2022年安徽省高考物理總復(fù)習(xí)：電場

2022年安徽省高考物理總復(fù)習(xí)：電場

1.“電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測板組成.偏轉(zhuǎn)器是由兩個相互

絕緣、半徑分別為RA和RB的同心金屬半球面A和B構(gòu)成，A、B為電勢值不等的等勢

面，其過球心的截面如圖所示.一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動能從偏轉(zhuǎn)

器左端M板正中間小孔垂直入射，進入偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域，最后到達偏轉(zhuǎn)器右端的探測板N,

其中動能為EkO的電子沿等勢面C做勻速圓周運動到達N板的正中間.忽略電場的邊緣

效應(yīng).

（1）判斷半球面A、B的電勢高低，并說明理由;

（2）求等勢面C所在處電場強度E的大小;

（3）若半球面A、B和等勢面C的電勢分別為q）A、（pB和cpc,則到達N板左、右邊緣

處的電子，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場前、后的動能改變量aEk木和△￡口；分別為多少？

【分析】電子做勻速圓周運動，電場力提供向心力受力的方向與電場的方向相反；電子

動能的改變量等于電場力做功，使用動能定理即可.

【解答】解：（1）電子（帶負電）做圓周運動，電場力方向指向球心，電場方向從B指

向A,B板電勢高于A板.

（2）據(jù)題意，電子在電場力作用下做圓周運動，考慮到圓軌道上的電場強度E大小相同,

有:

V2

eE=m-

R

Eko=1mv2

R=^

聯(lián)立解得：七=蜜=許4E麗k（）

（3）電子運動時只有電場力做功，根據(jù)動能定理，有:

△Ek=qU

對到達N板左邊緣的電子，電場力做正功，動能增加，有:

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△￡1；左=?((PB-(pc)

對到達N板右邊緣的電子，電場力做負功，動能減小，有：

△￡卜右=。((PA-(pc)

答：(1)電場力方向指向球心，電場方向從B指向A,B板電勢高于A板；

(2)等勢面C所在處電場強度E的大小二”?、；

e(RA+RB)

(3)若半球面A、B和等勢面C的電勢分別為q)A、9B和叩C,則到達N板左、右邊緣

處的電子，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場前、后的動能改變量AEk4和aEk布分別為△Ek^=e((pB-<pc)、

△EkS=e(<pA-<pc).

【點評】該題考查帶電粒子在放射狀電場中的運動與電場力做功，解題的關(guān)鍵是電場力

提供向心力，寫出相應(yīng)的表達式，即可正確解答.屬于中檔題目.

2.如圖所示，在水平向右的勻強電場中，用長為L、不可伸長的絕緣細線拴住一質(zhì)量為m、

帶電荷量為q的小球，線的上端固定于O點。細線與豎直方向成30°角時靜止釋放小球，

小球開始擺動，當(dāng)擺到A點時速度為零，此時OA恰好處于水平狀態(tài)。設(shè)整個過程中細

線始終處于拉直狀態(tài)，靜電力常量為k,忽略空氣阻力，重力加速度為g。求：

(1)判斷小球電性和BA兩點間的電勢差UBA；

(2)勻強電場的場強E的大?。?/p>

(3)小球速度的最大值v的大小。

【分析】根據(jù)小球受力和運動情況確定其電性，由動能定理求出電勢差，根據(jù)電勢差和

電場強度的關(guān)系求出電場強度的大??；速度最大即為小球的等效最低點結(jié)合動能定理求

出最大值。

【解答】解：(1)若小球不帶電，則從B點釋放，將運動到與B點等高的地方，而實際

上小球運動到比B點高的A點，所以電場力對小球做了正功，電場力水平向右，而電場

強度方向水平向右，則小球帶正電；

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小球從B到A過程，由動能定理得：qUBA-mgLcos30°=0-0

解得：UBA=在梁：

(2)BA間沿電場線的距離為:d=L+Lsin30"

在勻強電場，有：E=*

聯(lián)立得：E=^^；

(3)當(dāng)電場力與重力的合力與細繩在同一條直線上時，小球的速度最大；

電場力qE=*mg,故細繩在豎直方向的右側(cè)，與豎直方向的夾角為30°小球速度最大，

對小球從A運動到速度最大的過程應(yīng)用動能定理可得：mgLcos300-qE(L-Lsin30°)

=^mv2-0

所以，v=J緣~gL

答：(1)判斷小球電性和BA兩點間的電勢差UBA為士出”：

2q

(2)勻強電場的場強E的大小為烏吆；

3q

(3)小球速度的最大值v的大小為再。

【點評】本題主要考查了帶電粒子在復(fù)合場的運動，帶電小球受重力和電場力，結(jié)合動

能定理求出電勢差，考查學(xué)生的綜合分析能力。

3.如圖所示，BC是半徑為R的1/4圓弧形的光滑且絕緣的軌道，位于豎直平面內(nèi)，其下端

與水平絕緣軌道平滑連接，整個軌道處在水平向左的勻強電場中，電場強度為E.今有

一質(zhì)量為m、帶正電q的小滑塊(可視為質(zhì)點)，從C點由靜止釋放，滑到水平軌道上的

A點時速度減為零。若已知滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為H，重力加速度為g,忽略

因摩擦而造成的電荷量的損失。試求：

(1)滑塊通過B點時的速度大小VB?

(2)水平軌道上A、B兩點之間的距離S?

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【分析】（1）滑塊從C到B的過程中，只有重力和電場力對它做功，根據(jù)動能定理求解。

（2）對整個過程研究，重力做正功，水平面上摩擦力做負功，電場力做負功，根據(jù)動能

定理求出水平軌道上A、B兩點之間的距離S。

【解答】解：（1）滑塊從C到B的過程中，根據(jù)動能定理有：

1

mgR-qER=々mvB-9-0

解得：VB=『叫瀉M

（2）滑塊從C到A,由動能定理可得：

mgR-qE(R+S)-nmgS=O-0

mg-qE]

解得:

qE+nmg

答：（1）滑塊通過B點時的速度大小VB是J綱鏟力

⑵水平軌道上A