电场[高三理化生]p351-400 重难点手册高中物理选修

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16 (11分)如图所示虚线MN是一垂直于纸面的平面与纸面的交线在平面右侧的半空间存在磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外O是MN上的一点从O点可以向磁场区域发射电量为q、质量为m、速率为v的粒子粒子射入磁场时的速度可以沿纸面内各个方向已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇 P到O的距离为L不计重力及粒子间的相互作用求

(1)粒子在磁场中运动的轨道半径

(2)这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔

17 (11分)如图所示 回旋加速器D形盒的半径为R用来加速质量为m、 电量为q的质子使质子由静止加速到能量为E后 由A孔射出求

(1)加速器中匀强磁场B的方向和大小

(2)设两D形盒间距离为d其间电压为U 电场视为匀强电场质子每次经电场加速后能量增加加速到上述能量所需加旋周数是多少

(3)加速到上述能量所需时间为多少

18 (11分)(2009〃天津高考)在平面直角坐标系xOy中第工象限存在沿y轴负方向的匀强电场第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场磁感应强度为B一质量为m、 电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度

口。垂直于了轴射入电场经x轴上的N点与x轴正方向成60 。角射入磁场最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场如图所示不计粒子重力求

(1)M、N两点间的电势差UMN

(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r

(3)粒子从M点运动到P点的总时间t 

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参考答案与提示

第一章 静电场

1 1 电荷及其守恒定律库仑定律

【I】 1A[摩擦起电的实质是电子的转移正电荷(质子)在原子核内原子核作为物体的“骨架”是不会转移的故A正确B、D错误毛皮因失去电子而带上正电故C错误 ]

2D[如果带电体间的距离比它们的大小大得多以致带电体的形状、大小和电荷分布状况对它们之间的相互作用力的影响可忽略不计时即可将带电体看成点电荷故B、 c不正确两带电的金属球靠近时电荷会因电场力的作用而重新分布不能视为点电荷故A错点电荷、质点都是理想模型故D正确 ]

3A、C[两带电小球如果带同种电荷它们的电荷都会“外移”静电力小于如果带异种电荷则电荷会“内移”静电力大于错误 ]

4A[Fk]

5 0 4

6.当两小球接触时带电量少的负电荷先被中和剩余的正电荷再重新分配由于两小球相同剩余正电荷必均分即接触后两小球带电量

在接触过程中 电子由B球转移到A球不仅将自身电荷中和且继续转移使B球带QB的正电这样共转移的电子电量为

QQBQB3.2109C1.6109C4.8109C

转移的电子数 n

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7A、 B两球间的库仑力使B球产生加速度随着A、B间距离的变化库仑力大小也发生变化导致B球加速度发生变化

设A、 B两球带电量分别为qA、 qB 则库仑力Fk开始时的加速度a①

令加速度变为②

联立①②式解得x2d

【】 1 B、 C、 D[元电荷不是一个带电体而是一个电量是电荷的单位之

一 ]

2 C若两小球带等量同种电荷则接触时正、负电荷中和分开后两球均不带电故①不可能 ]

3B[考虑正、负电荷共同作用的合成可知应为a带正电荷 b不带电 c带负电荷 ]

4 B[分析c小球受力如图所示 由于QbQa  FbcFac 故由平行四边形法则求出对角线方向应在水平方向上方且斜指右上方故应选B]

5 C [由k故

2

6 C[由于同种电荷排斥作用使两球电荷中心的距离大于6r 故库仑斥力小于k ]

7 0 ( 31)系统所受支持力的大小总等于系统重力的大小 ]

8当的作用下平衡故Fmg tan,Fk取

得最小值 ]

9

(1)由题意知k

(2)如图所示当小球从B处摆至A处时库仑力不做功 由机械能守恒定律得)mgL(1cos 60

解得vA gL

在A处对球进行受力分析知F向=FTmgF即有FTmgFm

故FT2mgmg3mg

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体验高考题

1 C[两电荷间的作用力Fk等两电荷接触后 电量先中和再平均分配每个小球带电量为Q,F正确

2 B[根据静电感应原理验电器小球上和箔片上应带等量异种感应电荷排除

A、 C另验电器小球上的感应电荷和带电金属球所带电荷应是异种电荷则B正确D错 ]

3 C[对最右边的小球受力分析可知小球受到另外两个带电小球对它向右的库

仑力大小分别为F1 由力的平衡可知弹簧弹力的大小

【I】 1 C

2D[由静止释放一点电荷若电场线是直线时点电荷才沿电场线所在的直线运动若电场线是曲线则点电荷运动的方向不在电场线上故A错误 电场线的方向不一定与速度方向相同也不一定与加速度方向相同加速度方向与物体所受合外力方向相同故B、 C错误 D正确 ]

3 B[在r0处 由Fk处 由点电荷的场强公式求解 ]

4 C[电场强度是矢量只有大小和方向都相同才能认为相等 ]

5 C、 D[在电场中同一点 电场的大小、方向是唯一的如果相交就会有两个切线方向、两个电场方向这是不可能的如果相切则在切点电场线密度无穷大。这种情况也是不可能的故A错误电场线的疏密程度决定着电场强度的大小故B错误 C、 D正确 ]

6A、 C、 D[四种情况电荷产生的电场分别如图所示 ]

7 2E; 2E [根据场强叠加原理解得 ]

8 4105N/C水平向右 4105N/C水平向右 4105N/C水平向右

【I 】A[合力不为零不可能做匀速直线运动 ]

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2A[由图线知EaEb 据点电荷电场线分布特点知无论是正电荷还是负电荷位于A侧时 a处的电场线密 ] 3A

4 C[负点电荷在P点由静止释放后受电场力作用沿PO方向做加速运动速度越来越大在O点时受电场力合力为零速度达到最大加速度为零刚越过。点后电场力的方向变为相反负点电荷将做减速运动 由于负点电荷在。点处和无穷远处所受电场力均为零可见假设负电荷从无穷远处沿中垂线逐渐移向O点的过程中所受的电场力应是先增大后减小途中必有一点为电场力最大即合场强最大处若P点在此点之上则加速度先变大后变小若P点在此点之下或恰好与此点重合则加速度单调减小无论P在何处从P到O负电荷所受电场力方向均指向OA速度单调增大故选C]

5.C[由电荷运动的vt图象可知电荷的加速度越来越大即电荷受到的电场力越来越大方向由A指向B 由此可知C正确 ]

6 0x1,x1 [先在x轴上各自画出正电荷和负电荷的电场线再叠加叠加时注意算出合场强为零的临界点 ]

7负 1 8。 [由于EC水平向左则qB一定为正点电荷甄为负点电荷且

8如图所示带电粒子沿v0方向做直线运动受电场力最小即qEmgcos故此电场的最小值为Emg cosq

9 (1)小球在此处平衡静止时一定带负电

(2)线烧断后小球受重力和电场力作用做初速度为零的匀加速直线运动a (小球末速度vtat2gt2102m/s40m/s

体验高考题

1.C[通过受力分析可知 电场力大于重力合外力为恒力方向向上相等时间内竖直方向上通过的位移不等所以A、 B、 D错 C正确 ]

2. A[库仑力提供做圆周运动的向心力粒子带负电故中心电荷必为正点电荷由正点电荷的电场线特点可知能够使负电荷在电场线上运动故B,C、 D错A正确 ]

3.B、 C、D[小球带电量减小分析受力可知A错每次过O点速率减小B正确若MN带电量同时等量增大则P往复运动周期变小振幅变小C、D正确 ]

4.B[圆环电荷在x轴上激发的场强跟位臵有关则一定含有x这个量另外根据电场强度的叠加场强一定是沿着x轴方向应该是每部分场强在x轴上的分量相加了轴上的分量相互抵消因此表达式中应该出现正弦或余弦关系式另外因为是圆环状中间部分是空心的则应该出现相减的关系式综合上面的分析知B正确 ]

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1 3电势能和电势

【I 】 1A、 C、 D[电势降低最快的方向是电场线的方向故B错。 ]

2 B C、 D[根据等势面的有关特点判断 ]

3A、 D[顺着电场线方向为电势降落方向正电荷在电势较高处电势能大负电荷在电势较低处电势能大由电势能EPq电势能的大小由电势和电量q共同决定。 ]

4A[电场力对电荷做正功 电势能减小电场力对电荷做负功 电势能增加故B错误。电势能的大小与电场强度的大小没有一定的关系故C、 D错误。 ]

5A、 D[因克服电场力做功 电势能增加动能减小所以A、 D正确 P、 Q两点的场强大小不能确定故B错误粒子电性未确定 P、Q两点电势高低不能判定故C错误。 ]

6A、 D[垂直等势面作出电场线即可判断 ]

7 a g g 1.281018 J [Wqc1.610198J1.281018 J]

8.电场力做功与路径无关滑动摩擦力始终做负功 由动能定理得

【】 1 C[将电子从A点移到B点电场力做正功电势能减少故C正确D错误但不能确定是否沿电场线移动故A、 B错误 ]

2A、 C[电子在从M经P到N的过程中电场力先做正功后做负功所以电子的动能先增大后减小速率也是先增大后减小又由于电场力做的功等于电势能增量的负值所以电势能先减小后增大 因此A、 C正确 ]

3A、C、D[带电量为q的物体在场强大小为E的匀强电场中所受的电场力大