系，掌握

牛顿第二定律与动能定理的应用，理解平衡条件的内容。

3.多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从

离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质

量分析器由两个反射区和长为1的漂移管（无场区域）构成，开始时反射区1、2均未加

电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的

匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量

分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B匕被

探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q,不计离

子重力。

（1）求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间Ti；

（2）反射区加上电场，电场强度大小为E,求离子能进入反射区的最大距离x；

（3）已知质量为mo的离子总飞行时间为to,待测离子的总飞行时间为ti,两种离子在

质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量m。

质里分析器

【分析】（1）根据动能定理求解离子在漂移管中做匀速直线运动的速度，再根据匀速直

线运动的规律求解时间；

（2）从开始加速到反射区速度为零过程中，根据动能定理求解x的值：

（3）分析粒子在反射区和漂移管中运动的特点，求出离子从A到B的总飞行时间与质

量的关系，再根据运动时间求解待测离子质量。

第3页共5页

【解答】解：(1)设离子经加速电场加速后的速度大小为V,根据动能定理可得：qU=

^-mv2…①

离子在漂移管中做匀速直线运动，则：「=[…②

联立①②式，得：…③

(2)从开始加速到反射区速度为零过程中，根据动能定理，有：qU-qEx=O…④

解得：x=的…⑤

(3)离子在加速电场中运动和反射区电场中每次单向运动均为匀变速直线运动，平均速

度大小均相等，设其为讥有：羽••⑥

通过⑤式可知，离子在反射区的电场中运动路程是与离子本身无关的，所以不同离子在

电场区运动的总路程相等，设为Li，在无场区的总路程设为L2,根据题目条件可知，离

子在无场区速度大小恒为v,设离子的总飞行时间为t总，有：

t总=孑+冬…⑦

联立①<©⑦式，得：t总=(2L1+L2)…⑧

可见，离子从A到B的总飞行时间与标成正比，依题意可得：

旦=叵

to一个叫

解得:mi=*)27no

所以待测离子质量为：m=mi=(^)2mo

答：(1)质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间为[W；

(2)反射区加上电场，电场强度大小为E,离子能进入反射区的最大距离为(

(3)待测离子质量为

【点评】有关带电粒子在匀强电场中的运动，可以从两条线