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第1頁(yè)(共1頁(yè))2024-2025學(xué)年人教版(2019)高二(上)物理寒假作業(yè)(八)一.選擇題(共8小題)1.(2024秋?西山區(qū)校級(jí)月考)質(zhì)量1kg的帶正電滑塊,輕輕放在傳送帶底端。傳送帶與水平方向夾角為θ=37°,與滑塊間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶以3m/s速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)?;瑝K受到沿斜面向上的4N恒定電場(chǎng)力作用,則1s內(nèi)()A.滑塊動(dòng)能增加4J B.滑塊機(jī)械能增加12J C.由于放上滑塊電機(jī)多消耗電能為12J D.滑塊因摩擦生熱而增加的內(nèi)能為8J2.(2024秋?長(zhǎng)安區(qū)校級(jí)月考)某帶電粒子轉(zhuǎn)向器的橫截面如圖所示,轉(zhuǎn)向器中有輻向電場(chǎng)。粒子從M點(diǎn)射入,沿著由半徑分別為R1和R2的圓弧平滑連接成的虛線(等勢(shì)線)運(yùn)動(dòng),并從虛線上的N點(diǎn)射出,虛線處電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為E1和E2,則R1、R2和E1、E2應(yīng)滿足()A.E1E2=RC.E1E2=3.(2024秋?歷城區(qū)校級(jí)月考)如圖所示為一勻強(qiáng)電場(chǎng),某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力做的功為﹣3J,電場(chǎng)力做的功為2J。則下列說(shuō)法正確的是()A.粒子帶負(fù)電 B.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少2J C.粒子在A點(diǎn)的重力勢(shì)能比在B點(diǎn)少3J D.粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)少1J4.(2024秋?北碚區(qū)校級(jí)月考)圖甲所示兩水平金屬板間距為d,兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間,0~T3時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng),T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出。微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為g。關(guān)于微粒在0A.末速度大小為2vB.微粒帶正電 C.重力勢(shì)能減少了mgd D.微粒的電勢(shì)能增加了15.(2024秋?海門區(qū)校級(jí)月考)某儀器兩極間的電場(chǎng)線分布如圖所示,一正電荷只在電場(chǎng)力作用下以某一初速度沿x方向運(yùn)動(dòng),從O到A運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,關(guān)于各點(diǎn)的電勢(shì)φ,電荷的動(dòng)能Ek隨位移x的變化圖線可能正確的是()A. B. C. D.6.(2024秋?荔灣區(qū)校級(jí)月考)11H、12H、13H三個(gè)原子核,電荷均為e,質(zhì)量之比為1:2:3。如圖所示,它們以相同的初速度由P點(diǎn)平行極板射入勻強(qiáng)電場(chǎng),在下極板的落點(diǎn)為A.三個(gè)原子核在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等 B.11C.三個(gè)原子核剛到達(dá)下板時(shí)的動(dòng)能相等 D.落在A點(diǎn)的原子核是7.(2023秋?杜集區(qū)校級(jí)期末)如圖加速電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)所示,從熾熱的金屬絲飄出的電子(速度可視為零),經(jīng)加速電場(chǎng)加速后從兩極板中間垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下,下述四種情況中,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()A.僅增大加速電場(chǎng)的電壓 B.僅減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間的距離 C.僅減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓 D.僅減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板的長(zhǎng)度8.(2023秋?龍崗區(qū)校級(jí)期末)在真空中的x軸上的原點(diǎn)處和x=6a處分別固定一個(gè)點(diǎn)電荷M、N,在x=2a處由靜止釋放一個(gè)正點(diǎn)電荷P,假設(shè)點(diǎn)電荷P只受電場(chǎng)力作用沿x軸方向運(yùn)動(dòng),得到點(diǎn)電荷P速度大小與其在x軸上的位置關(guān)系如圖所示(其中在x=4a處速度最大),則下列說(shuō)法正確的是()A.點(diǎn)電荷M、N一定為異種電荷 B.B點(diǎn)電荷M、N所帶電荷量的絕對(duì)值不相等 C.x=4a處的電場(chǎng)強(qiáng)度最大 D.點(diǎn)電荷P在x=4a處的電勢(shì)能最大二.多選題(共4小題)(多選)9.(2024秋?長(zhǎng)安區(qū)校級(jí)月考)如圖甲所示,在A、B兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓。A板的電勢(shì)為0,一質(zhì)量為m、電荷量為q的電子在t=T4時(shí)刻進(jìn)入兩極板,僅在靜電力作用下,由靜止開始運(yùn)動(dòng),恰好能到達(dá)A.電子在兩板間做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B.A、B兩板間的距離為qUC.若電子在t=T8時(shí)刻進(jìn)入兩極板,它將時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng),時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最終打在BD.電子在兩板間的最大速度為q(多選)10.(2024秋?臺(tái)江區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,在足夠長(zhǎng)的光滑絕緣水平面上豎直固定一光滑絕緣、半徑為R的四分之一圓弧軌道BC,B為圓弧的最低點(diǎn),A點(diǎn)在圓弧左側(cè)的水平面上,且A、B間距為2R。整個(gè)裝置處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。一質(zhì)量為m,電荷量為mgE的帶正電小球從A點(diǎn)由靜止釋放,忽略空氣阻力,重力加速度大小為gA.小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小vBB.小球在圓弧BC上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能Ekmax=3mgR C.小球從離開圓弧軌道到落地過(guò)程中的最小速率vminD.小球落地點(diǎn)離圓弧軌道B點(diǎn)的距離x(多選)11.(2024?湖南模擬)2020年2月,中國(guó)科學(xué)家通過(guò)冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面S蛋白與人體細(xì)胞表面ACE2蛋白的結(jié)合過(guò)程,首次揭開了新冠病毒入侵人體的神秘面紗。電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關(guān)鍵部分,在電子顯微鏡中電子束相當(dāng)于光束,通過(guò)由電場(chǎng)或磁場(chǎng)構(gòu)成的電子透鏡實(shí)現(xiàn)會(huì)聚或發(fā)散作用,其中的一種電子透鏡的電場(chǎng)分布如圖所示,其中虛線為等勢(shì)面,相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等。一電子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),其軌跡如圖中實(shí)線所示,a、b、c是軌跡上的三點(diǎn),且b點(diǎn)的動(dòng)能大于a點(diǎn)的動(dòng)能,則下列說(shuō)法正確的是()A.電子經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)的速度大于經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)的速度 B.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì) C.a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 D.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能(多選)12.(2024秋?道里區(qū)校級(jí)期中)如圖,平面內(nèi)有豎直向下、大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng),OA與x軸間夾角θ=37°。質(zhì)量為m,帶電量為+q的粒子從y軸上的P點(diǎn),以某一未知速度v0沿x軸正向射出,運(yùn)動(dòng)t時(shí)間后,平面內(nèi)又加入另一勻強(qiáng)電場(chǎng)E。此后粒子沿垂直于OA的方向再經(jīng)時(shí)間t到達(dá)OA界面上的一點(diǎn),且到達(dá)該點(diǎn)時(shí)速度剛好為零。不計(jì)粒子重力,下面說(shuō)法正確的是(sin37°=0.6,cos37°=0.8)()A.粒子從P點(diǎn)射出的初速度v0B.后來(lái)所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=C.P點(diǎn)縱坐標(biāo)yPD.P點(diǎn)縱坐標(biāo)y三.填空題(共4小題)13.(2024秋?鼓樓區(qū)校級(jí)月考)噴霧器噴出質(zhì)量均為m,電量均為﹣q的油滴,并以v豎直進(jìn)入電容為C的電容器,板間距離d,上板接地,兩板剛開始不帶電,油滴落到下板上電量全被吸收,兩板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。問(wèn):(1)下板最多能吸收滴油滴。(2)某時(shí)刻4滴油滴形成豎直間距依次為h、2h、3h,它們依次進(jìn)入電容器的時(shí)間間隔為T,此時(shí)板上的油滴有滴。14.(2024秋?南開區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,讓一價(jià)氫離子(H+)和二價(jià)氦離子(He2+)的混合物從O點(diǎn)由靜止開始經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)加速,然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn),最后都從加速電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右側(cè)離開,圖中畫出了其中一種粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。則:(1)在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的是;(2)離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)兩種離子的側(cè)移量之比是。15.(2024春?黃浦區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,在豎直放置的光滑半圓弧形絕緣細(xì)管的圓心處放一點(diǎn)電荷,將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從圓弧管水平直徑的端點(diǎn)A由靜止釋放,當(dāng)小球沿細(xì)管下滑到最低點(diǎn)時(shí),對(duì)細(xì)管上壁的壓力恰好為32mg,則兩帶電體所帶電性(填“相同”、“相反”或“相同相反均可”),圓心處的電荷在圓弧管內(nèi)最低點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為。(重力加速度為16.(2024秋?普陀區(qū)校級(jí)月考)氫原子(原子核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子,核外有一個(gè)電子)的核外電子離核的距離是r,電子和質(zhì)子的電荷量大小均為e、電子質(zhì)量為m,則電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小為。周期是(靜電力常量為k)。四.解答題(共4小題)17.(2024秋?云陽(yáng)縣校級(jí)月考)如圖所示,由靜止開始被電場(chǎng)(加速電壓為U1)加速的帶電粒子(質(zhì)量m,電量q)平行于兩正對(duì)的平行金屬板且從兩板正中間射入,從右側(cè)射出,設(shè)在此過(guò)程中帶電粒子沒(méi)有碰到兩極板。若金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng),板間距離為d、兩板間電壓為U2(不計(jì)帶電粒子重力)。求:(1)粒子離開加速電場(chǎng)時(shí)速度的大小v1;(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)發(fā)生的偏移量y。18.(2024秋?鼓樓區(qū)校級(jí)月考)電子束光刻技術(shù)原理簡(jiǎn)化如圖甲所示,電子源發(fā)射的電子束經(jīng)過(guò)多級(jí)直線加速器后,進(jìn)入靜電轉(zhuǎn)向器,再通過(guò)偏移器后對(duì)晶圓上的光刻膠進(jìn)行曝光。多級(jí)直線加速器由n個(gè)橫截面積相同且共軸的金屬圓筒依次水平排列,各金屬圓筒依序接在交變電源的兩極A、B上,交變電源兩極間電勢(shì)差的變化規(guī)律如圖乙所示。序號(hào)為0的金屬圓板中央有一個(gè)點(diǎn)狀電子源,電子逸出的速度不計(jì),轉(zhuǎn)向器中有輻向電場(chǎng),電子從M點(diǎn)水平射入,沿著半徑為R的圓弧虛線(等勢(shì)線)運(yùn)動(dòng),并從N點(diǎn)豎直射出,沿著偏移器的中軸線進(jìn)入,軸線垂直晶圓上表面并過(guò)中心O點(diǎn),已知偏移器為長(zhǎng)、間距均為L(zhǎng)的平行金屬板,兩極板可加電壓,偏移器下端到芯片的距離為L(zhǎng),電子質(zhì)量為m、電荷量大小為e,交變電壓的絕對(duì)值為u,周期為T。電子通過(guò)圓筒間隙的時(shí)間不計(jì),不計(jì)電子重力及電子間的相互作用力,忽略相對(duì)論效應(yīng)、極板邊緣效應(yīng)等其他因素的影響。(1)若t=0時(shí)刻進(jìn)入圓筒間隙的電子能夠被加速,求此時(shí)A、B的電勢(shì)高低和經(jīng)過(guò)一次加速后電子的速度;(2)經(jīng)過(guò)8個(gè)圓筒后被導(dǎo)出的電子恰能沿圓弧虛線運(yùn)動(dòng),求第8個(gè)圓筒的長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)向器虛線處電場(chǎng)強(qiáng)度的大??;(3)第(2)問(wèn)中的電子能經(jīng)過(guò)偏移器,求偏移器間所加電壓的范圍;(4)若電子均勻進(jìn)入偏移器,要求電子均勻?qū)ΨQ打在光刻膠的x軸上O點(diǎn)兩側(cè),試定性畫出加在偏移器上掃描電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律(電子在偏移器運(yùn)動(dòng)時(shí),可認(rèn)為場(chǎng)強(qiáng)不變)。19.(2024秋?南安市校級(jí)月考)如圖所示,在沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一固定點(diǎn)O,用一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線把質(zhì)量為m、帶電量為﹣q的金屬小球懸掛在O點(diǎn)。小球靜止在B點(diǎn)時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ=37°?,F(xiàn)將小球拉至O點(diǎn)正下方的A點(diǎn),由靜止釋放,取cos37°=0.8,sin37°=0.6。求:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向?(2)小球通過(guò)B點(diǎn)時(shí)細(xì)線受到拉力的大?。浚?)通過(guò)計(jì)算判斷小球能否運(yùn)動(dòng)到水平位置C點(diǎn)。20.(2024秋?臺(tái)江區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,一絕緣細(xì)直桿AC固定在方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,直桿與電場(chǎng)線成45°角,桿長(zhǎng)l=322m。一套在直桿上的帶電小環(huán),由桿端A以某一速度勻速下滑,小環(huán)離開桿后恰好通過(guò)桿端C正下方P點(diǎn),C、P兩點(diǎn)相距h。已知環(huán)的質(zhì)量m=0.5kg,環(huán)與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=13,h=(1)判斷小球帶什么電和電場(chǎng)力F的大??;(2)小環(huán)從桿端A運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間;(3)小環(huán)運(yùn)動(dòng)到桿端A正下方時(shí)的動(dòng)能Ek。
2024-2025學(xué)年人教版(2019)高二(上)物理寒假作業(yè)(八)參考答案與試題解析題號(hào)12345678答案CACDDDBB一.選擇題(共8小題)1.(2024秋?西山區(qū)校級(jí)月考)質(zhì)量1kg的帶正電滑塊,輕輕放在傳送帶底端。傳送帶與水平方向夾角為θ=37°,與滑塊間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶以3m/s速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)?;瑝K受到沿斜面向上的4N恒定電場(chǎng)力作用,則1s內(nèi)()A.滑塊動(dòng)能增加4J B.滑塊機(jī)械能增加12J C.由于放上滑塊電機(jī)多消耗電能為12J D.滑塊因摩擦生熱而增加的內(nèi)能為8J【考點(diǎn)】從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題;傾斜傳送帶模型;常見(jiàn)力做功與相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化.【專題】定量思想;推理法;牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合專題;功能關(guān)系能量守恒定律;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;推理論證能力.【答案】C【分析】對(duì)滑塊受力分析,由牛頓第二定律求得滑塊的加速度,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得1s末滑塊的速度、位移、傳送帶的位移。根據(jù)動(dòng)能的表達(dá)式求解滑塊動(dòng)能;滑塊機(jī)械能增加量等于動(dòng)能與重力勢(shì)能增加量之和;由功能關(guān)系可知電機(jī)多消耗電能等于傳送帶克服摩擦力做的功;根據(jù)功能關(guān)系求得滑塊與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能,而滑塊增加的內(nèi)能要小于此內(nèi)能。【解答】解:A、對(duì)滑塊受力分析,由牛頓第二定律得:F電+μmgcosθ﹣mgsinθ=ma,解得滑塊的加速度為:a=2m/s2滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得1s末滑塊的速度為:v1=at=2×1m/s=2m/s位移為:x1=12a傳送帶位移為:x2=vt=3×1m/s=3m滑塊動(dòng)能為:Ek=1B、滑塊機(jī)械能增加量為:ΔE1=Ek+mgx1sinθ,解得:ΔE1=8J,故B錯(cuò)誤;C、由功能關(guān)系可知電機(jī)多消耗電能等于傳送帶克服摩擦力做的功,則電機(jī)多消耗電能為:ΔE2=μmgcosθx2,解得:ΔE2=12J,故C正確;D、滑塊與傳送帶間摩擦生熱為:Q=μmgcosθx相=μmg(x2﹣x1)cosθ,解得:Q=8J,而滑塊增加的內(nèi)能要小于8J,故D錯(cuò)誤。故選:C?!军c(diǎn)評(píng)】本題考查了傳送帶模型中涉及到的功能關(guān)系,能量守恒定律得應(yīng)用。掌握常見(jiàn)的力做功與相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化。2.(2024秋?長(zhǎng)安區(qū)校級(jí)月考)某帶電粒子轉(zhuǎn)向器的橫截面如圖所示,轉(zhuǎn)向器中有輻向電場(chǎng)。粒子從M點(diǎn)射入,沿著由半徑分別為R1和R2的圓弧平滑連接成的虛線(等勢(shì)線)運(yùn)動(dòng),并從虛線上的N點(diǎn)射出,虛線處電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為E1和E2,則R1、R2和E1、E2應(yīng)滿足()A.E1E2=RC.E1E2=【考點(diǎn)】帶電粒子在單個(gè)或多個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).【專題】定量思想;推理法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;推理論證能力.【答案】A【分析】粒子在等勢(shì)線上運(yùn)動(dòng),則粒子的速度大小不變,粒子受到的電場(chǎng)力提供向心力,結(jié)合牛頓第二定律完成分析。【解答】解:由轉(zhuǎn)向器中有輻向電場(chǎng)可知,粒子受到的電場(chǎng)力提供向心力,又因?yàn)榱W釉诘葎?shì)線上運(yùn)動(dòng),則粒子的速度大小保持不變,根據(jù)牛頓第二定律可得:qE1=mv2R1,故選:A。【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),分析出粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源即可完成分析,難度不大。3.(2024秋?歷城區(qū)校級(jí)月考)如圖所示為一勻強(qiáng)電場(chǎng),某帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力做的功為﹣3J,電場(chǎng)力做的功為2J。則下列說(shuō)法正確的是()A.粒子帶負(fù)電 B.粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)少2J C.粒子在A點(diǎn)的重力勢(shì)能比在B點(diǎn)少3J D.粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)少1J【考點(diǎn)】從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題;常見(jiàn)力做功與相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化;電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系.【專題】定量思想;推理法;功能關(guān)系能量守恒定律;電場(chǎng)力與電勢(shì)的性質(zhì)專題;理解能力.【答案】C【分析】帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功,可知電場(chǎng)力方向水平向右,根據(jù)電場(chǎng)力與電場(chǎng)方向的關(guān)系判斷粒子帶電性質(zhì);根據(jù)功能關(guān)系判斷粒子的電勢(shì)能與重力勢(shì)能的變化量;根據(jù)能量守恒定律可知粒子的機(jī)械能與電勢(shì)能的總和不變,電勢(shì)能與重力勢(shì)能的變化量判斷動(dòng)能的變化量?!窘獯稹拷猓篈、帶電粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功,可知電場(chǎng)力方向水平向右,與電場(chǎng)方向相同,則粒子帶正電,故A錯(cuò)誤;B、根據(jù)功能關(guān)系,電場(chǎng)力做正功為2J,則粒子的電勢(shì)能減少2J,即粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在B點(diǎn)多2J,故B錯(cuò)誤;C、根據(jù)功能關(guān)系,重力做的功為﹣3J,則粒子的重力勢(shì)能增加3J,即粒子在A點(diǎn)的重力勢(shì)能比在B點(diǎn)少3J,故C正確;D、由能量守恒定律可知粒子的機(jī)械能與電勢(shì)能的總和不變,粒子的電勢(shì)能減少2J,則機(jī)械能增加2J,因粒子的重力勢(shì)能增加3J,故動(dòng)能減少1J,即粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多1J,故D錯(cuò)誤。故選:C。【點(diǎn)評(píng)】本題考查了粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過(guò)程的功能關(guān)系,以及能量守恒定律的應(yīng)用。掌握常見(jiàn)的力做功與相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化。4.(2024秋?北碚區(qū)校級(jí)月考)圖甲所示兩水平金屬板間距為d,兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時(shí)刻,質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間,0~T3時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng),T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出。微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為g。關(guān)于微粒在0A.末速度大小為2vB.微粒帶正電 C.重力勢(shì)能減少了mgd D.微粒的電勢(shì)能增加了1【考點(diǎn)】帶電粒子在周期性變化的電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn).【專題】定量思想;推理法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;推理論證能力.【答案】D【分析】A、微粒在水平方向不受力,故水平方向速度不變;B、根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡判斷重力與電場(chǎng)力方向;C、分析豎直方向上的位移,進(jìn)而求出重力勢(shì)能;D、做功的兩個(gè)必要因素:作用在物體上的力和物體在力的方向上通過(guò)的距離,由此分析靜電力做功?!窘獯稹拷猓篈、0~T3時(shí)間內(nèi)微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng),即有mg=qE0,可知在T3~2T3時(shí)間內(nèi),微粒做平拋運(yùn)動(dòng),在2T3~T時(shí)間內(nèi),合力大小F=2qE0B、0~T3時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng),即有mg=qE0,重力與電場(chǎng)力方向不一致,可微粒帶負(fù)電,故C、微粒經(jīng)金屬板邊緣飛出,豎直方向上的位移大小為d2,所以重力勢(shì)能減少了12mgdD、在0~23T時(shí)間內(nèi),靜電力做功為零;在23T~T時(shí)間內(nèi),在豎直方向上根據(jù)對(duì)稱性可知此過(guò)程運(yùn)動(dòng)的位移為故選:D?!军c(diǎn)評(píng)】考查帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的理解和電場(chǎng)力做功,清楚做功的條件。5.(2024秋?海門區(qū)校級(jí)月考)某儀器兩極間的電場(chǎng)線分布如圖所示,一正電荷只在電場(chǎng)力作用下以某一初速度沿x方向運(yùn)動(dòng),從O到A運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,關(guān)于各點(diǎn)的電勢(shì)φ,電荷的動(dòng)能Ek隨位移x的變化圖線可能正確的是()A. B. C. D.【考點(diǎn)】從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題;φ﹣x圖像的理解與應(yīng)用;電場(chǎng)中的其他圖像問(wèn)題.【專題】定量思想;推理法;電場(chǎng)力與電勢(shì)的性質(zhì)專題;推理論證能力.【答案】D【分析】AB.電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,φ﹣x圖線的斜率大小表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,據(jù)此分析判斷;CD.由動(dòng)能定理列式,推斷Ek﹣x圖線的斜率大小的物理意義,結(jié)合前面分析,即可分析判斷。【解答】解:AB.電場(chǎng)線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱,由圖可知,從O到A電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減??;由于φ﹣x圖線的斜率大小表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,則從O到A,φ﹣x圖線的斜率大小應(yīng)先增大后減小,故AB錯(cuò)誤;CD.由圖可知,電荷從O到A運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電場(chǎng)力做正功,由動(dòng)能定理可知,電荷的動(dòng)能增加,電荷動(dòng)能的變化量等于電場(chǎng)力做的功,即:qEΔx=ΔEk,由此可知,Ek﹣x圖線的斜率大小為qE,因O到A電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小,則Ek﹣x圖線的斜率應(yīng)先增大后減小,故C錯(cuò)誤,D正確;故選:D?!军c(diǎn)評(píng)】本題主要考查從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題,解題時(shí)需注意功能關(guān)系、動(dòng)能定理、能量守恒、機(jī)械能守恒定律、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化等的綜合應(yīng)用。6.(2024秋?荔灣區(qū)校級(jí)月考)11H、12H、13H三個(gè)原子核,電荷均為e,質(zhì)量之比為1:2:3。如圖所示,它們以相同的初速度由P點(diǎn)平行極板射入勻強(qiáng)電場(chǎng),在下極板的落點(diǎn)為A.三個(gè)原子核在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等 B.11C.三個(gè)原子核剛到達(dá)下板時(shí)的動(dòng)能相等 D.落在A點(diǎn)的原子核是【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng).【專題】比較思想;合成分解法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;分析綜合能力.【答案】D【分析】三個(gè)原子核垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,都做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系;根據(jù)牛頓第二定律比較加速度大??;根據(jù)動(dòng)能定理分析三個(gè)原子核剛到達(dá)下板時(shí)的動(dòng)能關(guān)系;根據(jù)豎直位移公式分析運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系,結(jié)合x=v0t分析水平位移關(guān)系,確定落在A點(diǎn)的原子核?!窘獯稹拷猓篈、三個(gè)原子核垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,都做類平拋運(yùn)動(dòng),水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),又因?yàn)樗鼈円韵嗤某跛俣扔蒔點(diǎn)平行極板射入勻強(qiáng)電場(chǎng),根據(jù)t=xv0可知,水平位移越大,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng),則知三個(gè)原子核在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系為tA>tB>tCB、原子核在電場(chǎng)中的加速度為a=即原子核的加速度與它們的質(zhì)量成反比,則11H、12H、13H的加速度關(guān)系是a1>aC、對(duì)三個(gè)原子核,由動(dòng)能定理有eEy=解得E因?yàn)樗鼈冑|(zhì)量不同,初動(dòng)能不同,其他量相等,則三個(gè)原子核剛到達(dá)下板時(shí)的動(dòng)能不相等,故C錯(cuò)誤;D、因?yàn)槿齻€(gè)原子核在電場(chǎng)中的側(cè)位移相等,由y=解得t=可知,加速度越小,運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng),結(jié)合上述分析可知,13H的加速度最小,運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),水平位移最大,所以落在A點(diǎn)的原子核是故選:D?!军c(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵要掌握類平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理方法:運(yùn)動(dòng)的分解法,根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得到豎直分位移表達(dá)式,根據(jù)動(dòng)能定理得到原子核剛到達(dá)下板時(shí)的動(dòng)能表達(dá)式,再進(jìn)行分析。7.(2023秋?杜集區(qū)校級(jí)期末)如圖加速電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)所示,從熾熱的金屬絲飄出的電子(速度可視為零),經(jīng)加速電場(chǎng)加速后從兩極板中間垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下,下述四種情況中,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()A.僅增大加速電場(chǎng)的電壓 B.僅減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間的距離 C.僅減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓 D.僅減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板的長(zhǎng)度【考點(diǎn)】從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題;動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用.【專題】定量思想;合成分解法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;理解能力.【答案】B【分析】電子經(jīng)電場(chǎng)加速后,進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出電子離開電場(chǎng)時(shí)豎直方向分速度,表示出偏轉(zhuǎn)角正切值的表達(dá)式,從而判斷使偏轉(zhuǎn)角變大的方法。【解答】解:在加速電場(chǎng)中,根據(jù)動(dòng)能定理:eU1=12得:v=在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中由平拋規(guī)律可得:vy=at加速度為:a=運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:t=可得偏角的正切值為:tanθ=若使偏轉(zhuǎn)角變大即使tanθ變大,由上式看出可以增大偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U2,或減小加速電場(chǎng)的電壓U1,或增大偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板的長(zhǎng)度L,或減小偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間的距離d。故B正確,ACD錯(cuò)誤。故選:B?!军c(diǎn)評(píng)】本題是帶電粒子先加速后偏轉(zhuǎn)問(wèn)題,電場(chǎng)中加速根據(jù)動(dòng)能定理求解獲得的速度、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中類平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法是運(yùn)動(dòng)的分解和合成,常規(guī)問(wèn)題。8.(2023秋?龍崗區(qū)校級(jí)期末)在真空中的x軸上的原點(diǎn)處和x=6a處分別固定一個(gè)點(diǎn)電荷M、N,在x=2a處由靜止釋放一個(gè)正點(diǎn)電荷P,假設(shè)點(diǎn)電荷P只受電場(chǎng)力作用沿x軸方向運(yùn)動(dòng),得到點(diǎn)電荷P速度大小與其在x軸上的位置關(guān)系如圖所示(其中在x=4a處速度最大),則下列說(shuō)法正確的是()A.點(diǎn)電荷M、N一定為異種電荷 B.B點(diǎn)電荷M、N所帶電荷量的絕對(duì)值不相等 C.x=4a處的電場(chǎng)強(qiáng)度最大 D.點(diǎn)電荷P在x=4a處的電勢(shì)能最大【考點(diǎn)】從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題;電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力的關(guān)系和計(jì)算;電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系.【專題】定性思想;推理法;電場(chǎng)力與電勢(shì)的性質(zhì)專題;推理論證能力.【答案】B【分析】A.根據(jù)電荷的加減速運(yùn)動(dòng)情況,判斷兩電荷的電性;BC.根據(jù)速度最大的條件,列平衡方程,求解兩場(chǎng)源電荷電荷量的大小關(guān)系,判斷場(chǎng)強(qiáng)的大?。籇.根據(jù)能量守恒進(jìn)行分析判斷?!窘獯稹拷猓篈.正電荷P從2a處向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,只受電場(chǎng)力作用,由圖知,該過(guò)程正電荷P先加速后減速,則說(shuō)明點(diǎn)電荷M、N一定為同種電荷,故A錯(cuò)誤;BC.由圖知,電荷P在4a處速度達(dá)到最大值,說(shuō)明此位置電荷的合外力為0,則合場(chǎng)強(qiáng)為0,設(shè)P的電荷量大小為q,點(diǎn)電荷M、N的電荷量大小分別為QM、QN,根據(jù)平衡條件有:kQ解得:QM=4QN,故B正確,C錯(cuò)誤;D.由圖知,電荷P在4a處的速度最大,則此時(shí)電荷的動(dòng)能最大,根據(jù)能量守恒可知,點(diǎn)電荷P在x=4a處的電勢(shì)能最小,故D錯(cuò)誤;故選:B?!军c(diǎn)評(píng)】本題主要考查從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題,解題時(shí)需注意功能關(guān)系、動(dòng)能定理、能量守恒、機(jī)械能守恒定律、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的變化等的綜合應(yīng)用。二.多選題(共4小題)(多選)9.(2024秋?長(zhǎng)安區(qū)校級(jí)月考)如圖甲所示,在A、B兩極板間加上如圖乙所示的交變電壓。A板的電勢(shì)為0,一質(zhì)量為m、電荷量為q的電子在t=T4時(shí)刻進(jìn)入兩極板,僅在靜電力作用下,由靜止開始運(yùn)動(dòng),恰好能到達(dá)A.電子在兩板間做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B.A、B兩板間的距離為qUC.若電子在t=T8時(shí)刻進(jìn)入兩極板,它將時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng),時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng),最終打在BD.電子在兩板間的最大速度為q【考點(diǎn)】帶電粒子在周期性變化的電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng).【專題】定量思想;圖析法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;理解能力.【答案】BD【分析】A、交變電場(chǎng)中電荷受到的電場(chǎng)力方向會(huì)發(fā)生變化;B、根據(jù)電荷所受電場(chǎng)力求解其加速度,然后運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出距離;C、分析電荷在T8-TD、經(jīng)過(guò)T4【解答】解:A、電子在兩板間先向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),然后向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;B、電子在t=T4時(shí)刻由靜止釋放進(jìn)入兩極板運(yùn)動(dòng),由分析可知,電子先加速后減速,在t=34T時(shí)刻到達(dá)B板,設(shè)兩板的間距為d,加速度大小為d=qU0C、若電子在t=T8時(shí)刻進(jìn)入兩極板間,在T8-T2時(shí)間內(nèi)電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移x=12a(D、由題意可知,經(jīng)過(guò)T4時(shí)間電子速度最大,則最大速度為vm=故選:BD?!军c(diǎn)評(píng)】考查帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,根據(jù)電荷的受力分析其運(yùn)動(dòng)情況。(多選)10.(2024秋?臺(tái)江區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,在足夠長(zhǎng)的光滑絕緣水平面上豎直固定一光滑絕緣、半徑為R的四分之一圓弧軌道BC,B為圓弧的最低點(diǎn),A點(diǎn)在圓弧左側(cè)的水平面上,且A、B間距為2R。整個(gè)裝置處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。一質(zhì)量為m,電荷量為mgE的帶正電小球從A點(diǎn)由靜止釋放,忽略空氣阻力,重力加速度大小為gA.小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小vBB.小球在圓弧BC上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能Ekmax=3mgR C.小球從離開圓弧軌道到落地過(guò)程中的最小速率vminD.小球落地點(diǎn)離圓弧軌道B點(diǎn)的距離x【考點(diǎn)】帶電粒子(計(jì)重力)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng);動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用;帶電粒子(計(jì)重力)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng).【專題】定量思想;推理法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;推理論證能力.【答案】AC【分析】小球從A到B,根據(jù)動(dòng)能定理求小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大??;小球在圓弧BC上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,根據(jù)小球的受力特點(diǎn)找到等效最低點(diǎn),結(jié)合動(dòng)能定理求解動(dòng)能的最大值;小球從A到C,根據(jù)動(dòng)能定理求出小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小。小球從C點(diǎn)飛出后,將小球的運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律和分速度公式相結(jié)合求解小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度的大小?!窘獯稹緼.小球從出發(fā)至運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程,對(duì)小球由動(dòng)能定理得:Eq×得vB故A正確;B.小球在圓弧BC上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大動(dòng)能出現(xiàn)在圓弧BC的中點(diǎn)(此時(shí)速度方向與重力和電場(chǎng)力的合力方向垂直,重力和電場(chǎng)力的合力方向相當(dāng)于等效重力方向,速度有極大值),從出發(fā)到此處,由動(dòng)能定理有Eq(2R+Rsin45°)﹣mg(R﹣Rcos45°)=Ekmax得故B錯(cuò)誤;C.由運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知vB小球從離開圓弧軌道到落地過(guò)程中做類斜拋運(yùn)動(dòng),將vC沿合外力和垂直合外力的方向分解,兩個(gè)分速度大小均為2gR,在類斜拋運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)有最小速率,此時(shí)與合外力反向的分速度減小到vmin故C正確;D.由于小球在豎直方向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng),在水平方向上做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng),對(duì)小球在豎直方向以及水平方向由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有-h=x-則x=(6+2故D錯(cuò)誤。故選:AC?!军c(diǎn)評(píng)】本題主要考查帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),熟悉物體的受力分析,結(jié)合動(dòng)能定理解得物體的速度,運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法處理小球在電場(chǎng)和重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。(多選)11.(2024?湖南模擬)2020年2月,中國(guó)科學(xué)家通過(guò)冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面S蛋白與人體細(xì)胞表面ACE2蛋白的結(jié)合過(guò)程,首次揭開了新冠病毒入侵人體的神秘面紗。電子顯微鏡是冷凍電鏡中的關(guān)鍵部分,在電子顯微鏡中電子束相當(dāng)于光束,通過(guò)由電場(chǎng)或磁場(chǎng)構(gòu)成的電子透鏡實(shí)現(xiàn)會(huì)聚或發(fā)散作用,其中的一種電子透鏡的電場(chǎng)分布如圖所示,其中虛線為等勢(shì)面,相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等。一電子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),其軌跡如圖中實(shí)線所示,a、b、c是軌跡上的三點(diǎn),且b點(diǎn)的動(dòng)能大于a點(diǎn)的動(dòng)能,則下列說(shuō)法正確的是()A.電子經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)的速度大于經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)的速度 B.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì) C.a(chǎn)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度 D.電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能【考點(diǎn)】根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡判斷功與能的轉(zhuǎn)化情況;根據(jù)電場(chǎng)線的疏密判斷場(chǎng)強(qiáng)大??;通過(guò)電場(chǎng)線的方向判斷電勢(shì)的高低;等勢(shì)面及其與電場(chǎng)線的關(guān)系;帶電粒子的軌跡、受力、電性、電場(chǎng)方向的互判.【專題】比較思想;推理法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;推理論證能力.【答案】ACD【分析】根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)電子做功情況分析;電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,對(duì)負(fù)電荷來(lái)說(shuō),電勢(shì)越高,電勢(shì)能越??;等勢(shì)面的疏密程度也可以表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱;根據(jù)電勢(shì)能的大小比較電勢(shì)的高低?!窘獯稹拷猓篈.根據(jù)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知電子從a到b點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功,可知b點(diǎn)的動(dòng)能大于a點(diǎn)的動(dòng)能,故電子經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)的速度大于經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)的速度,故A正確;B.電子僅在電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn),動(dòng)能增大,電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小,負(fù)電荷在高電勢(shì)處電勢(shì)能反而小,故a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì),故B錯(cuò)誤;C、等勢(shì)面越密,電場(chǎng)強(qiáng)度越大,c點(diǎn)處等勢(shì)面比a點(diǎn)處等勢(shì)面密,故a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度小于c點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度,故C正確;D.相鄰等勢(shì)面間電勢(shì)差相等,則φc>φb>φa,負(fù)電荷在高電勢(shì)處電勢(shì)能反而小,故電子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能,故D正確。故選:ACD。【點(diǎn)評(píng)】能夠根據(jù)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡判斷出電場(chǎng)力對(duì)電子的做功情況是解題的關(guān)鍵,知道對(duì)電子來(lái)說(shuō),電勢(shì)越低,電勢(shì)能越大,可以用等勢(shì)線的疏密程度表示場(chǎng)強(qiáng)的大小。(多選)12.(2024秋?道里區(qū)校級(jí)期中)如圖,平面內(nèi)有豎直向下、大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng),OA與x軸間夾角θ=37°。質(zhì)量為m,帶電量為+q的粒子從y軸上的P點(diǎn),以某一未知速度v0沿x軸正向射出,運(yùn)動(dòng)t時(shí)間后,平面內(nèi)又加入另一勻強(qiáng)電場(chǎng)E。此后粒子沿垂直于OA的方向再經(jīng)時(shí)間t到達(dá)OA界面上的一點(diǎn),且到達(dá)該點(diǎn)時(shí)速度剛好為零。不計(jì)粒子重力,下面說(shuō)法正確的是(sin37°=0.6,cos37°=0.8)()A.粒子從P點(diǎn)射出的初速度v0B.后來(lái)所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=C.P點(diǎn)縱坐標(biāo)yPD.P點(diǎn)縱坐標(biāo)y【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng).【專題】定量思想;推理法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;分析綜合能力.【答案】BD【分析】粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程只受電場(chǎng)力作用,根據(jù)不同時(shí)間段的受力情況分析水平和豎直方向加速度情況,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可判斷速度以及位移,從而確定P點(diǎn)坐標(biāo)?!窘獯稹拷猓篈.粒子在第一個(gè)/末的速度方向垂直斜面,由類平拋運(yùn)動(dòng)加速度a=可得v0粒子從P點(diǎn)射出的初速度v0故A錯(cuò)誤;B.粒子在第二個(gè)內(nèi)加速度的豎直分量為ay方向豎直向上;水平方向的加速度ax方向水平向左;粒子受兩個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用,場(chǎng)強(qiáng)E產(chǎn)生的加速度方向豎直向下,大小為a,可得ExEy=2E0根據(jù)矢量的合成可得E=可得E=故B正確;CD.第一個(gè)時(shí)間內(nèi),粒子做類平拋運(yùn)動(dòng),在豎直方向的位移y1水平方向的位移x1=v0t在第二個(gè)時(shí)間內(nèi),粒子做勻減速運(yùn)動(dòng),豎直方向的平均速度為12a,水平方向的平均速度為1y2水平方向的位移x2且有x2那么,粒子豎直位移y1+y2=2y2水平位移x1+x2=3x2所以,P點(diǎn)與x軸的距離yP又v0所以P點(diǎn)縱坐標(biāo)yP故C錯(cuò)誤,D正確。故選:BD?!军c(diǎn)評(píng)】本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),要求學(xué)生結(jié)合牛頓第二定律以及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行分析求解,難度適中。三.填空題(共4小題)13.(2024秋?鼓樓區(qū)校級(jí)月考)噴霧器噴出質(zhì)量均為m,電量均為﹣q的油滴,并以v豎直進(jìn)入電容為C的電容器,板間距離d,上板接地,兩板剛開始不帶電,油滴落到下板上電量全被吸收,兩板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。問(wèn):(1)下板最多能吸收2mgCd+(2)某時(shí)刻4滴油滴形成豎直間距依次為h、2h、3h,它們依次進(jìn)入電容器的時(shí)間間隔為T,此時(shí)板上的油滴有m2gCd【考點(diǎn)】帶電粒子在恒定的電場(chǎng)中做加速(或減速)運(yùn)動(dòng);自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用.【專題】定量思想;推理法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;推理論證能力.【答案】(1)2mgCd+mCv【分析】(1)第N+1個(gè)油滴達(dá)到下極板的速度為0,根據(jù)動(dòng)能定理求解。(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出第2滴、第3滴的速度,根據(jù)加速度的定義式結(jié)合逐差法求解T,再根據(jù)牛頓第二定律求解?!窘獯稹拷猓海?)設(shè)下極板最多接受到N個(gè)油滴,第N+1個(gè)油滴達(dá)到下極板的速度為0,根據(jù)動(dòng)能定理可得:mgd﹣qUm=0-其中Um=解得:N=(2)設(shè)從上到下的順序依次為1、2、3、4,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得:第2滴的速度為:v2=第3滴的速度為:v3=根據(jù)加速度的定義式可得:a=根據(jù)牛頓第二定律可得:mg-qU而U′=解得:N′=故答案為:(1)2mgCd+mCv【點(diǎn)評(píng)】有關(guān)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),可以從兩條線索展開:其一,力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。根據(jù)帶電粒子受力情況,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度和位移等;其二,功和能的關(guān)系。根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功,引起帶電粒子的能量發(fā)生變化,利用動(dòng)能定理進(jìn)行解答。14.(2024秋?南開區(qū)校級(jí)期中)如圖所示,讓一價(jià)氫離子(H+)和二價(jià)氦離子(He2+)的混合物從O點(diǎn)由靜止開始經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)加速,然后在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)里偏轉(zhuǎn),最后都從加速電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)右側(cè)離開,圖中畫出了其中一種粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。則:(1)在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的是二價(jià)氦離子;(2)離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)兩種離子的側(cè)移量之比是1:1?!究键c(diǎn)】帶電粒子先后經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).【專題】定量思想;推理法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;推理論證能力.【答案】(1)二價(jià)氦離子;(2)1:1?!痉治觥浚?)根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算即可;(2)根據(jù)動(dòng)能定理得到離子離開加速電場(chǎng)時(shí)的速度,然后根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得到離開電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量表達(dá)式,然后比較即可。【解答】解:(1)設(shè)一價(jià)氫離子的電荷量為q,一價(jià)氫離子的質(zhì)量為m,離子在加速電場(chǎng)中的加速度為a,加速電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E,根據(jù)牛頓第二定律有qE=ma設(shè)加速電場(chǎng)中兩板間的距離為d,離子在加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,則有d=解得t=根據(jù)化學(xué)知識(shí)知二價(jià)氦離子的電荷量為2q,質(zhì)量為4m,所以二價(jià)氦離子在加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t'=2×4md2qE=(2)設(shè)一價(jià)氫離子離開加速電場(chǎng)的速度為v,加速電場(chǎng)的電壓為U,根據(jù)動(dòng)能定理有qU=設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓為U',偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板間的距離為d',則一價(jià)氫離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的加速度為a=設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的寬度為L(zhǎng),則一價(jià)氫離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1一價(jià)氫離子的側(cè)移量為y=聯(lián)立解得y=U'L2故答案為:(1)二價(jià)氦離子;(2)1:1。【點(diǎn)評(píng)】知道二價(jià)氦離子與一價(jià)氫離子的質(zhì)量關(guān)系和帶電荷量關(guān)系是解題的關(guān)鍵,要熟練掌握平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中的應(yīng)用。15.(2024春?黃浦區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,在豎直放置的光滑半圓弧形絕緣細(xì)管的圓心處放一點(diǎn)電荷,將質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球從圓弧管水平直徑的端點(diǎn)A由靜止釋放,當(dāng)小球沿細(xì)管下滑到最低點(diǎn)時(shí),對(duì)細(xì)管上壁的壓力恰好為32mg,則兩帶電體所帶電性相反(填“相同”、“相反”或“相同相反均可”),圓心處的電荷在圓弧管內(nèi)最低點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為9mg2【考點(diǎn)】從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題.【專題】定量思想;推理法;分析綜合能力.【答案】相反,9mg【分析】根據(jù)小球?qū)?xì)管上壁有壓力,故兩電荷之間為引力,判斷出圓心處的電荷的電性;小球沿細(xì)管下滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中,電場(chǎng)力不做功,只有重力做功,由動(dòng)能定理求出小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)速度.經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí),由重力、電場(chǎng)力和軌道的彈力的合力提供小球的向心力,由牛頓第二定律求出電場(chǎng)力,再求解場(chǎng)強(qiáng)大小?!窘獯稹拷猓河蓤D可知,小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力不做功,則小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)時(shí),根據(jù)動(dòng)能定理mgr=當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),受力分析,小球的向心力為Fn解得Fn=2mg取豎直向上為正方向,則Fn解得F電所以電場(chǎng)力方向豎直向上,即兩帶電體為庫(kù)侖引力,所以兩帶電體所帶電性相反;圓心處的電荷在圓弧管內(nèi)最低點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E=故答案為:相反,9mg【點(diǎn)評(píng)】本題動(dòng)能定理與向心力知識(shí)的綜合應(yīng)用,是常見(jiàn)的題型,基礎(chǔ)題,要注意電場(chǎng)力與速度方向始終垂直,對(duì)小球不做功的特點(diǎn)。16.(2024秋?普陀區(qū)校級(jí)月考)氫原子(原子核內(nèi)有一個(gè)質(zhì)子,核外有一個(gè)電子)的核外電子離核的距離是r,電子和質(zhì)子的電荷量大小均為e、電子質(zhì)量為m,則電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小為ke2r2。周期是2【考點(diǎn)】帶電粒子在單個(gè)或多個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng);牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問(wèn)題.【專題】定量思想;推理法;電荷守恒定律與庫(kù)侖定律專題;推理論證能力.【答案】ke2r【分析】由庫(kù)侖定律公式,代入電子、質(zhì)子的電荷量、以及間距,即可計(jì)算庫(kù)侖力,由庫(kù)侖力恰好提供向心力,即知道向心力的值;由庫(kù)侖力提供向心力,可列庫(kù)侖力和向心力的關(guān)系式,從而計(jì)算周期?!窘獯稹拷猓河蓭?kù)侖定律可知,質(zhì)子對(duì)電子的庫(kù)侖力為:F=由庫(kù)侖力提供向心力可知:ke2r故答案為:ke2r【點(diǎn)評(píng)】本題考查庫(kù)侖定律的理解,注意原子核內(nèi)只有一個(gè)質(zhì)子,其帶電量與電子的電荷量大小相等。四.解答題(共4小題)17.(2024秋?云陽(yáng)縣校級(jí)月考)如圖所示,由靜止開始被電場(chǎng)(加速電壓為U1)加速的帶電粒子(質(zhì)量m,電量q)平行于兩正對(duì)的平行金屬板且從兩板正中間射入,從右側(cè)射出,設(shè)在此過(guò)程中帶電粒子沒(méi)有碰到兩極板。若金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng),板間距離為d、兩板間電壓為U2(不計(jì)帶電粒子重力)。求:(1)粒子離開加速電場(chǎng)時(shí)速度的大小v1;(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)發(fā)生的偏移量y。【考點(diǎn)】帶電粒子先后經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng).【專題】定量思想;方程法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;推理論證能力.【答案】(1)粒子離開加速電場(chǎng)時(shí)速度的大小為2q(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)發(fā)生的偏移量為U2【分析】(1)在加速電場(chǎng)中,根據(jù)動(dòng)能定理列方程進(jìn)行解答;(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、牛頓第二定律進(jìn)行解答。【解答】解:(1)在加速電場(chǎng)中,根據(jù)動(dòng)能定理可得:qU1=1解得:v1=2(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得:y=12at2,根據(jù)牛頓第二定律可得:a=聯(lián)立解得:y=U答:(1)粒子離開加速電場(chǎng)時(shí)速度的大小為2q(2)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)發(fā)生的偏移量為U2【點(diǎn)評(píng)】有關(guān)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),可以從兩條線索展開:其一,力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。根據(jù)帶電粒子受力情況,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度和位移等;其二,功和能的關(guān)系。根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功,引起帶電粒子的能量發(fā)生變化,利用動(dòng)能定理進(jìn)行解答。18.(2024秋?鼓樓區(qū)校級(jí)月考)電子束光刻技術(shù)原理簡(jiǎn)化如圖甲所示,電子源發(fā)射的電子束經(jīng)過(guò)多級(jí)直線加速器后,進(jìn)入靜電轉(zhuǎn)向器,再通過(guò)偏移器后對(duì)晶圓上的光刻膠進(jìn)行曝光。多級(jí)直線加速器由n個(gè)橫截面積相同且共軸的金屬圓筒依次水平排列,各金屬圓筒依序接在交變電源的兩極A、B上,交變電源兩極間電勢(shì)差的變化規(guī)律如圖乙所示。序號(hào)為0的金屬圓板中央有一個(gè)點(diǎn)狀電子源,電子逸出的速度不計(jì),轉(zhuǎn)向器中有輻向電場(chǎng),電子從M點(diǎn)水平射入,沿著半徑為R的圓弧虛線(等勢(shì)線)運(yùn)動(dòng),并從N點(diǎn)豎直射出,沿著偏移器的中軸線進(jìn)入,軸線垂直晶圓上表面并過(guò)中心O點(diǎn),已知偏移器為長(zhǎng)、間距均為L(zhǎng)的平行金屬板,兩極板可加電壓,偏移器下端到芯片的距離為L(zhǎng),電子質(zhì)量為m、電荷量大小為e,交變電壓的絕對(duì)值為u,周期為T。電子通過(guò)圓筒間隙的時(shí)間不計(jì),不計(jì)電子重力及電子間的相互作用力,忽略相對(duì)論效應(yīng)、極板邊緣效應(yīng)等其他因素的影響。(1)若t=0時(shí)刻進(jìn)入圓筒間隙的電子能夠被加速,求此時(shí)A、B的電勢(shì)高低和經(jīng)過(guò)一次加速后電子的速度;(2)經(jīng)過(guò)8個(gè)圓筒后被導(dǎo)出的電子恰能沿圓弧虛線運(yùn)動(dòng),求第8個(gè)圓筒的長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)向器虛線處電場(chǎng)強(qiáng)度的大??;(3)第(2)問(wèn)中的電子能經(jīng)過(guò)偏移器,求偏移器間所加電壓的范圍;(4)若電子均勻進(jìn)入偏移器,要求電子均勻?qū)ΨQ打在光刻膠的x軸上O點(diǎn)兩側(cè),試定性畫出加在偏移器上掃描電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律(電子在偏移器運(yùn)動(dòng)時(shí),可認(rèn)為場(chǎng)強(qiáng)不變)?!究键c(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng);帶電粒子在周期性變化的電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng).【專題】計(jì)算題;學(xué)科綜合題;定量思想;合成分解法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;分析綜合能力.【答案】(1)此時(shí)B的電勢(shì)高,經(jīng)過(guò)一次加速后電子的速度為2eu(2)第8個(gè)圓筒的長(zhǎng)度為2Teum(3)偏移器間所加電壓的范圍為﹣16u<u偏<16u;(4)加在偏移器上掃描電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律為【分析】(1)根據(jù)動(dòng)能定理判斷電子的速度;(2)根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式和動(dòng)能定理求第8個(gè)圓筒的長(zhǎng)度,再根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)求電場(chǎng)強(qiáng)度;(3)根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求偏移器間所加電壓的范圍;(4)根據(jù)圖像滿足的特征分析。【解答】解:(1)若t=0時(shí)刻進(jìn)入圓筒間隙的電子能夠被加速,說(shuō)明A點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)小于B點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì),故B點(diǎn)電勢(shì)高。電子在加速過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理,有eu=得v1(2)根據(jù)題意,電子在圓筒中做勻速直線運(yùn)動(dòng),有l(wèi)8電子經(jīng)過(guò)8次加速后,有8eu所以l8電子在轉(zhuǎn)向器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有eE=得E=(3)電子在偏移器中做類平拋運(yùn)動(dòng),有L=v8tL2a=可以得到um=16u故所加電壓的范圍為﹣16u<u偏<16u。(4)要求圖像滿足如下特征:①u偏隨時(shí)間t線性關(guān)系②u偏隨時(shí)間t周期性關(guān)系③u偏隨時(shí)間t有正負(fù)變化,且正負(fù)最大值相等只要畫出任意一種即可,其它滿足要求的也可以。答:(1)此時(shí)B的電勢(shì)高,經(jīng)過(guò)一次加速后電子的速度為2eu(2)第8個(gè)圓筒的長(zhǎng)度為2Teum(3)偏移器間所加電壓的范圍為﹣16u<u偏<16u;(4)加在偏移器上掃描電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律為【點(diǎn)評(píng)】本題考查粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,學(xué)生應(yīng)熟練對(duì)動(dòng)能定理、勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移—時(shí)間公式的運(yùn)用,是一道中等難度題。19.(2024秋?南安市校級(jí)月考)如圖所示,在沿水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一固定點(diǎn)O,用一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)的絕緣細(xì)線把質(zhì)量為m、帶電量為﹣q的金屬小球懸掛在O點(diǎn)。小球靜止在B點(diǎn)時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為θ=37°。現(xiàn)將小球拉至O點(diǎn)正下方的A點(diǎn),由靜止釋放,取cos37°=0.8,sin37°=0.6。求:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向?(2)小球通過(guò)B點(diǎn)時(shí)細(xì)線受到拉力的大小?(3)通過(guò)計(jì)算判斷小球能否運(yùn)動(dòng)到水平位置C點(diǎn)。【考點(diǎn)】帶電粒子(計(jì)重力)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng);牛頓第三定律的理解與應(yīng)用;帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的受力平衡.【專題】定量思想;方程法;帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題;推理論證能力.【答案】(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為3mg(2)小球通過(guò)B點(diǎn)時(shí)細(xì)線受到拉力為74(3)通過(guò)計(jì)算,小球無(wú)法運(yùn)動(dòng)到水平位置C點(diǎn)?!痉治觥浚?)小球受到電場(chǎng)力、重力、拉力的作用,三者平衡;(2)根據(jù)動(dòng)能定理和向心力公式,分析繩子拉力;(3)根據(jù)動(dòng)能定理關(guān)系式分析?!窘獯稹拷猓海?)小球靜止在B點(diǎn),處于平衡狀態(tài),對(duì)小球受力分析,得tanθ=Eqmg(2)EqLsinθ-mgL(1-cosθ)=1(3)假設(shè)小球能擺到的最大角度為α,有EqLsinα=mgL(1﹣cosα),得34sinα=1-cosα,又sin2α+cos2α=1,解得sinα=2425答:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為3mg(2)小球通過(guò)B點(diǎn)時(shí)細(xì)線受到拉力為74(3)通過(guò)計(jì)算,小球無(wú)法運(yùn)動(dòng)到水平位置C點(diǎn)?!军c(diǎn)評(píng)】本題主要考查了平衡條件、動(dòng)能定理及向心力公式的直接應(yīng)用,難度不大。20.(2024秋?臺(tái)江區(qū)校級(jí)月考)如圖所示,一絕緣細(xì)直桿AC固定在方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,直桿與電場(chǎng)線成45°角,桿長(zhǎng)l=322m。一套在直桿上的帶電小環(huán),由桿端A以某一速度勻速下滑,小環(huán)離開桿后恰好通過(guò)桿端C正下方P點(diǎn),C、P兩點(diǎn)相距h。已知環(huán)的質(zhì)量m=0.5kg,環(huán)與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=13,h(1)判斷小球帶什么電和電場(chǎng)力F的大??;(2)小環(huán)從桿端A運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間;(3)小環(huán)運(yùn)動(dòng)到桿端A正下方時(shí)的動(dòng)能Ek?!究键c(diǎn)】帶電粒子(計(jì)重力)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng);用動(dòng)能的定義式計(jì)算物體的動(dòng)能.【專題】定量思想;推理法;電場(chǎng)力與電勢(shì)的性質(zhì)專題;推理論證能力.【答案】(1)小球帶負(fù)電,電場(chǎng)力F的大小為2.5N;(2)小環(huán)從桿端A運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間為1.9s;(3)小環(huán)運(yùn)動(dòng)到桿端A正下方時(shí)的動(dòng)能Ek為34.25J。【分析】(1)如果電場(chǎng)力向左,小環(huán)不可能落到P,所以電場(chǎng)力向右,小環(huán)帶負(fù)電,小環(huán)從A到C的過(guò)程中勻速下滑,對(duì)小環(huán)受力分析可得電場(chǎng)力大小。(2)小環(huán)從A到C的過(guò)程中勻速下滑,對(duì)小環(huán)進(jìn)行受力分析,結(jié)合摩擦力的公式以及C到P的這個(gè)過(guò)程中水平方向運(yùn)用牛頓第二定律,豎直方向借助運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式,求解時(shí)間,即A到P的時(shí)間。(3)小環(huán)從C到A正下方的過(guò)程中,在水平方向,運(yùn)用速度—時(shí)間關(guān)系,豎直方向,運(yùn)用速度—時(shí)間關(guān)系,求解出水平方向的速度和豎直方向的速度,進(jìn)而求解出到桿端A正下方時(shí)的動(dòng)能?!窘獯稹浚?)由題意知,小環(huán)受到的電場(chǎng)力水平向右,與電場(chǎng)方向相反,則小環(huán)帶負(fù)電;小環(huán)從A到C的過(guò)程中勻速下滑,對(duì)小環(huán)受力分析可得mgsin45°=Fcos45°+fFN=mgcos45°+Fsin45°又f=μFN聯(lián)立解得F=2.5N(2)小環(huán)從C到P的過(guò)程中,在水平方向有ax=F豎直方向有h=聯(lián)立解得t1=0.4s,v0=則小環(huán)從A運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間為t=解得t=1.9s(3)小環(huán)從C到A正下方的過(guò)程中,在水平方向有vx=v0cos45°﹣axt2-lcos豎直方向有vy=v0sin45°+gt2聯(lián)立解得vx=﹣4m/s,vy=11m/s,t2=1sEk代入數(shù)據(jù)解得Ek=34.25J答:(1)小球帶負(fù)電,電場(chǎng)力F的大小為2.5N;(2)小環(huán)從桿端A運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間為1.9s;(3)小環(huán)運(yùn)動(dòng)到桿端A正下方時(shí)的動(dòng)能Ek為34.25J?!军c(diǎn)評(píng)】本題考查帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)綜合,學(xué)生需運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)的公式綜合求解。
考點(diǎn)卡片1.自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】1.定義:物體只在重力作用下從靜止開始豎直下落的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng).2.公式:v=gt;h=12gt2;v2=3.運(yùn)動(dòng)性質(zhì):自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).4.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件:①只受重力而不受其他任何力,包括空氣阻力;②從靜止開始下落.重力加速度g:①方向:總是豎直向下的;②大?。篻=9.8m/s2,粗略計(jì)算可取g=10m/s2;③在地球上不同的地方,g的大小不同.g隨緯度的增加而增大(赤道g最小,兩極g最大),g隨高度的增加而減?。久}方向】自由落體運(yùn)動(dòng)是常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng),可以看作是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特例,高考命題常以新情境來(lái)考查,而且經(jīng)常與其他知識(shí)綜合出題.單獨(dú)考查的題型一般為選擇題或計(jì)算題,綜合其它知識(shí)考查的一般為計(jì)算題,難度一般中等或偏易.例1:關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是()A.在空氣中不考慮空氣阻力的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)B.物體做自由運(yùn)動(dòng)時(shí)不受任何外力的作用C.質(zhì)量大的物體,受到的重力大,落到地面時(shí)的速度也大D.自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)分析:自由落體運(yùn)動(dòng)是指物體僅在重力的作用下由靜止開始下落加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),加速度g與質(zhì)量無(wú)關(guān).解答:A、自由落體運(yùn)動(dòng)是指物體僅在重力的作用下由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;B、物體做自由運(yùn)動(dòng)時(shí)只受重力,故B錯(cuò)誤;C、根據(jù)v=gt可知,落到地面時(shí)的速度與質(zhì)量無(wú)關(guān),故C錯(cuò)誤;D、自由落體運(yùn)動(dòng)是指物體僅在重力的作用下由靜止開始下落加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),故D正確.故選:D.點(diǎn)評(píng):把握自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律,理解重力加速度g的變化規(guī)律即可順利解決此類題目.例2:一個(gè)小石子從離地某一高度處由靜止自由落下,某攝影愛(ài)好者恰好拍到了它下落的一段軌跡AB.該愛(ài)好者用直尺量出軌跡的實(shí)際長(zhǎng)度,如圖所示.已知曝光時(shí)間為11000s,則小石子出發(fā)點(diǎn)離AA.6.5cmB.10mC.20mD.45m分析:根據(jù)照片上痕跡的長(zhǎng)度,可以知道在曝光時(shí)間內(nèi)物體下落的距離,由此可以估算出AB段的平均速度的大小,在利用自由落體運(yùn)動(dòng)的公式可以求得下落的距離.解答:由圖可知AB的長(zhǎng)度為2cm,即0.02m,曝光時(shí)間為11000s,所以AB段的平均速度的大小為v=x由自由落體的速度位移的關(guān)系式v2=2gh可得,h=v22g故選:C.點(diǎn)評(píng):由于AB的運(yùn)動(dòng)時(shí)間很短,我們可以用AB段的平均速度來(lái)代替A點(diǎn)的瞬時(shí)速度,由此再來(lái)計(jì)算下降的高度就很容易了,通過(guò)本題一定要掌握這種近似的方法.【解題思路點(diǎn)撥】1.自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以,勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式也適用于自由落體運(yùn)動(dòng).2.該知識(shí)點(diǎn)的3個(gè)探究結(jié)論:(1)物體下落快慢不是由輕重來(lái)決定的,是存在空氣阻力的原因.(2)物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng).“自由”的含義是物體只受重力作用、且初速度為零.(3)不同物體從同一高度做自由落體運(yùn)動(dòng),它們的運(yùn)動(dòng)情況是相同的.2.牛頓第三定律的理解與應(yīng)用【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】1.內(nèi)容:兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上.2.作用力與反作用力的“四同”和“三不同”:四同大小相同三不同方向不同【命題方向】題型一:牛頓第三定律的理解和應(yīng)用例子:關(guān)于作用力與反作用力,下列說(shuō)法正確的是()A.作用力與反作用力的合力為零B.先有作用力,然后才產(chǎn)生反作用力C.作用力與反作用力大小相等、方向相反D.作用力與反作用力作用在同一個(gè)物體上分析:由牛頓第三定律可知,作用力與反作用力大小相等,方向相反,作用在同一條直線上,作用在兩個(gè)物體上,力的性質(zhì)相同,它們同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失.解答:A、作用力與反作用力,作用在兩個(gè)物體上,效果不能抵消,合力不為零,故A錯(cuò)誤.B、作用力與反作用力,它們同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失,故B錯(cuò)誤.C、作用力與反作用力大小相等、方向相反,作用在兩個(gè)物體上,故C正確.D、作用力與反作用力,作用在兩個(gè)物體上,故D錯(cuò)誤.故選:C.點(diǎn)評(píng):考查牛頓第三定律及其理解.理解牛頓第三定律與平衡力的區(qū)別.【解題方法點(diǎn)撥】應(yīng)用牛頓第三定律分析問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)(1)不要憑日常觀察的直覺(jué)印象隨便下結(jié)論,分析問(wèn)題需嚴(yán)格依據(jù)科學(xué)理論.(2)理解應(yīng)用牛頓第三定律時(shí),一定抓住“總是”二字,即作用力與反作用力的這種關(guān)系與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).(3)與平衡力區(qū)別應(yīng)抓住作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)物體上.3.傾斜傳送帶模型【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】1.傳送帶問(wèn)題利用傳送帶運(yùn)送物體,涉及摩擦力的判斷、物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用問(wèn)題。2.分類傳送帶問(wèn)題包括水平傳送帶和傾斜傳送帶兩類問(wèn)題。3.常見(jiàn)情況分析(條件說(shuō)明:傳送帶以速度v勻速運(yùn)行,v0為物體進(jìn)人傳送帶的初速度)【命題方向】如圖所示,傳送帶與水平地面的夾角為θ=37°,AB的長(zhǎng)度為64m,傳送帶以20m/s的速度沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),在傳送帶上端A點(diǎn)無(wú)初速度地放上一個(gè)質(zhì)量為8kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn)),它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,求物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)分析:物體放在傳送帶上后,開始階段,傳送帶的速度大于物體的速度,傳送帶給物體沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力,物體由靜止開始勻加速下滑,根據(jù)牛頓第二定律求出加速度,然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)速度—時(shí)間公式求出勻加速至物體與傳送帶共速的時(shí)間。當(dāng)物體速度達(dá)到傳送帶速度時(shí),判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),再求解運(yùn)動(dòng)時(shí)間。解答:物體放上傳送帶后,受到沿斜面向下的滑動(dòng)摩擦力,設(shè)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a1,直至與傳送帶速度相等。設(shè)這一過(guò)程所需的時(shí)間為t1,物體下滑的位移為x1,則由牛頓第二定律,有:mgsin37°+μmgcos37°=ma1可得a1=g(sin37°+μcos37°)=10×(0.6+0.5×0.8)m/s2=10m/s2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,有:v=a1t1解得:t1=va1則x1=12a1t12=12×10×物體與傳送帶達(dá)到共同速度時(shí),因?yàn)閙gsinθ>μmgcosθ,物體將繼續(xù)勻加速下滑,設(shè)再經(jīng)t2時(shí)間物體滑至B端,加速度為a2,則mgsinθ﹣μmgcosθ=ma2可得a2=2m/s2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有LAB﹣x1=vt2+解得:t2=2s故物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的總時(shí)間為t=t1+t2=2s+2s=4s答:物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的總時(shí)間為4s。點(diǎn)評(píng):解決本題的關(guān)鍵要正確分析物體的受力情況,來(lái)判斷其運(yùn)動(dòng)情況,要注意滑動(dòng)摩擦力方向與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反?!窘忸}思路點(diǎn)撥】明確傳送帶的類型,對(duì)物塊做好受力分析,應(yīng)用牛頓第二定律進(jìn)行解答。需要綜合運(yùn)用力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及牛頓運(yùn)動(dòng)定律的相關(guān)內(nèi)容。4.牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問(wèn)題【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程符合牛頓第二定律,表達(dá)式Fn=man=mω2r=mv2r=【命題方向】我國(guó)著名體操運(yùn)動(dòng)員童飛,首次在單杠項(xiàng)目中完成了“單臂大回環(huán)”:用一只手抓住單杠,以單杠為軸做豎直面上的圓周運(yùn)動(dòng).假設(shè)童飛的質(zhì)量為55kg,為完成這一動(dòng)作,童飛在通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的向心加速度至少是4g,那么在完成“單臂大回環(huán)”的過(guò)程中,童飛的單臂至少要能夠承受多大的力.分析:運(yùn)動(dòng)員在最低點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài),由單杠對(duì)人拉力與重力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律求解.解答:運(yùn)動(dòng)員在最低點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài),設(shè)運(yùn)動(dòng)員手臂的拉力為F,由牛頓第二定律可得:F心=ma心則得:F心=2200N又F心=F﹣mg得:F=F心+mg=2200+55×10=2750N答:童飛的單臂至少要能夠承受2750N的力.點(diǎn)評(píng):解答本題的關(guān)鍵是分析向心力的來(lái)源,建立模型,運(yùn)用牛頓第二定律求解.【解題思路點(diǎn)撥】圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題分析(1)向心力的確定①確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道所在的平面及圓心的位置.②分析物體的受力情況,找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力,該力就是向心力.(2)向心力的來(lái)源向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、彈力、摩擦力等各種力,也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加向心力.(3)解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題步驟①審清題意,確定研究對(duì)象;②分析物體的運(yùn)動(dòng)情況,即物體的線速度、角速度、周期、軌道平面、圓心、半徑等;③分析物體的受力情況,畫出受力示意圖,確定向心力的來(lái)源;④根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及向心力公式列方程.5.用動(dòng)能的定義式計(jì)算物體的動(dòng)能【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】1.動(dòng)能的定義式為:Ek=12.計(jì)算時(shí)要注意,只有質(zhì)量的單位是kg,速度的單位是m/s時(shí),動(dòng)能的單位才是J?!久}方向】在上海火車站,一列裝有300噸救援物資的火車以72km/h的速度離開車站,此時(shí)這列火車的動(dòng)能為J.分析:將速度單位換算,由動(dòng)能的公式可直接求出動(dòng)能.解答:火車的速度v=72km/h=20m/s;質(zhì)量m=300000kg;故動(dòng)能為:EK=12mv2=12×3×105×202=6故答案為:6×107.點(diǎn)評(píng):本題考查動(dòng)能的公式,較為簡(jiǎn)單,但要注意質(zhì)量與速度均取國(guó)際單位制時(shí)火車的動(dòng)能單位才為J.【解題思路點(diǎn)撥】計(jì)算物體動(dòng)能的一般步驟為:①對(duì)質(zhì)量和速度進(jìn)行單位換算,需要換算成國(guó)際單位制表示的的單位。②運(yùn)用公式Ek=16.動(dòng)能定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】1.動(dòng)能定理的內(nèi)容:合外力做的功等于動(dòng)能的變化量。2.表達(dá)式:W合=ΔEk=Ek末﹣Ek初3.本考點(diǎn)針對(duì)簡(jiǎn)單情況下用動(dòng)能定理來(lái)解題的情況?!久}方向】如圖所示,質(zhì)量m=10kg的物體放在水平地面上,物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g=10m/s2,今用F=50N的水平恒力作用于物體上,使物體由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),作用時(shí)間t=6s后撤去F,求:(1)物體在前6s運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中的加速度;(2)物體在前6s運(yùn)動(dòng)的位移(3)物體從開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過(guò)程中克服摩擦力所做的功。分析:(1)對(duì)物體受力分析知,物體做勻加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律就可求出加速度;(2)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式即可求得位移的大?。唬?)對(duì)全程用動(dòng)能定理,可以求得摩擦力的功。解答:(1)對(duì)物體受力分析,由牛頓第二定律得F﹣μmg=ma,解得a=3m/s2,(2)由位移公式得X=12at2=12×3×6(3)對(duì)全程用動(dòng)能定理得FX﹣Wf=0Wf=FX=50×54J=2700J。答:(1)物體在前6s運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中的加速度是3m/s2;(2)物體在前6s運(yùn)動(dòng)的位移是54m;(3)物體從開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過(guò)程中克服摩擦力所做的功為2700J。點(diǎn)評(píng):分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,直接應(yīng)用牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解即可,求摩擦力的功的時(shí)候?qū)θ虘?yīng)用動(dòng)能定理比較簡(jiǎn)單。【解題思路點(diǎn)撥】1.應(yīng)用動(dòng)能定理的一般步驟(1)選取研究對(duì)象,明確并分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程。(2)分析受力及各力做功的情況①受哪些力?②每個(gè)力是否做功?③在哪段位移哪段過(guò)程中做功?④做正功還是負(fù)功?⑤做多少功?求出代數(shù)和。(3)明確過(guò)程始末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1及Ek2。(4)列方程W總=Ek2﹣Ek1,必要時(shí)注意分析題目潛在的條件,補(bǔ)充方程進(jìn)行求解。注意:①在研究某一物體受到力的持續(xù)作用而發(fā)生狀態(tài)改變時(shí),如涉及位移和速度而不涉及時(shí)間時(shí)應(yīng)首先考慮應(yīng)用動(dòng)能定理,而后考慮牛頓定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,如涉及加速度時(shí),先考慮牛頓第二定律。②用動(dòng)能定理解題,關(guān)鍵是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析及運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,并畫出物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的草圖,以便更準(zhǔn)確地理解物理過(guò)程和各物理量的關(guān)系。有些力在物體運(yùn)動(dòng)全過(guò)程中不是始終存在的,在計(jì)算外力做功時(shí)更應(yīng)引起注意。7.常見(jiàn)力做功與相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】1.內(nèi)容(1)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。(2)做功的過(guò)程一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化,而且能量的轉(zhuǎn)化必通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.高中物理中幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系功能量的變化合外力做正功動(dòng)能增加重力做正功重力勢(shì)能減少?gòu)椈蓮椓ψ稣椥詣?shì)能減少電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少其他力(除重力、彈力)做正功機(jī)械能增加一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做的總功為負(fù)功系統(tǒng)的內(nèi)能增加【解題思路點(diǎn)撥】如圖所示,質(zhì)量為m的物體靜止在地面上,物體上面連著一個(gè)輕彈簧,用手拉住彈簧上端上移H,將物體緩緩提高h(yuǎn),拉力F做功WF,不計(jì)彈簧的質(zhì)量,則下列說(shuō)法正確的是()A、重力做功﹣mgh,重力勢(shì)能減少mghB、彈力做功﹣WF,彈性勢(shì)能增加WFC、重力勢(shì)能增加mgh,彈性勢(shì)能增加FHD、重力勢(shì)能增加mgh,彈性勢(shì)能增加WF﹣mgh分析:重力勢(shì)能的變化量等于負(fù)的重力所做的功,物體緩緩提高說(shuō)明速度不變,拉力F做的功等于物體重力勢(shì)能的變化量與彈簧彈性勢(shì)能增加量之和.解答:重力勢(shì)能的變化量等于負(fù)的重力所做的功,即ΔEP=﹣WG=﹣(﹣mgh)=mgh物體緩緩提高說(shuō)明速度不變,所以物體動(dòng)能不發(fā)生變化,ΔE彈=WF+WG=WF﹣mgh故選:D。點(diǎn)評(píng):本題主要考查了重力勢(shì)能的變化量與重力做功的關(guān)系以及能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,難度不大,屬于基礎(chǔ)題.【解題思路點(diǎn)撥】1.常見(jiàn)的功能關(guān)系:合力做功——?jiǎng)幽茏兓?;重力做功——重力?shì)能變化;彈力做功——彈性勢(shì)能變化;摩擦力做功——內(nèi)能變化;其他力做功——機(jī)械能變化。2.判斷和計(jì)算做功或能量變化時(shí),可以反其道而行之,通過(guò)計(jì)算能量變化或做功多少來(lái)進(jìn)行。8.電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力的關(guān)系和計(jì)算【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式E=FF=qE?!久}方向】如圖,A、B、C三點(diǎn)在同一直線上,且AB=BC,在A處固定一電荷量為+Q的點(diǎn)電荷。當(dāng)在C處放一電荷量為q的點(diǎn)電荷時(shí),它所受到的電場(chǎng)力大小為F,移去C處電荷,在B處放電荷量為2q的點(diǎn)電荷,其所受電場(chǎng)力大小為()A、4FB、8FC、F4D、分析:首先確定電荷量為2q的點(diǎn)電荷在B處所受的電場(chǎng)力方向與F方向的關(guān)系,再根據(jù)庫(kù)侖定律得到F與AB的關(guān)系,即可求出2q的點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力。解答:根據(jù)同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引,分析可知電荷量為2q的點(diǎn)電荷在B處所受的電場(chǎng)力方向與F方向相同;設(shè)AB=r,則有BC=r。則有:F=kQq故電荷量為2q的點(diǎn)電荷在B處所受電場(chǎng)力為:FB=kQ?2qr2=故選:B。點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵是根據(jù)庫(kù)侖定律研究?jī)呻姾稍趦牲c(diǎn)所受的電場(chǎng)力大小和方向關(guān)系,注意B、C兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同?!窘忸}方法點(diǎn)撥】既可以利用E=Fq計(jì)算某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度也可以利用它的變形F=9.帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的受力平衡【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】本考點(diǎn)旨在針對(duì)共點(diǎn)力的平衡在電場(chǎng)中的應(yīng)用。要注意本考點(diǎn)涉及到的是電場(chǎng)問(wèn)題而不是兩個(gè)電荷之間的作用力?!久}方向】在如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一條絕緣細(xì)線的上端固定,下端栓一個(gè)大小可以忽略、質(zhì)量為m的帶電量為q的小球,當(dāng)小球靜止時(shí),細(xì)線與豎直方向的夾角為θ,求:(1)小球帶何種電荷?(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)是多大?分析:(1)由小球向什么方向偏轉(zhuǎn),判斷電場(chǎng)力方向,根據(jù)電場(chǎng)力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向的關(guān)系,判斷小球帶什么電.(2)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,分析受力,作出力圖,根據(jù)平衡條件求解場(chǎng)強(qiáng).解答:(1)細(xì)線向右偏轉(zhuǎn),說(shuō)明小球所受的電場(chǎng)力方向右,而場(chǎng)強(qiáng)也向右,說(shuō)明小球帶正電.(2)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,分析受力,作出力圖,根據(jù)平衡條件得:qE=mgtanθ得到:E=答:(1)小球帶正電荷.(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為mgtanθq點(diǎn)評(píng):本題是帶電體在電場(chǎng)中平衡問(wèn)題,當(dāng)作力學(xué)問(wèn)題去處理,關(guān)鍵是分析電場(chǎng)力大小和方向.【解題思路點(diǎn)撥】本考點(diǎn)涉及的范圍比較廣,共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題都可以在這里重現(xiàn)。解決共點(diǎn)力平衡的一般步驟是:1.對(duì)物體進(jìn)行受力分析2.列出平衡方程3.求出相關(guān)物理量。10.根據(jù)電場(chǎng)線的疏密判斷場(chǎng)強(qiáng)大小【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】可以通過(guò)電場(chǎng)線定性的分析電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。涸谕浑妶?chǎng)中,電場(chǎng)線越密集,電場(chǎng)強(qiáng)度越大;電場(chǎng)線越稀疏,電場(chǎng)強(qiáng)度越小。【命題方向】如圖是某區(qū)域的電場(chǎng)線圖.A、B是電場(chǎng)中的兩個(gè)點(diǎn),EA和EB分別表示A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,F(xiàn)A、FB分別表示同一個(gè)點(diǎn)電荷在A、B兩點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力的大?。旅嬲f(shuō)法中正確的是()A、EA>EBB、EA<EBC、FA>FBD、FA<FB分析:電場(chǎng)線是從正電荷或者無(wú)窮遠(yuǎn)發(fā)出,到負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)處為止,電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度大,電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)的強(qiáng)度?。獯穑篈、根據(jù)圖象很容易發(fā)現(xiàn),在電場(chǎng)的A點(diǎn)的電場(chǎng)線較密,所以,在A點(diǎn)的電場(chǎng)的強(qiáng)度要比B點(diǎn)的電場(chǎng)的強(qiáng)度大,即EA>EB,所以A正確,B錯(cuò)誤;C、由于EA>EB,并且是同一個(gè)電荷,電荷的電荷量大小相同,由F=qE可知,電荷在A點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力要在B點(diǎn)時(shí)受到的電場(chǎng)力大,即FA>FB,所以C正確,D錯(cuò)誤;故選:AC。點(diǎn)評(píng):本題就是考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),掌握住電場(chǎng)線的特點(diǎn),即可解決本題.【解題思路點(diǎn)撥】同一電場(chǎng)中可以通過(guò)電場(chǎng)線的疏密定性的判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,進(jìn)而可以分析運(yùn)動(dòng)學(xué)的情況,因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)F=qE分析電場(chǎng)力的大小,再通過(guò)F=ma分析加速度的大小。所以可以說(shuō)同一電場(chǎng)中,電場(chǎng)線密集的地方電場(chǎng)力大,電荷的加速度也大。11.電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】1.靜電力做功的特點(diǎn):靜電力做功與路徑無(wú)關(guān),或者說(shuō):電荷在電場(chǎng)中沿一閉合路徑移動(dòng),靜電力做功為零。2.電勢(shì)能概念:電荷在電場(chǎng)中具有勢(shì)能,叫電勢(shì)能。電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于把電荷從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí),靜電力做的功,用EP表示。3.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系:①靜電力做正功,電勢(shì)能減?。混o電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加。②關(guān)系式:WAB=EPA﹣EPB。4.單位:J(宏觀能量)和eV(微觀能量),它們間的換算關(guān)系為:1eV=1.6×10﹣19J。(5)特點(diǎn):①系統(tǒng)性:由電荷和所在電場(chǎng)共有;②相對(duì)性:與所選取的零點(diǎn)位置有關(guān),通常取大地或無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)能的零點(diǎn)位置;③標(biāo)量性:只有大小,沒(méi)有方向,其正負(fù)的物理含義是:若EP>0,則電勢(shì)能比在參考位置時(shí)大,若EP<0,則電勢(shì)能比在參考位置時(shí)小。理解與注意:學(xué)習(xí)電勢(shì)能時(shí),可以通過(guò)與重力勢(shì)能類比來(lái)理解相關(guān)概念,上面列舉的各項(xiàng)概念幾乎是所有勢(shì)能都有的,只是具體環(huán)境不同而已。【命題方向】a和b為電場(chǎng)中的兩個(gè)點(diǎn),如果把q=﹣2×10﹣8C的負(fù)電荷從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn),電場(chǎng)力對(duì)該電荷做了4×10﹣7J的正功,則該電荷的電勢(shì)能()A、增加了4×10﹣7JB、增加了2×10﹣8JC、減少了4×10﹣7JD、減少了8×10﹣15J分析:電荷在電場(chǎng)力作用下做功,導(dǎo)致電勢(shì)能變化.所以根據(jù)電場(chǎng)力做功的正負(fù)可確定電勢(shì)能增加與減少.解答:根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能改變的慣性可知,電場(chǎng)力對(duì)該電荷做了4×10﹣7J的正功,則該電荷的電勢(shì)能減少了4×10﹣7J.所以選項(xiàng)C正確。故選:C。點(diǎn)評(píng):該題考查電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的慣性.電荷的電勢(shì)能增加還是減少是由電場(chǎng)力做功的正負(fù)決定.就像重力做功與重力勢(shì)能一樣.【解題方法點(diǎn)撥】1.靜電力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系(1)WAB=EPA﹣EPB。靜電力做正功,電勢(shì)能減?。混o電力做負(fù)功,電勢(shì)能增加。(2)正電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能大,而負(fù)電荷在電勢(shì)高的地方電勢(shì)能小。2.電勢(shì)能大小的比較方法(1)做功判斷法:電場(chǎng)力做正功時(shí)電勢(shì)能減?。浑妶?chǎng)力做負(fù)功時(shí)電勢(shì)能增大。(對(duì)正、負(fù)電荷都適用)。(2)依據(jù)電勢(shì)高低判斷:正電荷在電勢(shì)高處具有的電勢(shì)能大,負(fù)電荷在電勢(shì)低處具有的電勢(shì)能大。12.通過(guò)電場(chǎng)線的方向判斷電勢(shì)的高低【知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)】1.結(jié)論:沿電場(chǎng)線方向,電勢(shì)降低。2.推導(dǎo):如下圖,一個(gè)帶電荷量為q的正電荷僅在電場(chǎng)力的作用下由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。設(shè)A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA、φB從A到B,根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系WAB=EP
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