2025届高考物理一轮总复习第8单元静电场素养练12等效思想在电场中的应用科学思维课件新人教版 (2)

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1.如图甲所示,光滑绝缘水平面上有A、B两个带电小球,t=0时,A静止,B以6 m/s的初速度向A运动。它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v-t图像分别如图乙中A、B两曲线所示。则由图线可知(　　)
A.两小球带电的电性一定相反B.A、B两球的质量之比为2∶1C.t2时刻,B球的静电力最大D.在0~t3时间内,A的动能一直增大,B的动能一直减小
解析 由题图可知B球减速的同时,A球正向加速,说明两球相互排斥,带有同种电荷,故A错误;两球作用过程中动量守恒,则mBΔvB=mAΔvA,解得 故B正确;从v-t图像可知,在t1时刻二者速度相等,则此时距离最近,此时静电力最大,故C错误;在0~t3时间内,A的动能一直增大,B的动能先减小,t2时刻后逐渐增大,故D错误。
2.(多选)如图所示,带电小球Q固定在倾角为θ的光滑固定绝缘细杆下端,一质量为m、电荷量为q的带正电小球M穿在杆上从A点由静止释放,小球到达B点时速度恰好为零,已知A、B间距为L,C是AB的中点,两小球均可视为质点,重力加速度为g,则(　　)
解析 小球从A由静止运动到B点时,速度为零,则小球先加速后减速,那么一开始库仑力小于重力沿着细杆的分力,当减速运动时,则库仑力大于重力沿着细杆的分力,因此加速度先减小,再增大,故A正确;球在B点时,速度为零,但不是处于平衡状态,由于球要向上运动,那么受到的库仑力大小大于mgsin θ,故B错误;当球的加速度为零时,速度才能达到最大,而C虽是AB的中点,但此处库仑力、支持力与重力的合力不为零,故C错误;根据动能定理,从A到B,则有0-0=mgLsin θ+qUAB,解得 ,故D正确。
3.(多选)(2022海南卷)如图所示,带正电3×10-5 C的物块A放在水平桌面上,利用细绳通过光滑的滑轮与B相连,A处在匀强电场中,E=4×105 N/C,从O开始,A与桌面的动摩擦因数μ随x的变化如图所示,取O点电势能为零,A、B质量均为1 kg,B离滑轮的距离足够长,则(　　)A.它们运动的最大速度为1 m/sB.它们向左运动的最大位移为1 mC.当速度为0.6 m/s时,A的电势能可能是-2.4 JD.当速度为0.6 m/s时,绳子的拉力可能是9.2 N
解析 由题知Ff=μmg=0.2mgx,设A向左移动x0后速度为零,对系统有qEx0-mgx0- ·Ffx0=0,可得x0=2 m。由qEx-mgx- ·Ffx= ·2mv2,得v2=-(x-1)2+1,即当x=1 m时,v最大为1 m/s,故A正确,B错误;当v=0.6 m/s时,可得x=0.2 m或1.8 m,当x=0.2 m时,静电力做功qEx=2.4 J,则电势能减小2.4 J,由于EpO=0,则电势能为-2.4 J,当x=1.8 m时,EpO=-21.6 J,故C正确;qE-Ff-mg=2ma,当x=0.2 m时,系统加速度a=0.8 m/s2,对B有FT-mg=ma,得FT=10.8 N,当x=1.8 m时,系统加速度a=-0.8 m/s2,对B分析可得FT=9.2 N,故D正确。
4.如图所示,在竖直放置的半径为R的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m、带电荷量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力。已知重力加速度为g,下列说法正确的是(　　)
5.如图所示,两金属板P、Q水平放置,间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G,P、Q、G的尺寸相同。G接地,P、Q的电势均为φ(φ>0)。质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置,以速度v0平行于纸面水平射入电场,重力忽略不计。
(1)求粒子第一次穿过G时的动能,以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小。(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场,则金属板的长度最短应为多少?