2023高考科學(xué)復(fù)習(xí)解決方案-物理-舊教材第八章 能力培優(yōu)提升

第八章能力培優(yōu)提升

［培優(yōu)思維提煉］

1.守恒思想：電荷守恒定律。

2.轉(zhuǎn)換法

(1)利用驗(yàn)電器兩金屬箔片張開的角度大小顯示帶電體帶電量的多少。

(2)利用靜電計(jì)指針偏角顯示電容器極板間電壓大小。

3.放大法、轉(zhuǎn)換法

(1)庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)。

(2)密立根油滴實(shí)驗(yàn)——電子電荷量的測定。

4.控制變量法

(1)探究影響電荷間相互作用力的演示實(shí)驗(yàn)。

(2)研究影響平行板電容器電容因素的演示實(shí)驗(yàn)。

5.比例法定義物理量

(1)電場強(qiáng)度的定義。

(2)電勢的定義。

(3)電容的定義。

6.作圖法

(1)用電場線、等勢線(等勢面)形象描述電場的性質(zhì)。

(2)根據(jù)平行板電容器充放電時(shí)電流大小隨時(shí)間的變化圖象，求解電容器所帶

的電荷量。

7.類比法

(1)等勢線與等高線的類比。

(2)電容物理意義的理解。

(3)帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動(dòng)——類平拋運(yùn)動(dòng)。

8.微元法：推導(dǎo)靜電力做功特點(diǎn)的過程。

9.反證法：分析靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體內(nèi)電場特點(diǎn)的思路。

10.等分法：確定電場線及電勢高低的一種方法。

作等勢線的垂

已知?jiǎng)驈?qiáng)電利用等分線得電場線

場中某些點(diǎn)法確定等

的電勢勢點(diǎn)由電勢高低確

定電場線方向

11.等效法：分析帶電物體在勻強(qiáng)電場與重力場作用下運(yùn)動(dòng)的模型——等效

重力場法：等效重力加速度、等效最高點(diǎn)、等效最低點(diǎn)。

［能力提升集訓(xùn)］

一、選擇題（本題共6小題）

1.（2021.江西省鷹潭市高三下一模）勻強(qiáng)電場中有一與電場垂直的平面，面積

AE1AE

為is,該電場的電場強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為五，靜電力常量為左，則京7s對應(yīng)

物理量的單位是（）

A.歐姆B.伏特C.安培D.特斯拉

答案C

丹要，可得人=念,單位為

因?yàn)楹?疝，單位為N/（C-s）；由尸=

N-m2/C2;所以攝引的單位為而片?翁-m2=C/s,根據(jù)電流的定義式/=:,

C

可知；'=A,則對應(yīng)的物理量的單位是安培。故選C。

2.（2021.內(nèi)蒙古包頭市高三二模）（多選）法國物理學(xué)家?guī)靵鲇?785年利用他

發(fā)明的扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電荷之間的相互作用規(guī)律，并測定出了靜電力常數(shù)；1798

年，英國物理學(xué)家卡文迪許利用卡文迪許扭秤成功測定了引力常量，從而使牛頓

萬有引力定律具有了實(shí)用價(jià)值（牛頓1687年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律）。關(guān)于萬有引力定

律和庫侖定律的研究，以下說法正確的是（）

A.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都用到了“放大法”

B.卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)和庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)的相似性，體現(xiàn)了“類比”是一種重

要的思維方式

C.卡文迪許精確測量引力常量的前提是確保研究小球?yàn)殡娭行?/p>

D.萬有引力定律和庫侖定律的相似性，說明了萬有引力和庫侖力是同一種

基本相互作用

答案ABC

解析庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)與卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)都實(shí)現(xiàn)了微小力的測定，體現(xiàn)了放

大的思想，運(yùn)用了放大法，故A正確；卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)和庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)的相似

性，體現(xiàn)了“類比”是一種重要的思維方式，故B正確；引力常量非常小，小球

如果帶電，對測量結(jié)果影響很大，故C正確；庫侖力是電磁相互作用，與萬有引

力不是同一種基本相互作用，故D錯(cuò)誤。

3.（2021?江西省鷹潭市高三下一模）空間存在著平行紙面的勻強(qiáng)電場，但電場

的具體方向未知，現(xiàn)用儀器在紙面內(nèi)沿互成60°角的OA、。8兩個(gè)方向探測該靜

電場中各點(diǎn)電勢，得到各點(diǎn)電勢8與。點(diǎn)距離的函數(shù)關(guān)系如圖所示，則下列關(guān)于

該電場的電場強(qiáng)度E的大小、方向說法中正確的是（）

A.E=400V/m,沿AO方向

B.F=400V/m,沿80方向

C.E=40MV/m,與），軸負(fù)方向成30°斜向左下

D.E=4（）MV/m,與），軸正方向成30°斜向右上

答案A

解析由幾何關(guān)系可知，在x軸和>軸上W=10V的點(diǎn)分別在x=2.5cm、y

=5cm處，連接兩點(diǎn)，由幾何關(guān)系可知該連線與垂直，場強(qiáng)方向與等勢線垂

直，且沿場強(qiáng)方向電勢降低，故場強(qiáng)方向沿A0方向，場強(qiáng)大小方=20；；；2m=

400V/m,故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

4.（2021.陜西省咸陽市高三下高考模擬檢測三）如圖甲所示，充好電的電容器

與定值電阻接入電路，電壓傳感器與電流傳感器對電路的影響可忽略不計(jì)。傳感

器將測得的物理量輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)顯示出物理量隨著時(shí)間的變化情況?，F(xiàn)閉

合開關(guān)后，在計(jì)算機(jī)上顯示的電路中的電壓與電流隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。

念時(shí)刻，電壓與電流變?yōu)榱?。圖乙中5與8為電流曲線在虛線MN兩側(cè)與坐標(biāo)軸

圍成的面積。下列說法中正確的是（）

A.圖乙中電壓與電流的比值逐漸變小

B.圖乙中的S=S2

C.圖乙中的Si>S2

D.圖乙中電阻R在。?白內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能等于在力?/2內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能

答案B

解析題圖乙中的電壓與電流實(shí)際上反映的是定值電阻R上的物理量，它們

滿足歐姆定律，故電壓與電流的比值不變，A錯(cuò)誤；電流曲線與坐標(biāo)軸圍成的面

積表示電容器放出的電荷量，電容器在。?。時(shí)間內(nèi)放出的電荷量為多,電壓減

小了6V,在h?亥時(shí)間內(nèi)放出的電荷量為S2,電壓又減小了6V,由夕=。。，可

知Si=S2,B正確，C錯(cuò)誤；在每小段時(shí)間內(nèi)，根據(jù)公式有AQ=?/??△/,由于通

過R的電流在0?力內(nèi)的均高于在。?/2內(nèi)的，而兩段時(shí)間的『加相同，故電阻R

在0?4內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能大于在力?/2內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能，D錯(cuò)誤。

5.（2021.河南省濟(jì)源、平頂山、許昌高三下第三次質(zhì)量檢測）靜電場方向平行

于x軸，其電勢s隨x的分布可簡化為如圖所示的折線。將一個(gè)帶負(fù)電的粒子在

x=d處由靜止釋放，它只在電場力作用下沿x軸運(yùn)動(dòng)。規(guī)定x軸正方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)

度E、加速度。、速度。的正方向，下圖分別表示x軸上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度已粒子

的加速度八速度。和動(dòng)能反隨x的變化圖象，其中正確的是（）

答案D

解析夕-x圖象的斜率表示電場強(qiáng)度，沿電場方向電勢降低，則知在x=0的

左側(cè)，存在向左的勻強(qiáng)電場，x=0右側(cè)存在向右的勻強(qiáng)電場，且兩側(cè)電場強(qiáng)度大

小相等，故A錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律知qE=〃以，粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)加

速度不變，由于粒子帶負(fù)電，粒子在x=0左側(cè)加速度為正值，大小不變，在尢=

0右側(cè)加速度為負(fù)值，大小不變，故B錯(cuò)誤；在x=0右側(cè)粒子向左勻加速，在x

=0的左側(cè)向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度與位移不成線性關(guān)系，故C錯(cuò)誤；在x=0左

側(cè)，根據(jù)動(dòng)能定理可得qEx=Ek-Eko,在x=0的右側(cè)，根據(jù)動(dòng)能定理可得-

=Ek-Eko,可知Ek-尤為一次函數(shù)圖象組合，D正確。

6.（2021.安徽省蕪湖市高三下第一次教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控）（多選）如圖甲所示，空間

有一水平向右的勻強(qiáng)電場，其中有一個(gè)半徑為火=2m的豎直光滑圓環(huán)，環(huán)內(nèi)有

兩根光滑的弦軌道和AC,A點(diǎn)所在的半徑與豎直直徑成37°角。質(zhì)量為

胴=0.08kg、電荷量為＜7=6X10-5c的帶電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）從A點(diǎn)靜止釋放，

分別沿弦軌道A8和AC到達(dá)圓周的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同?，F(xiàn)去掉弦軌道A3和AC,如

圖乙所示，給小球一個(gè)初速度，讓小球恰能在圓環(huán)內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，不考慮

小球運(yùn)動(dòng)過程中電荷量的變化。下列說法正確的是（cos37°=0.8,g取10

m/s2）（）

B.勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E=lX104V/m

C.小球做圓周運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能最小值是0.5J

D.小球做圓周運(yùn)動(dòng)過程中對環(huán)的壓力最大值是6N

答案BD

解析由圖甲結(jié)合等時(shí)圓知識(shí)，可知重力與電場力的合力沿A。方向，則功

=mgtan37°,代入數(shù)據(jù)可得，勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E=1X也v/m,故B

正確；等效最低點(diǎn)為A。延長線與圓軌道交點(diǎn)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)過程中在等效最

低點(diǎn)速度最大，動(dòng)能最大，故A錯(cuò)誤；重力與電場力的合力大小為F=

______________c^2

q（加g）2+（回）2=卒@小球恰能做圓周運(yùn)動(dòng)，則其在等效最高點(diǎn)有尸=〃?》,

此時(shí)小球速度最小，動(dòng)能最小，最小動(dòng)能為a=攝加2,解得Ek=lJ,故C錯(cuò)誤；

11

小球從等效最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至等效最低點(diǎn)過程中，由動(dòng)能定理得FX2R=&〃1鼠0一3

mv2,在等效最低點(diǎn)小球?qū)A環(huán)壓力最大，由牛頓第二定律得產(chǎn)N-尸=〃片\代入

數(shù)據(jù)解得FN=6.0N,由牛頓第三定律可知，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的過程中對環(huán)的最

大壓力是6.0N,故D正確。

二、非選擇題（本題共2小題）

7.（2021?四川省成都市一診模擬）如圖所示，質(zhì)量為m=1.0kg、帶正電q=

1.0X10-4C的滑塊從A點(diǎn)右側(cè)光滑水平面以某一初速度沖上固定在豎直平面內(nèi)

的光滑圓軌道，并沿光滑圓軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)到8處后離開圓軌道，恰好從C處無碰

撞地沖上粗糙水平臺(tái)面繼續(xù)滑行03s停止運(yùn)動(dòng)，水平臺(tái)面與滑塊間動(dòng)摩擦因數(shù)〃

=0.2o整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)E=LOX1（）5N/C。豎直圓軌

道在A點(diǎn)和光滑水平面相切，圓軌道半徑R=0.1m,03與水平面夾角。=37°。

重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求：

⑴滑塊在B處速度班的大小；

⑵滑塊在A處受到圓軌道的支持力尸大小。

答案(1)2m/s(2)124N

解析(1)滑塊從C到靜止，對滑塊根據(jù)動(dòng)量定理可得：-〃(〃吆+%》=0-

mvc

解得：0c=1.2m/s

從8到C過程可以逆向分析，看做是類平拋運(yùn)動(dòng)，則在B點(diǎn)水平方向的分速

度等于比，

在8點(diǎn)根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解(如圖所示)可得：吁焉

解得：VB=2m/so

(2)從A到B根據(jù)動(dòng)能定理可得：

-(mg+qE)R(l+sin8)=gm*-g/”品

在A處根據(jù)牛頓第二定律可得：

VQ

F-(mg+qE)=n斥

聯(lián)立解得：F=124NO

8.(2020.天津高考)多反射飛行時(shí)間質(zhì)譜儀是一種測量離子質(zhì)量的新型實(shí)驗(yàn)儀

器，其基本原理如圖所示，從離子源A處飄出的離子初速度不計(jì)，經(jīng)電壓為U的

勻強(qiáng)電場加速后射入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器由兩個(gè)反射區(qū)和長為/的漂移管(無

場區(qū)域)構(gòu)成，開始時(shí)反射區(qū)1、2均未加電場，當(dāng)離子第一次進(jìn)入漂移管時(shí)，兩

反射區(qū)開始加上電場強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)電場，其電場強(qiáng)度足夠大，

使得進(jìn)入反射區(qū)的離子能夠反射回漂移管。離子在質(zhì)量分析器中經(jīng)多次往復(fù)即將

進(jìn)入反射區(qū)2時(shí)，撤去反射區(qū)的電場，離子打在熒光屏8上被探測到，可測得離

子從A到B的總飛行時(shí)間。設(shè)實(shí)驗(yàn)所用離子的電荷量均為以不計(jì)離子重力。

I熒光屏

---------------------三B

離

源

「,

1

加漂移管(無場區(qū)域)"窗

速

電

場

質(zhì)埴分析器