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广东版高考物理复习专题九静电场练习课件
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这是一份广东版高考物理复习专题九静电场练习课件，共60页。
6. (2021湖南,4,4分)如图,在(a,0)位置放置电荷量为q的正点电荷,在(0,a)位置放置电荷量为q的负点电荷,在距P(a,a)为 a的某点处放置正点电荷Q,使得P点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为 ( ) A.(0,2a), q B.(0,2a),2 qC.(2a,0), q D.(2a,0),2 q
7. (2023重庆,3,4分)真空中固定有两个点电荷,负电荷Q1位于坐标原点处,正电荷Q2位于x轴上,Q2的电荷量大小为Q1的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x=x0处产生的 合电场强度为0,则Q1和Q2相距 ( )A. x0 B.(2 -1)x0C.2 x0 D.(2 +1)x0
8. (2023全国乙,24,12分)如图,等边三角形△ABC位于竖直平面内,AB边水平,顶点C在AB边上方,3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电 场强度方向竖直向下,BC边中点N处的电场强度方向竖直向上,A点处点电荷的电荷量 的绝对值为q,求(1)B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负;(2)C点处点电荷的电荷量。
考点二 静电场中能的性质
9. (2021全国乙,15,6分)如图(a),在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应,在金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如图(b)中 虚线所示,相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处,该试 探电荷受到的电场力大小分别为FM和FN,相应的电势能分别为EpM和EpN,则 ( ) 图(a) 图(b)A.FMEpN B.FM>FN,EpM>EpNC.FMFN,EpM
16. (2022江苏,9,4分)如图所示,正方形ABCD的四个顶点各固定一个带正电的点电荷,电荷量相等,O点为正方形的中心。现将A点的电荷沿OA的延长线向无穷远处移动,则 ( )A.在移动过程中,O点电场强度变小B.在移动过程中,C点的电荷所受静电力变大C.在移动过程中,移动的电荷所受静电力做负功D.当其移动到无穷远处,O点的电势高于A点
考点三 电容器 带电粒子在匀强电场中的运动
19. (2021全国乙,20,6分)(多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电 场中,电场方向与y轴平行。不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正 确的是 ( )
23. (2022北京,18,9分)如图所示,真空中平行金属板M、N之间距离为d,两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子 的重力。(1)求带电粒子所受的静电力的大小F;(2)求带电粒子到达N板时的速度大小v;(3)若在带电粒子运动 距离时撤去所加电压,求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。
考点一 静电场中力的性质
1. (2023届广州一模,5)点电荷Q产生的电场中,电子仅在静电力作用下,从M点到N点做加速度减小的减速直线运动,则 ( )A.点电荷Q为正电荷B.点电荷Q为负电荷C.M点电场强度比N点的小D.M点电势比N点的低
12. (2024届揭阳揭东期中,5)如图,△ABC中,∠B为直角,∠A=60°,AB=8 cm,空间中存在一匀强电场,其方向平行于△ABC所在的平面,A、B、C三点的电势分别为0 V、4 V、8 V,则该匀强电场的电场强度大小为 ( ) A.50 V/m B.50 V/mC.100 V/m D. V/m
15. (2024届深圳中学期中,8)(多选)示波器的核心部件是示波管,示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,其原理图如图甲所示。下列说法正确的是 ( )
A.如果在XX'之间加图a的电压,在YY'之间加图b的电压,在荧光屏上会看到一条与YY' 轴平行的竖直亮线B.如果在XX'之间加图b的电压,在YY'之间加图c的电压,在荧光屏上看到的亮线是正弦 曲线C.如果在XX'之间不加电压,在YY'加图a电压,在荧光屏的YY'轴上会看到一个亮斑D.如果在XX'之间加图a的电压,在YY'之间加图c的电压,在荧光屏看到的亮线是正弦曲 线
微专题10 求电场强度的几种特殊方法
2. (2022山东,3,3分)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电荷量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分,取走A、B处两段弧长均为 ΔL的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点,O点的电场 强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变,q为 ( )
A.正电荷,q= B.正电荷,q= C.负电荷,q= D.负电荷,q=
3. (2013课标Ⅰ,15,6分)如图,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d间的距离均为 R,在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零,则d点处场强的 大小为(k为静电力常量) ( ) A.k B.k C.k D.k
4. (2021江苏,10,4分)一球面均匀带有正电荷,球内的电场强度处处为零,如图所示。O为球心,A、B为直径上的两点,OA=OB,现垂直于AB将球面均分为左右两部分,C为截 面上的一点,移去左半球面,右半球面所带电荷仍均匀分布,则 ( )A.O、C两点电势相等B.A点的电场强度大于B点C.沿直线从A到B电势先升高后降低D.沿直线从A到B电场强度逐渐增大
7. (2023届肇庆二模,7)工业生产中有一种叫电子束焊接机的装置,其核心部件由如图所示的高压辐向电场组成。该电场的电场线如图中带箭头的直线所示。一电子在 图中H点从静止开始只在静电力的作用下沿着电场线做直线运动。设电子在该电场 中的运动时间为t,位移为x,速度为v,受到的静电力为F,电势能为Ep,运动经过的各点电 势为φ,则下列四个图像可能合理的是 ( )
微专题12 带电粒子在交变电场、叠加场中的运动
9. (2019天津,3,6分)如图所示,在水平向右的匀强电场中,质量为m的带电小球,以初速度v从M点竖直向上运动,通过N点时,速度大小为2v,方向与电场方向相反,则小球从 M运动到N的过程 ( )
A.动能增加 mv2B.机械能增加2mv2C.重力势能增加 mv2D.电势能增加2mv2
10. (2022全国甲,21,6分)(多选)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场,将一带正电荷的小球自电场中P点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相 等,重力势能和电势能的零点均取在P点。则射出后, ( )A.小球的动能最小时,其电势能最大B.小球的动能等于初始动能时,其电势能最大C.小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时,其动能最大D.从射出时刻到小球速度的水平分量为零时,重力做的功等于小球电势能的增加量
12. (2022广东,14,15分)密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性,因此获得了1923年的诺贝尔奖。如图是密立根油滴实验的原理示意图。两个水平放 置、相距为d的足够大金属极板,上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴,由 于碰撞或摩擦,部分油滴带上了电荷。有两个质量均为m0、位于同一竖直线上的球形 小油滴A和B,在时间t内都匀速下落了距离h1。此时给两极板加上电压U(上极板接正 极),A继续以原速度下落,B经过一段时间后向上匀速运动。B在匀速运动时间t内上升 了距离h2(h2≠h1),随后与A合并,形成一个球形新油滴,继续在两极板间运动直至匀速。 已知球形油滴受到的空气阻力大小为f=k v,其中k为比例系数,m为油滴质量,v为油滴运动速率。不计空气浮力。重力加速度为g。求:
(1)比例系数k;(2)油滴A、B的带电荷量和电性;B上升距离h2电势能的变化量;(3)新油滴匀速运动速度的大小和方向。
ΔEp=-W电=- q·h2=-m0gh2 。(3)假设新油滴向下匀速运动,则有2m0g= q+k·(2m0 v解得v= 若h1>h2,v>0,新油滴竖直向下运动;若h1
(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m0的离子总飞行时间为t0,待测离子的总飞行时间为t1,两种离子在质量 分析器中反射相同次数,求待测离子质量m1。
14. (2023北京,19,10分)某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物(视为小球)组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收 集器中,空气和带电颗粒沿板方向的速度v0保持不变。在匀强电场作用下,带电颗粒打 到金属板上被收集。已知金属板长度为L,间距为d。不考虑重力影响和颗粒间相互作 用。
(1)若不计空气阻力,质量为m、电荷量为-q的颗粒恰好全部被收集,求两金属板间的电 压U1。(2)若计空气阻力,颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反,大小为f=krv,其中r
为颗粒的半径,k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。a.半径为R、电荷量为-q的颗粒恰好全部被收集,求两金属板间的电压U2。b.已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比。进入收集器的均匀混合气流包含了直 径为10 μm和2.5 μm的两种颗粒,若10 μm的颗粒恰好100%被收集,求2.5 μm的颗粒被 收集的百分比。 答案 (1) (2)a. b.25%
15. (2023新课标,25,14分)密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置,间距固定,可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电荷量不同、 密度相同的小油滴。两板间不加电压时,油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向 下匀速运动,速率分别为v0、 ;两板间加上电压后(上板为正极),这两个油滴很快达到相同的速率 ,均竖直向下匀速运动。油滴可视为球形,所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比,比例系数视为常数。不计空气浮力和油滴间的相互作用。
(1)求油滴a和油滴b的质量之比;(2)判断油滴a和油滴b所带电荷的正负,并求a、b所带电荷量的绝对值之比。答案 (1)8∶1 (2)油滴a带负电,油滴b带正电 4∶1
6. (2021湖南,4,4分)如图,在(a,0)位置放置电荷量为q的正点电荷,在(0,a)位置放置电荷量为q的负点电荷,在距P(a,a)为 a的某点处放置正点电荷Q,使得P点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为 ( ) A.(0,2a), q B.(0,2a),2 qC.(2a,0), q D.(2a,0),2 q
7. (2023重庆,3,4分)真空中固定有两个点电荷,负电荷Q1位于坐标原点处,正电荷Q2位于x轴上,Q2的电荷量大小为Q1的8倍。若这两点电荷在x轴正半轴的x=x0处产生的 合电场强度为0,则Q1和Q2相距 ( )A. x0 B.(2 -1)x0C.2 x0 D.(2 +1)x0
8. (2023全国乙,24,12分)如图,等边三角形△ABC位于竖直平面内,AB边水平,顶点C在AB边上方,3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电 场强度方向竖直向下,BC边中点N处的电场强度方向竖直向上,A点处点电荷的电荷量 的绝对值为q,求(1)B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负;(2)C点处点电荷的电荷量。
考点二 静电场中能的性质
9. (2021全国乙,15,6分)如图(a),在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应,在金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如图(b)中 虚线所示,相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处,该试 探电荷受到的电场力大小分别为FM和FN,相应的电势能分别为EpM和EpN,则 ( ) 图(a) 图(b)A.FM
16. (2022江苏,9,4分)如图所示,正方形ABCD的四个顶点各固定一个带正电的点电荷,电荷量相等,O点为正方形的中心。现将A点的电荷沿OA的延长线向无穷远处移动,则 ( )A.在移动过程中,O点电场强度变小B.在移动过程中,C点的电荷所受静电力变大C.在移动过程中,移动的电荷所受静电力做负功D.当其移动到无穷远处,O点的电势高于A点
考点三 电容器 带电粒子在匀强电场中的运动
19. (2021全国乙,20,6分)(多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电 场中,电场方向与y轴平行。不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正 确的是 ( )
23. (2022北京,18,9分)如图所示,真空中平行金属板M、N之间距离为d,两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子 的重力。(1)求带电粒子所受的静电力的大小F;(2)求带电粒子到达N板时的速度大小v;(3)若在带电粒子运动 距离时撤去所加电压,求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。
考点一 静电场中力的性质
1. (2023届广州一模,5)点电荷Q产生的电场中,电子仅在静电力作用下,从M点到N点做加速度减小的减速直线运动,则 ( )A.点电荷Q为正电荷B.点电荷Q为负电荷C.M点电场强度比N点的小D.M点电势比N点的低
12. (2024届揭阳揭东期中,5)如图,△ABC中,∠B为直角,∠A=60°,AB=8 cm,空间中存在一匀强电场,其方向平行于△ABC所在的平面,A、B、C三点的电势分别为0 V、4 V、8 V,则该匀强电场的电场强度大小为 ( ) A.50 V/m B.50 V/mC.100 V/m D. V/m
15. (2024届深圳中学期中,8)(多选)示波器的核心部件是示波管,示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成,其原理图如图甲所示。下列说法正确的是 ( )
A.如果在XX'之间加图a的电压,在YY'之间加图b的电压,在荧光屏上会看到一条与YY' 轴平行的竖直亮线B.如果在XX'之间加图b的电压,在YY'之间加图c的电压,在荧光屏上看到的亮线是正弦 曲线C.如果在XX'之间不加电压,在YY'加图a电压,在荧光屏的YY'轴上会看到一个亮斑D.如果在XX'之间加图a的电压,在YY'之间加图c的电压,在荧光屏看到的亮线是正弦曲 线
微专题10 求电场强度的几种特殊方法
2. (2022山东,3,3分)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电荷量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分,取走A、B处两段弧长均为 ΔL的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点,O点的电场 强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变,q为 ( )
A.正电荷,q= B.正电荷,q= C.负电荷,q= D.负电荷,q=
3. (2013课标Ⅰ,15,6分)如图,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d间的距离均为 R,在a点处有一电荷量为q(q>0)的固定点电荷。已知b点处的场强为零,则d点处场强的 大小为(k为静电力常量) ( ) A.k B.k C.k D.k
4. (2021江苏,10,4分)一球面均匀带有正电荷,球内的电场强度处处为零,如图所示。O为球心,A、B为直径上的两点,OA=OB,现垂直于AB将球面均分为左右两部分,C为截 面上的一点,移去左半球面,右半球面所带电荷仍均匀分布,则 ( )A.O、C两点电势相等B.A点的电场强度大于B点C.沿直线从A到B电势先升高后降低D.沿直线从A到B电场强度逐渐增大
7. (2023届肇庆二模,7)工业生产中有一种叫电子束焊接机的装置,其核心部件由如图所示的高压辐向电场组成。该电场的电场线如图中带箭头的直线所示。一电子在 图中H点从静止开始只在静电力的作用下沿着电场线做直线运动。设电子在该电场 中的运动时间为t,位移为x,速度为v,受到的静电力为F,电势能为Ep,运动经过的各点电 势为φ,则下列四个图像可能合理的是 ( )
微专题12 带电粒子在交变电场、叠加场中的运动
9. (2019天津,3,6分)如图所示,在水平向右的匀强电场中,质量为m的带电小球,以初速度v从M点竖直向上运动,通过N点时,速度大小为2v,方向与电场方向相反,则小球从 M运动到N的过程 ( )
A.动能增加 mv2B.机械能增加2mv2C.重力势能增加 mv2D.电势能增加2mv2
10. (2022全国甲,21,6分)(多选)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场,将一带正电荷的小球自电场中P点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相 等,重力势能和电势能的零点均取在P点。则射出后, ( )A.小球的动能最小时,其电势能最大B.小球的动能等于初始动能时,其电势能最大C.小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时,其动能最大D.从射出时刻到小球速度的水平分量为零时,重力做的功等于小球电势能的增加量
12. (2022广东,14,15分)密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性,因此获得了1923年的诺贝尔奖。如图是密立根油滴实验的原理示意图。两个水平放 置、相距为d的足够大金属极板,上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴,由 于碰撞或摩擦,部分油滴带上了电荷。有两个质量均为m0、位于同一竖直线上的球形 小油滴A和B,在时间t内都匀速下落了距离h1。此时给两极板加上电压U(上极板接正 极),A继续以原速度下落,B经过一段时间后向上匀速运动。B在匀速运动时间t内上升 了距离h2(h2≠h1),随后与A合并,形成一个球形新油滴,继续在两极板间运动直至匀速。 已知球形油滴受到的空气阻力大小为f=k v,其中k为比例系数,m为油滴质量,v为油滴运动速率。不计空气浮力。重力加速度为g。求:
(1)比例系数k;(2)油滴A、B的带电荷量和电性;B上升距离h2电势能的变化量;(3)新油滴匀速运动速度的大小和方向。
ΔEp=-W电=- q·h2=-m0gh2 。(3)假设新油滴向下匀速运动,则有2m0g= q+k·(2m0 v解得v= 若h1>h2,v>0,新油滴竖直向下运动;若h1
(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m0的离子总飞行时间为t0,待测离子的总飞行时间为t1,两种离子在质量 分析器中反射相同次数,求待测离子质量m1。
14. (2023北京,19,10分)某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物(视为小球)组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收 集器中,空气和带电颗粒沿板方向的速度v0保持不变。在匀强电场作用下,带电颗粒打 到金属板上被收集。已知金属板长度为L,间距为d。不考虑重力影响和颗粒间相互作 用。
(1)若不计空气阻力,质量为m、电荷量为-q的颗粒恰好全部被收集,求两金属板间的电 压U1。(2)若计空气阻力,颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反,大小为f=krv,其中r
为颗粒的半径,k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。a.半径为R、电荷量为-q的颗粒恰好全部被收集,求两金属板间的电压U2。b.已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比。进入收集器的均匀混合气流包含了直 径为10 μm和2.5 μm的两种颗粒,若10 μm的颗粒恰好100%被收集,求2.5 μm的颗粒被 收集的百分比。 答案 (1) (2)a. b.25%
15. (2023新课标,25,14分)密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置,间距固定,可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电荷量不同、 密度相同的小油滴。两板间不加电压时,油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向 下匀速运动,速率分别为v0、 ;两板间加上电压后(上板为正极),这两个油滴很快达到相同的速率 ,均竖直向下匀速运动。油滴可视为球形,所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比,比例系数视为常数。不计空气浮力和油滴间的相互作用。
(1)求油滴a和油滴b的质量之比;(2)判断油滴a和油滴b所带电荷的正负,并求a、b所带电荷量的绝对值之比。答案 (1)8∶1 (2)油滴a带负电,油滴b带正电 4∶1
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