奉賢高中最好的高考補(bǔ)習(xí)班最后輔導(dǎo)高三物理電場計(jì)算-新王牌

1、惠老師 高三物理 電場計(jì)算匯編1 （2015年高考）如圖，在場強(qiáng)大小為E、水平向右的勻強(qiáng)電場中，一輕桿可繞固定轉(zhuǎn)軸O豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。桿的兩端分別固定兩電荷量均為q的小球A、B，A帶正電，B帶負(fù)電；+q-qABEOA、B兩球到轉(zhuǎn)軸O的距離分別為2l、l，所受重力大小均為電場力大小的倍。開始時(shí)桿與電場間夾角為（90180）。將桿從初始位置由靜止釋放，以O(shè)點(diǎn)為重力勢(shì)能和電勢(shì)能零點(diǎn)。求：（1）初始狀態(tài)的電勢(shì)能We；（2）桿在平衡位置時(shí)與電場間的夾角；（3）桿在電勢(shì)能為零處的角速度。dqOO1 （2014年高考）如圖，一對(duì)平行金屬板水平放置板間距為d，上板始終接地，長度為d/2、質(zhì)量均勻分布的絕緣桿

2、，上端可繞上板中央的固定軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，下端固定一帶正電的輕質(zhì)小球，其電荷量為q。當(dāng)兩板間電壓為U1時(shí)，桿靜止在與豎直方向OO夾角30的位置，若兩金屬板在豎直平面內(nèi)同時(shí)繞O、O順時(shí)針旋轉(zhuǎn)15至圖中虛線位置時(shí)，為使桿仍在原位置靜止，需改變兩板間電壓。假定兩板間始終為勻強(qiáng)電場。求：（1）絕緣桿所受重力G；（2）兩板旋轉(zhuǎn)后板間電壓U2；（3）在求前后兩種情況中帶電小球的電勢(shì)能W1與W2時(shí)，某同學(xué)認(rèn)為由于在兩板旋轉(zhuǎn)過程中帶電小球位置未變，電場力不做功，因此帶電小球的電勢(shì)能不變。你若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論正確，計(jì)算該電勢(shì)能，若認(rèn)為該同學(xué)的結(jié)論錯(cuò)誤，說明理由并求W1與W2。1 （2013年高考）半徑為R，

3、均勻帶正電荷的球體在空間產(chǎn)生球?qū)ΨQ的電場；場強(qiáng)大小沿半徑分布如圖所示，圖中E0已知，Er曲線下OR部分的面積等于R2R部分的面積。（1）寫出Er曲線下面積的單位；（2）己知帶電球在rR處的場強(qiáng)E，式中k為靜電力常量，該均勻帶電球所帶的電荷量Q為多大？（3）求球心與球表面間的電勢(shì)差U；（4）質(zhì)量為m，電荷量為q的負(fù)電荷在球面處需具有多大的速度可以剛好運(yùn)動(dòng)到2R處？22 （2011年高考）如圖（a），磁鐵A、B的同名磁極相對(duì)放置，置于水平氣墊導(dǎo)軌上。A固定于導(dǎo)軌左端，B的質(zhì)量m0.5kg，可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動(dòng)。將B在A附近某一位置由靜止釋放，由于能量守恒，可通過測量B在不同位置處的速度，得到B的勢(shì)

4、能隨位置x的變化規(guī)律，見圖（c）中曲線。若將導(dǎo)軌右端抬高，使其與水平面成一定角度（如圖（b）所示），則B的總勢(shì)能曲線如圖（c）中所示，將B在x20cm處由靜止釋放，求：（解答時(shí)必須寫出必要的推斷說明。取g9.8m/s2）（1）B在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能最大的位置；（2）運(yùn)動(dòng)過程中B的最大速度和最大位移。（3）圖（c）中直線為曲線的漸近線，求導(dǎo)軌的傾角。（4）若A、B異名磁極相對(duì)放置，導(dǎo)軌的傾角不變，在圖（c）上畫出B的總勢(shì)能隨x的變化曲線。1 （9分）在帶電量為9.010-7C的場源電荷Q（可視為點(diǎn)電荷）產(chǎn)生的電場中，將一個(gè)帶電量為2.010-9C的點(diǎn)電荷q放在A點(diǎn)，它受到的電場力的大小為3.210-

5、8N，（如圖）求：（1）A點(diǎn)的電場強(qiáng)度E的大小與方向？（2）A點(diǎn)離開場源電荷Q的距離r為多少？（3）若在A點(diǎn)的右側(cè)有一點(diǎn)B，A、B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差大小為300V，則將q從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做多少功？2 （14分）如圖所示，光滑絕緣的水平面上，相隔4L的AB兩點(diǎn)固定有兩個(gè)電量均為Q的正點(diǎn)電荷，a，O，b是AB連線上的三點(diǎn)，且O為中點(diǎn)，OaObL，一質(zhì)量為m、電量為q的點(diǎn)電荷以初速度v0從a點(diǎn)出發(fā)沿AB連線向B運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中電荷受到大小恒定的阻力作用，但速度為零時(shí)，阻力也為零，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為初動(dòng)能的n倍，到b點(diǎn)剛好速度為零，然后返回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直至最后靜止。已知靜電力恒量為k，設(shè)O處

6、電勢(shì)為零。求：+ABOab（1）a點(diǎn)的電場強(qiáng)度。（2）電荷q受到阻力的大小。（3）a點(diǎn)的電勢(shì)。（4）電荷q在電場中運(yùn)動(dòng)的總路程。3 （14分）如圖所示，一絕緣輕質(zhì)三角框架OAB可在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，OAB為直角，OA邊長1m，OB邊長2m。A、B兩端分別固定質(zhì)量為0.4kg和1.0kg的兩個(gè)小球，其中B球帶正電，電荷量110-6C，圖中正方形虛線框內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場，虛線框邊長為2m，上邊界和O點(diǎn)齊平。起初，AB邊在外力作用下處于水平位置且保持靜止。設(shè)圖中O點(diǎn)處電勢(shì)能和重力勢(shì)能均為零。（1）若場強(qiáng)為2106N/C，求圖示位置A、B兩球的重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和；（2）若場強(qiáng)為2106N

7、/C，求撤去外力后桿OA轉(zhuǎn)過30時(shí)A球的速度大??；（3）撤去外力后，要使B球不離開電場區(qū)域，則場強(qiáng)大小須滿足什么條件？OAB-qqE+4 （14分）有三根長度皆為l1.00m的不可伸長的絕緣輕線，其中兩根的一端固定在天花板上的O點(diǎn)，另一端分別拴有質(zhì)量皆為m1.0010-2kg的帶電小球A和B，它們的電量分別為q和q，q1.0010-7C。A、B之間用第三根線連接起來。空間中存在大小為E1.00106N/C的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向沿水平向右，平衡時(shí)A、B球的位置如圖所示?，F(xiàn)將O、B之間的線燒斷，由于有空氣阻力，A、B球最后會(huì)達(dá)到新的平衡位置。（忽略電荷間相互作用力）求：（1）在細(xì)線OB燒斷前，AB間

8、細(xì)線中的張力大小；（2）當(dāng)細(xì)線OB燒斷后并重新達(dá)到平衡后，細(xì)線AB中張力大小；（3）在重新達(dá)到平衡的過程中，系統(tǒng)克服空氣阻力做了多少功？5 （14分）如圖所示，一絕緣輕繩繞過無摩擦的兩輕質(zhì)小定滑輪O1、O2，一端與質(zhì)量m0.2kg的帶正電小環(huán)P連接，且小環(huán)套在絕緣的均勻光滑直桿上（環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑），已知小環(huán)P帶電q410-5C，另一端加一恒定的力F4N。已知直桿下端有一固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸O，上端靠在光滑豎直墻上的A處，其質(zhì)量M1kg，長度L1m，桿與水平面的夾角為53，直桿上C點(diǎn)與定滑輪在同一高度，桿上CO0.8m，滑輪O1在桿中點(diǎn)的正上方，整個(gè)裝置在同一豎直平面內(nèi)，處于豎直向下的大小E5

9、104N/C的勻強(qiáng)電場中?，F(xiàn)將小環(huán)P從C點(diǎn)由靜止釋放，求：（取g10m/s2）（1）剛釋放小環(huán)時(shí)，豎直墻A處對(duì)桿的彈力大??；（2）下滑過程中小環(huán)能達(dá)到的最大速度；（3） 若僅把電場方向反向，其他條件都不變，則環(huán)運(yùn)動(dòng)過程中電勢(shì)能變化的最大值1 （14分）raRSPdbABCDO如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器總阻值為3r，間距為d的兩平行金屬板AB、CD豎直放置，閉合電鍵S時(shí)，板間電場可視為勻強(qiáng)電場。板間有一長為L的絕緣細(xì)輕桿，能繞水平固定轉(zhuǎn)軸O在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，桿上端固定質(zhì)量為m、帶電量為q的金屬小球a，下端固定質(zhì)量為2m、帶電量為q的金屬小球b，已知Ob2Oa，并且q，兩帶電

10、小球可視為點(diǎn)電荷，不影響勻強(qiáng)電場的分布，兩電荷間相互作用力不計(jì)，重力加速度為g?，F(xiàn)調(diào)節(jié)滑片P使其位于滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)，閉合電鍵S，待電場穩(wěn)定后：（1）求兩極板間電場強(qiáng)度E的表達(dá)式；（2）將輕桿從如圖位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過時(shí)（360）由靜止釋放，輕桿恰能靜止，求；（3）若將輕桿從如圖位置由靜止釋放，輕桿將繞軸O順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，求小球a運(yùn)動(dòng)的最大速度。2 （14分）兩個(gè)帶電量均為+q小球，質(zhì)量均為m，固定在輕質(zhì)絕緣直角框架OAB（框架的直角邊長均為L）的兩個(gè)端點(diǎn)A、B上，另一端點(diǎn)用光滑鉸鏈固定在O點(diǎn)，整個(gè)裝置可以繞垂直于紙面的水平軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。（1）若施加豎直向上的勻強(qiáng)電場E1，使框架OA邊水平、O

11、B邊豎直并保持靜止?fàn)顟B(tài)，則電場強(qiáng)度E1多大？（2）若改變勻強(qiáng)電場的大小和方向（電場仍與框架面平行），為使框架的OA邊水平、OB邊豎直（B在O的正下方），則所需施加的勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E2至少多大？方向如何？OLL+q+qAEB（3）若框架處在勻強(qiáng)電場E1中OA邊水平、OB邊豎直并保持靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，對(duì)小球B施加一水平向右的恒力F，則小球B在何處時(shí)速度最大？最大值是多少？3 （14分）關(guān)于點(diǎn)電荷周圍電勢(shì)大小的公式為kQ/r，式中常量k0，Q為點(diǎn)電荷所帶的電量，r為電場中某點(diǎn)距點(diǎn)電荷的距離。如圖所示，兩個(gè)帶電量均為+q的小球B、C，由一根長為L的絕緣細(xì)桿連接，并被一根輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛在固定的小球A上

12、，C球離地的豎直高度也為L。開始時(shí)小球A不帶電，此時(shí)細(xì)線內(nèi)的張力為T0；當(dāng)小球A帶Q1的電量時(shí)，細(xì)線內(nèi)的張力減小為T1；當(dāng)小球A帶Q2的電量時(shí)，細(xì)線內(nèi)的張力大于T0。（1）分別指出小球A帶Q1、Q2的電荷時(shí)電量的正負(fù)；（2）求小球A分別帶Q1、Q2的電荷時(shí)，兩小球B、C整體受到小球A的庫侖力F1與F2大小之比；（3）當(dāng)小球A帶Q3的電量時(shí)細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間B、C兩帶電小球的加速度大小為a，求Q3；（4）在小球A帶Q3（視為已知）電量情況下，若B球最初離A球的距離為L，在細(xì)線斷裂到C球著地的過程中，小球A的電場力對(duì)B、C兩小球整體做功為多少？（設(shè)B、C兩小球在運(yùn)動(dòng)過程中沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)）4 （1

13、4分）如圖所示，均可視為質(zhì)點(diǎn)的三個(gè)物體A、B、C在傾角為30光滑斜面上，A與B緊靠在一起，C緊靠在固定擋板上，質(zhì)量分別為mA0.43kg，mB0.20kg，mC0.50kg，其中A不帶電，B、C的電量分別為qB210-5C、qC710-5C且保持不變，開始時(shí)三個(gè)物體均能保持靜止?，F(xiàn)給A施加一平行于斜面向上的力F，使A做加速度a2.0m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t，力F變?yōu)楹懔?。已知靜電力常量k9109Nm2/C2，g10m/s2。求：（1）開始時(shí)BC間的距離L；（2）F從變力到恒力需要的時(shí)間t；（3）在時(shí)間t內(nèi)，力F做功WF2.31J，求系統(tǒng)電勢(shì)能的變化量EP。+ + + + + + +

14、 + +BAEOx0FL5 （14分）如圖所示，在光滑絕緣水平面上，質(zhì)量為m的均勻絕緣棒AB長為L、帶有正電，電量為Q且均勻分布。在水平面上O點(diǎn)右側(cè)有勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E，其方向?yàn)樗较蜃?，BO距離為x0，若棒在水平向右的大小為QE/4的恒力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)。求：（1）棒的B端進(jìn)入電場L/8時(shí)的加速度大小和方向；（2）棒在運(yùn)動(dòng)過程中的最大動(dòng)能。（3）棒的最大電勢(shì)能。（設(shè)O點(diǎn)處電勢(shì)為零）6 （14分）如圖所示，虛線左側(cè)存在非勻強(qiáng)電場，MO是電場中的某條電場線，方向水平向右，長直光滑絕緣細(xì)桿CD沿該電場線放置。質(zhì)量為m1、電量為+q1的A球和質(zhì)量為m2、電量為+q2的B球穿過細(xì)桿（均可視為點(diǎn)

15、電荷）。當(dāng)t0時(shí)A在O點(diǎn)獲得向左的初速度v0，同時(shí)B在O點(diǎn)右側(cè)某處獲得向左的初速度v1，且v1v0。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在B向O點(diǎn)靠近過程中，A始終向左做勻速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)tt0時(shí)B到達(dá)O點(diǎn)（未進(jìn)入非勻強(qiáng)電場區(qū)域），A運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)（圖中未畫出），此時(shí)兩球間距離最小。靜電力常量為k。（1）求0t0時(shí)間內(nèi)A對(duì)B球做的功；（2）求桿所在直線上場強(qiáng)的最大值；（3）某同學(xué)計(jì)算出0t0時(shí)間內(nèi)A對(duì)B球做的功W1后，用下列方法計(jì)算非勻強(qiáng)電場PO兩點(diǎn)間電勢(shì)差：設(shè)0t0時(shí)間內(nèi)B對(duì)A球做的功為W2，非勻強(qiáng)電場對(duì)A球做的功為W3，v0非勻強(qiáng)電場區(qū)域v1ADCDbBDCDbMDCDbCDCDbDDCDbODCDb根據(jù)動(dòng)能定理W2+W30

16、又因?yàn)閃2W1PO兩點(diǎn)間電勢(shì)差請(qǐng)分析上述解法是否正確，并說明理由。1 （13分）根據(jù)電磁學(xué)有關(guān)知識(shí)，在某一空間放一電荷量為Q的點(diǎn)電荷，設(shè)無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，則距離點(diǎn)電荷為r的某點(diǎn)的電勢(shì)公式為k，其中k為靜電力常量。（1）如圖甲所示，在圓心處有一電荷量為Q的點(diǎn)電荷，其等勢(shì)面上a、b、c三點(diǎn)所在的圓半徑分別為ra、rb和rc。試用題中公式證明：r越大，點(diǎn)電荷的等勢(shì)面越稀，即rcrbrbra。（2）如圖乙中虛線所示是電荷量分別為Q和Q的等勢(shì)面，試用題中公式證明：中垂線上任意一點(diǎn)P的電勢(shì)為零。（3）若將兩個(gè)點(diǎn)電荷構(gòu)成如圖丙所示的電偶極子模型（指電荷量為q、相距為l的一對(duì)正負(fù)點(diǎn)電荷組成的電結(jié)構(gòu)），點(diǎn)電荷q

17、0沿以電偶極子為中心、半徑為R的半圓弧從A移動(dòng)到B，試求q0受到的電場力所做的功為多大？甲P。乙丙BAMPQNE3L-3q+2q1 （12分）如圖所示，在光滑絕緣水平面上，用長為2L的絕緣輕桿連接兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球A和B。A球的帶電量為2q，B球的帶電量為3q，兩球組成一帶電系統(tǒng)。虛線MN與PQ平行且相距3L，開始時(shí)A和B分別靜止于虛線MN的兩側(cè)，虛線MN恰為AB兩球連線的垂直平分線。若視小球?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)，不計(jì)輕桿的質(zhì)量，在虛線MN、PQ間加上水平向右的電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場后，系統(tǒng)開始運(yùn)動(dòng)。試求：（1）B球剛進(jìn)入電場時(shí)，帶電系統(tǒng)的速度大?。唬?）帶電系統(tǒng)向右運(yùn)動(dòng)的最大距離和此過程中B球電勢(shì)能

18、的變化量；（3）A球從開始運(yùn)動(dòng)至剛離開電場所用的時(shí)間。EmOv0S1 （14分）在光滑水平面上固定一個(gè)豎直圓筒S，圓筒內(nèi)壁光滑（右圖所示為俯視圖），半徑為1m。圓筒圓心O處用一根不可伸長的長0.5m的絕緣細(xì)線系住一個(gè)質(zhì)量為0.2kg，電量為510-5C的小球，小球體積忽略不計(jì)。水平方向有一勻強(qiáng)電場E4104N/C，方向如圖所示。小球從圖示位置（細(xì)線和電場線平行）以v010m/s垂直于場強(qiáng)方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)細(xì)線轉(zhuǎn)過900時(shí)，細(xì)線突然斷裂。求：（1）細(xì)線斷裂時(shí)小球的速度大??；（2）小球碰到圓筒內(nèi)壁后不反彈，沿圓筒內(nèi)壁繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)中的最小速度值；（3）現(xiàn)在圓心O處用一根牢固的不可伸長的長為0.5m的絕緣細(xì)線系住小球（小球質(zhì)量和帶電量均不變），小球從原圖示位置以初速度10m/s垂直于場強(qiáng)方向運(yùn)動(dòng)，為保證小球接下來的運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)線都不松弛，電場強(qiáng)度E的大小范圍（場強(qiáng)方向不變）。AB3060EOA1