5电场

海量资源尽在星星文库：年北京一模分类汇编——物理（五）电场1.（2010东城一模）如图所示，水平固定的带电小圆盘A，取盘中心O点的电势为零，从盘心O处释放一质量为m，带电量为+q的小球，由于电场的作用，小球竖直上升的最大高度可达盘中心竖直线上的C点，且OC=h，又知道小球通过竖直线上B点时的速度最大且为mv，由此可以确定（）A．B点的场强和C点的场强B．C点的场强和B点的电势C．B点的场强和C点的电势D．B点的电势和C点的电势【解析】在O点，小球受到的电场力大于重力，小球开始做加速运动．在远离A的过程中，电场力减小，加速度减小，到B点，电场力等于重力，小球速度最大，此时有BqEmg，所以BmgEq．在B到C的过程中，小球速度减小，直到速度为零．从O到C的过程中，根据能量关系或动能定理可知，(0)Cqmgh，故Cmghq，选C．【答案】C2.（2010丰台一模）类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，促进对相关知识的准确理解。下列类比不正确的是（）A．点电荷可以与质点类比，都是理想化模型B．电场力做功可以与重力做功类比，两种力做功都与路径无关C．电磁波可以与机械波类比，都可以发生干涉现象、衍射现象，传播都需要介质D．电场线可以与磁感线类比，都是用假想的曲线描绘“场”的客观存在【解析】C选项中，电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播。其它选项表述均正确。【答案】C3.（2010石景山一模）右图中的虚线为某电场的等势面，有两个带电粒子（重力不计），以不同的速率，沿不同的方向，从A点飞入电场后，沿不同的径迹1和2运动，由轨迹可以判断（）海量资源尽在星星文库：．两粒子的电性一定相同B．粒子1的动能先减小后增大C．粒子2的电势能先增大后减小D．经过B、C两点时两粒子的速率可能相等【解析】沿径迹1运动的粒子，受排斥力，动能先减小后增大，电势能先增大后减小；沿径迹2运动的粒子，情况正好相反，所以B选项正确。由于在A点时两粒子的速率不相等，而A、B、C三点处于同一等势面上，所以速率也不相等。【答案】B4.（2010丰台一模）空间某区域内存在电场，电场线在某竖直平面内的分布如图所示。一个质量为m、电量为q的小球在该电场中运动，小球经过A点时的速度大小为1v，方向水平向右，运动至B点时的速度大小为2v，运动方向与水平方向之间的夹角为。若A、B两点之间的高度差为h，水平距离为S，则以下判断中正确的是（）A．A、B两点的电场强度和电势大小关系为ABEE、ABB．如果21vv，则说明电场力一定做正功C．A、B两点间的电势差为2221()2mvvqD．小球从A运动到B点的过程中电场力做的功为22211122mvmvmgh【解析】由电场线的疏密可判断电场强度的大小，由电场线的方向可判断电势的大小，所以ABEE、AB，A错；在运动的过程中，22211122mghqUmvmv，若21vv，q可正可负，B错；C选项未考虑重力做功，错误；D选项正确。【答案】D海量资源尽在星星文库：（2010东城一模）两个板长均为L的平板电极，平行正对放置，相距为d，极板之间的电势差为U，板间电场可以认为是均匀的．一个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板边缘．已知质子电荷为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：（1）极板间的电场强度E；（2）粒子的初速度0v．【解析】（1）板间场强UEd（2）粒子（2e，4m）受电场力22eUFeEd粒子加速度42FeUammd∵粒子做类平抛运动2012datLvt02LeUvdm【答案】见解析6.（2010朝阳一模）现代技术中，传感器是指这样一类元件：它能够将诸如力、温度、光、声、化学成分等大量电学量按照一定规律转换为电学量。如图所示的装置就是一种测压强的传感器。图中A、B为大小、形状完全相同的金属板，它们构成一个电容器，其中A板被固定，两金属板的正对面积为S。金属板间空气的介电常数为，静电力常量为k。C、D是两根完全一样的轻质弹簧，它们的劲度系数为0.k两弹簧一端固定，另一端与金属板B上的绝缘杆相连。传感器未工作时，弹簧处于自然长度，两金属板间的距离为0.d（1）现将两金属板与直流电源相连对电容器进行充电，充至电容器两极板间电压为U后与电源断开。由于两金属板带电导致的两板间距的变化忽略不计，求电容器所带电荷量；（2）若仅已知00,,kdS现对极板B的右侧施加一均匀向左的待测压强P，甲同学说：可以通过测量施加压强前后两极板间的电压0U，'U对压强进行测量；乙同学说：可以通过测量施加压强前后电容器海量资源尽在星星文库：对压强进行测量。a．你选择上述哪种方法，指出这种方法中开关所处的状态，并简要说明理由。b．根据你选择的方法，通过推导写出压强的表达式。【解析】（1）因为电容器的电容QCU04SCkd所以04SUQkd（2）a.若采用甲同学方法，将开关S断开，使极板上所带电荷量保持不变。b.由题意可知：004SCkd，00QCU4SCkd，QCU002()Fkdd解得：002(1)kdFUPSSUa．若采用乙同学的方法，将开关S闭合，使两极板间的电压保持不变。b．由题意可知：004SCkd，00QCU4SCkd，QCU002(')Fkdd解得0002(1)'kdQFPSSQ【答案】见解析7.（2010西城一模）1897年汤姆逊发现电子后，许多科学家为测量电子的电荷量做了大量的探索．1907-1916年密立根用带电油滴进行实验，发现油滴所带的电荷量是某一数值e的整数倍，于是称这数值e为基本电荷．如图所示，完全相同的两块金属板正对着水平放置，板间距离为d．当质量为m的微小带电油滴在两板间运动时，所受空气阻力的大小与速度大小成正比．两板间不加电压时，可以观察到油滴竖直向下做匀速运动，通过某一段距离所用时间为1t；当两板间加电压U（上极板的电势高）时，可以观察到同一油竖直向上做匀速运动，且在时间2t内运动的距离与在时间1t内运动的距离相等．忽略空气浮力．重力加速度为g．海量资源尽在星星文库：（1）判断上述油滴的电性，要求说明理由；（2）求上述油滴所带的电荷量Q；（3）在极板间照射X射线可以改变油滴的带电量．再采用上述方法测量油滴的电荷量．如此重复操作，测量出油滴的电荷量iQ如下表所示．如果存在基本电荷，请根据现有数据求出基本电荷的电荷量e（保留到小数点后两位）．实验次序12345电荷量iQ（1810）C0.951.101.411.572.02【解析】（1）当极板上加了电压U后，该油滴竖直向上做匀速运动，说明油滴受到的电场力竖直向上，与板间电场的方向相反，所以该油滴带负电．（2）设油滴运动时所受空气阻力f与速度大小v满足关系fkv当不加电场时，设油滴以速率1v匀速下降，受重力和阻力而平衡，即1mgkv当极板加电压U时，设油滴以速率2v匀速上升，受电场力、重力和阻力，即2QEmgkvUEd根据题意：1122vtvt解得122()mgdttQUt（3）如果存在基本电荷，那么油滴所带的电荷量Q应为某一最小单位的整数倍，即油滴电荷量的最大公约数（或油滴带电量之差的最大公约数）为基本电荷e．由于181821320.1510C,0.3110C,QQQQ181843540.1610C,0.4510CQQQQ可以看出，油滴带电量之差都近似为某个数的整数倍，即211342,2QQeQQe433544,3QQeQQe所以1912341.5410C4eeeee或者采用作图的方法：由于油滴所带电荷Q是基本电荷e的整数倍．即11Qne（其中1n为整数）海量资源尽在星星文库：为横坐标，以电荷量Q为纵坐标，建立Qn坐标系．找出油滴带电量之差的最大公约数，再将电荷量1Q与这个最大公约数的比值（四舍五入取整）作为1n，将坐标（11,nQ）对应的点标在坐标纸上，最后作一条直线，使这些点尽可能落在直线上，则e为该直线的斜率．如图2所示，191.5210Ce．【答案】见解析8.（2010宣武一模）如图所示，一个质量为m，带电量为q的微粒，从a点以大小为0v的初速度竖直向上射入水平方向的匀强电场中．微粒通过最高点b时的速度大小为02v，方向水平向右．求：（1）该匀强电场的场强大小E；（2）a、b两点间的电势差abU；（3）该微粒从a点到b点过程中速率的最小值minv．【解析】（1）分析：沿竖直方向和水平方向建立直角坐标，带电微粒受到重力及电场力作用，两力分别沿竖直方向和水平方向，将物体的运动分解为竖直方向和水平方向的两个分运动：在竖直方向物体做匀减速运动，加速度yag，水平方向物体做匀加速运动，初速度为0，加速度.xqEamb点是最高点，竖直分速度为0，有：0vtg．水平方向有：02qEvtm联立两式得：2mgEq（2）水平位移：200vxvtvtgab两点间的电势差：202mvUExq（3）设重力与电场力的合力为F，其与水平方向的夹角为，则：1tan2mgqE如图所示，开始一段时间内，F与速度方向夹角大于90°，合力做负功，动能减小，后来F与速度夹角小于90°，合力做正功，动能增加，因此，当F与速度v的方向垂直时，小球的动能最小，速度也最小，设为minv．海量资源尽在星星文库：即：tanxyvv2xqEvtgtm0yvvgt联立以上三式得：00024,,555xyvvvtvvg所以最小速度：220min255xyvvvv【答案】见解析