題目列表(包括答案和解析)
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2T2 |
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高考真題
1.【解析】電場(chǎng)是矢量,疊加遵循平行四邊行定則,由和幾何關(guān)系可以得出,A錯(cuò)B對(duì)。在之間,合場(chǎng)強(qiáng)的方向向左,把負(fù)電荷從O移動(dòng)到C,電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,C錯(cuò)D對(duì)。
【答案】BD
2.【解析】從無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零開(kāi)始到r = r2位置,勢(shì)能恒定為零,在r = r2到r = r1過(guò)程中,恒定引力做正功,勢(shì)能逐漸均勻減小,即勢(shì)能為負(fù)值且越來(lái)越小,此部分圖像為A、B選項(xiàng)中所示;r < r1之后勢(shì)能不變,恒定為-U0,由引力做功等于勢(shì)能將少量,故U0=F0(r2-r1).所以選項(xiàng)B正確
【答案】B
3.【解析】將電荷從從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,其電勢(shì)能增加;由電勢(shì)差公式UAB = ,W= qUAB = -5×10?9×(15-10)J=-2.5×10-8J
【答案】-2.5×10-8J
4.【解析】考查靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線、等勢(shì)面的分布知識(shí)和規(guī)律。A、B、C三點(diǎn)處在一根電場(chǎng)線上,沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降落,故φA>φB>φC,A正確;由電場(chǎng)線的密集程度可看出電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EC>EB>EA,B對(duì);電場(chǎng)線密集的地方電勢(shì)降落較快,故UBC>UAB,C對(duì)D錯(cuò)。此類(lèi)問(wèn)題要在平時(shí)注重對(duì)電場(chǎng)線與場(chǎng)強(qiáng)、等勢(shì)面與場(chǎng)強(qiáng)和電場(chǎng)線的關(guān)系的掌握,熟練理解常見(jiàn)電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布規(guī)律
【答案】AC
5.【解析】如圖所示,根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線與等勢(shì)面是平行等間距排列,且電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直,沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)均勻降落,取ab的中點(diǎn)O,即為三角形的外接圓的圓心,且該點(diǎn)電勢(shì)為2V,故Oc為等勢(shì)面,MN為電場(chǎng)線,方向?yàn)镸N方向,UOP= UOa=V,UON : UOP=2 :,故UON =2V,N點(diǎn)電勢(shì)為零,為最小電勢(shì)點(diǎn),同理M點(diǎn)電勢(shì)為4V,為最大電勢(shì)點(diǎn)。所以選項(xiàng)B正確
【答案】 B
6.【解析】本題考查電容器的兩個(gè)公式。a板與Q板電勢(shì)恒定為零,b板和P板電勢(shì)總相同,故兩個(gè)電容器的電壓相等,且兩板電荷量q視為不變。要使懸線的偏角增大,即電壓U增大,即減小電容器的電容C。對(duì)電容器C,由公式C = = ,可以通過(guò)增大板間距d、減小介電常數(shù)ε、減小板的針對(duì)面積S。所以選項(xiàng)B、C正確.
【答案】BC
7.【解析】設(shè)F與F′繞O點(diǎn)對(duì)稱(chēng),在F與F′處之間,小球始終受到指向O點(diǎn)的回復(fù)力作用下做往復(fù)運(yùn)動(dòng),若小球P帶電量緩慢減小,則此后小球能運(yùn)動(dòng)到F′點(diǎn)下方,即振幅會(huì)加大,A錯(cuò);每次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)因電場(chǎng)力做功減少而速度不斷減小,B對(duì);若點(diǎn)電荷M、N電荷量緩慢增大,則中垂線CD上的場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)增大,振幅減小,加速度相對(duì)原來(lái)每個(gè)位置增大,故一個(gè)周期的時(shí)間必定減小,C、D正確。
【答案】CD
8.【解析】由沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低,所以選項(xiàng)A正確;電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大,得選項(xiàng)D正確。
【答案】D
9.【解析】當(dāng)不加電場(chǎng)時(shí),油滴勻速下降,即;當(dāng)兩極板間電壓為U時(shí),油滴向上勻速運(yùn)動(dòng),即,解之得:,當(dāng)兩極間電壓為-U時(shí),電場(chǎng)力方向反向,大小不變,油滴向下運(yùn)動(dòng),當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),,解之得:v'=3v,C項(xiàng)正確
【答案】C
10.【解析】由電勢(shì)差公式以及動(dòng)能定理:W=qUab=q(φa-φb)= m (vb2-va2),可得比荷為 = ,所以選項(xiàng)C對(duì).
【答案】C
11.【解析】(1)設(shè)電子的質(zhì)量為m,電量為e,電子在電場(chǎng)I中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),出區(qū)域I時(shí)的為v0,此后電場(chǎng)II做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),假設(shè)電子從CD邊射出,出射點(diǎn)縱坐標(biāo)為y,有
解得 y=,所以原假設(shè)成立,即電子離開(kāi)ABCD區(qū)域的位置坐標(biāo)為(-
(2)設(shè)釋放點(diǎn)在電場(chǎng)區(qū)域I中,其坐標(biāo)為(x,y),在電場(chǎng)I中電子被加速到v1,然后進(jìn)入電場(chǎng)II做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),并從D點(diǎn)離開(kāi),有
解得 xy=,即在電場(chǎng)I區(qū)域內(nèi)滿(mǎn)足議程的點(diǎn)即為所求位置。
(3)設(shè)電子從(x,y)點(diǎn)釋放,在電場(chǎng)I中加速到v2,進(jìn)入電場(chǎng)II后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),在高度為y′處離開(kāi)電場(chǎng)II時(shí)的情景與(2)中類(lèi)似,然后電子做勻速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)D點(diǎn),則有
,
解得 ,即在電場(chǎng)I區(qū)域內(nèi)滿(mǎn)足議程的點(diǎn)即為所求位置
【答案】(1)(-
12.【解析】(1)P1經(jīng)t1時(shí)間與P2碰撞,則
P1、P2碰撞,設(shè)碰后P2速度為v2,由動(dòng)量守恒:
解得(水平向左) (水平向右)
碰撞后小球P1向左運(yùn)動(dòng)的最大距離: 又:
解得:
所需時(shí)間:
(2)設(shè)P1、P2碰撞后又經(jīng)時(shí)間在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞,且P1受電場(chǎng)力不變,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,以水平向右為正: 則:
解得: (故P1受電場(chǎng)力不變)
對(duì)P2分析:
所以假設(shè)成立,兩球能在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞。
【答案】 (1) (2)兩球能在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞
名校試題
1.【解析】帶正電荷的福娃歡歡的電勢(shì)高于帶負(fù)電荷的福娃貝貝,用導(dǎo)體棒連結(jié)的瞬間,電流表指針偏轉(zhuǎn),有瞬時(shí)電流 ,
最終達(dá)到靜電平衡,成為是等勢(shì)體,導(dǎo)體棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于零。
【答案】AC
2.【解析】b、d兩點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)方向不同,所以選項(xiàng)A錯(cuò);a點(diǎn)的電勢(shì)高于f點(diǎn)的電勢(shì),選項(xiàng)B錯(cuò);若在b、d、e、f上移動(dòng)電場(chǎng)力不做功,選項(xiàng)C錯(cuò),將點(diǎn)電荷+q從球面上a點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)的電場(chǎng)力做功最大,所以電勢(shì)能變化量一定最大,故選項(xiàng)D對(duì).
【答案】D
3.【解析】由題意可知: 所以E的變化規(guī)律與Q的變化規(guī)律相似,所以E的圖象為②,由k, 所以d=t+a=vt+a,所以是勻速移動(dòng),所以速度圖象為③,綜上所述C正確。
【答案】C
4.【解析】由公式和得,D選項(xiàng)正確。
【答案】D
5.【解析】因不知道點(diǎn)電荷的位置,所以無(wú)法確定a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,如點(diǎn)電荷在a、b兩點(diǎn)之間時(shí),兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向就不相同,A錯(cuò)誤;若點(diǎn)電荷不在a、b兩點(diǎn)間的中間位置,a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小就一定不相等,B錯(cuò)誤;若點(diǎn)電荷在a、b兩點(diǎn)間的中間位置,a、b兩點(diǎn)就在同一等勢(shì)面上,C錯(cuò)誤,D正確。
【答案】D
6.【解析】(1)將打在A板上。
(2)水平放置有Eq=mg。
把重力分解為平行電場(chǎng)方向和垂直電場(chǎng)方向,則沿電場(chǎng)方向的加速度為:a=g/2,打到板上的時(shí)間為: 油滴受到的合力為mg,所以加速度為g,達(dá)到板上速度的大小為: www.ks5u.com
【答案】(1) 將打在A板上 (2)
7.【解析】(1)在帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向上任取一點(diǎn),設(shè)其坐標(biāo)為,取接地極板為零勢(shì)能點(diǎn)。將粒子從O點(diǎn)移到處電場(chǎng)力做正功,,即粒子在x處的電勢(shì)能為,在處的電勢(shì)能為。
再由牛頓第二定律①,②,解得③,又④,⑤,,得⑥,即該帶電粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,電勢(shì)能與動(dòng)能總和保持不變,證畢。
(2)粒子在豎直向上射出后做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)。故豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)P點(diǎn)時(shí)有⑦;水平方向做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),有⑧,聯(lián)立解得
【答案】
8.【解析】(1)油滴勻速下落過(guò)程中受到的電場(chǎng)力和重力平衡,可見(jiàn)所帶電荷為負(fù)電荷,即,得
(2)油滴加速下落,若油滴帶負(fù)電,電荷量為Q1,則油滴所受到的電場(chǎng)力方向向上,設(shè)此時(shí)的加速度大小為a1,由牛頓第二定律得
得.
若油滴帶正電,電荷量為Q2,則油滴所受到的電場(chǎng)力方向向下,設(shè)此時(shí)的加速度大小為a2,由牛頓第二定律得
即。
【答案】(1) (2)
9.【解析】(1)小球在θ=600角處處于平衡,則Eq=mgtanθ
得
方向水平向左
(2)王明同學(xué)的求解不正確
因?yàn)樾∏蛟讦?600處處于平衡,因此小球從θ=300的A點(diǎn)釋放,它不會(huì)往A點(diǎn)的左邊運(yùn)動(dòng),而是以θ=600處為中心、以A點(diǎn)為端點(diǎn)來(lái)回?cái)[動(dòng),即小球不會(huì)運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)O
王明同學(xué)的求解實(shí)際上也不是小球運(yùn)動(dòng)到θ=600的平衡位置處的速度。
平衡位置處的速度的正確求解應(yīng)該是:據(jù)動(dòng)能定理有
聯(lián)解得
【答案】(1) (2)
10.【解析】(1)設(shè)微粒穿過(guò)B板小孔時(shí)的速度為v,根據(jù)動(dòng)能定理,有
解得
(2)微粒進(jìn)入半圓形金屬板后,電場(chǎng)力提供向心力,有
聯(lián)立⑴、⑵,得
(3)微粒從釋放開(kāi)始經(jīng)t1射出B板的小孔,則
設(shè)微粒在半圓形金屬板間運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)t2第一次到達(dá)最低點(diǎn)P點(diǎn),則
所以從釋放微粒開(kāi)始,經(jīng)過(guò)微粒第一次到達(dá)P點(diǎn)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性,易知再經(jīng)過(guò)微粒再一次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)
所以經(jīng)過(guò)時(shí)間,微粒經(jīng)過(guò)P點(diǎn)。
【答案】(1) (2) (3)
11.【解析】(1)若第1個(gè)粒子落到O點(diǎn),由=v01t1
=gt12 (1分) 得v01=
若落到B點(diǎn),由L=v02t1,=gt22得v02=5 m/s
故2.5 m/s<v0<5 m/s
(2)由L=v01t 得t=4×10-2 s
由=at2 得a=2.5 m/s2
由mg-qE=ma,E= 得Q=6×10-6 C 所以=600個(gè)
【答案】(1)2.5 m/s<v0<5 m/s (2)600個(gè)
考點(diǎn)預(yù)測(cè)題
1.【解析】根據(jù)上述規(guī)律可知,引入的第三個(gè)小球必須帶負(fù)電,放在前兩個(gè)小球的連線上且離+Q較近。設(shè)第三個(gè)小球帶電量為q,放在距離+Q為x處(如圖所示),由平衡條件和庫(kù)侖定律有:
解得 以+Q為研究對(duì)象,由平衡條件得:得
即第三個(gè)小球帶負(fù)電,電荷量為Q的倍
【答案】第三個(gè)小球帶負(fù)電,電荷量為Q的倍
2.【解析】質(zhì)子帶電為+e,所以它是由2個(gè)上夸克和1個(gè)下夸克組成的.按題意,三個(gè)夸克必位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處.這時(shí)上夸克與上夸克之間的靜電力應(yīng)為
代入數(shù)值,得 =46N,為斥力.
上夸克與下夸克之間的靜電力為
代入數(shù)值,得=23N,為吸力.
【答案】=23N,為吸力
3.【解析】由a點(diǎn)的電場(chǎng)線密度比b點(diǎn)的大,所以其場(chǎng)強(qiáng)也越大,同一電荷受到的電場(chǎng)力也大,即Fa>Fb,又因電場(chǎng)力做正功,所以Q為正電荷,故選項(xiàng)A正確
【答案】A
4.【解析】本題屬于連接體問(wèn)題,主要考查牛頓第二定律在電場(chǎng)中的應(yīng)用,設(shè)加速度為a,對(duì)整體有:,再隔離球2分析:,聯(lián)立兩式得:,所以選項(xiàng)A正確
【答案】A
5.【解析】電場(chǎng)力的方向與面ABCD垂直,所以面ABCD是等勢(shì)面,A、D兩點(diǎn)的電勢(shì)差為0,又因A、A兩點(diǎn)的電勢(shì)差不為0,所以選項(xiàng)A錯(cuò)。帶正電的粒子從A點(diǎn)到D電場(chǎng)力不做功,而由D→D'電場(chǎng)力做功,所以選項(xiàng)B正確;同理,帶負(fù)電的粒子從A點(diǎn)沿路徑A→D→D'移到D'點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大,選項(xiàng)C錯(cuò);由電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)得選項(xiàng)D也正確。
【答案】BD
6.【解析】因電場(chǎng)力做功只與始末位置有關(guān),與路徑無(wú)關(guān),故選項(xiàng)D對(duì)。把一正的點(diǎn)電荷從M點(diǎn)沿直線移到N點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少,所以選項(xiàng)A正確。而B(niǎo)錯(cuò)。負(fù)電荷則相反,即選項(xiàng)C錯(cuò)。
【答案】AD
7.【解析】本題主要考查電場(chǎng)力做功和電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系。根據(jù)W=得W=8×10-6 J,因沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離d小于
【答案】A
8.【解析】在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,由于U=Ed,所以任意一族平行線上等距離的兩點(diǎn)的電勢(shì)差相等,因此Uab=Ucd,所以c點(diǎn)電勢(shì)為8V。,B對(duì)?疾閯驈(qiáng)電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系,難度適中。
【答案】B
9.【解析】先根據(jù)電容器在電路穩(wěn)定的情況下相當(dāng)于斷路,比較兩種情況下兩極板的電勢(shì)差、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力大小進(jìn)而確定較大關(guān)系;再根據(jù)兩種情況下的總電阻大小確定電流關(guān)系。當(dāng)滑片在a位置時(shí)平行板電容器兩極板間電勢(shì)差比當(dāng)滑片在b位置時(shí)小,場(chǎng)強(qiáng)也就小,故θ1<θ2 ,兩種情況下的閉合電路總電阻不變,故I1=I2,所以正確選項(xiàng)D。
【答案】D
10.【解析】由于電容、和靜電計(jì)Y在電路中都起斷路作用,故沒(méi)有電流通過(guò)電壓表,故正確答案為選項(xiàng)C.
【答案】C
11.【解析】(1)極間場(chǎng)強(qiáng);
(2)粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度
(3)由,得:
【答案】(1) (2) (3)
12.【解析】對(duì)帶電系統(tǒng)進(jìn)行分析,假設(shè)球A能達(dá)到右極板,電場(chǎng)力對(duì)系統(tǒng)做功為W1,有:
而且還能穿過(guò)小孔,離開(kāi)右極板。
假設(shè)球B能達(dá)到右極板,電場(chǎng)力對(duì)系統(tǒng)做功為W2,有:
綜上所述,帶電系統(tǒng)速度第一次為零時(shí),球A、B應(yīng)分別在右極板兩側(cè)。
(1)帶電系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)加速度為a1,由牛頓第二定律:
= ③
球B剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí),帶電系統(tǒng)的速度為v1,有:
④
由③④求得: ⑤
(2)設(shè)球B從靜止到剛進(jìn)入電場(chǎng)的時(shí)間為t1,則:
⑥
將③⑤代入⑥得:
⑦
球B進(jìn)入電場(chǎng)后,帶電系統(tǒng)的加速度為a2,由牛頓第二定律:
⑧
顯然,帶電系統(tǒng)做勻減速運(yùn)動(dòng)。設(shè)球A剛達(dá)到右極板時(shí)的速度為v2,減速所需時(shí)間為t2,則有:
⑨
⑩
求得: ⑾
球A離電場(chǎng)后,帶電系統(tǒng)繼續(xù)做減速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度為a3,再由牛頓第二定律:
⑿
設(shè)球A從離開(kāi)電場(chǎng)到靜止所需的時(shí)間為t3,運(yùn)動(dòng)的位移為x,則有:
⒀
⒁
求得: ⒂
由⑦⑾⒂可知,帶電系統(tǒng)從靜止到速度第一次為零所需的時(shí)間為:
⒃
球A相對(duì)右板的位置為: ⒄
【答案】(1) (2)
13.【解析】(1)由題意可知電場(chǎng)力的力臂為l sinθ,故力矩M=2×E0q×l sinθ=E0q/sinθ
(2)W=2 E0q×(1-cosθ)=E0q /(1-cosθ)
(3)電偶極子在外電場(chǎng)中處于力矩平衡時(shí),電偶極子的方向與外加電場(chǎng)的夾角0或者π
①當(dāng)電偶極子方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相同時(shí),即夾角為零時(shí)(如圖所示)由于電偶極子與電場(chǎng)垂直時(shí)電勢(shì)能為零, 所以該位置的電勢(shì)能等于由該位置轉(zhuǎn)到與電場(chǎng)垂直時(shí)電場(chǎng)力所做的功,電勢(shì)能 EP1=-E0ql
②當(dāng)電偶極子方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反時(shí),即夾角π為時(shí)同理可得,電勢(shì)能 EP2=E0ql
(4)由題意知 F=E0q0-2
【答案】(1)E0q/sinθ(2)E0q /(1-cosθ) (3)夾角為零EP1=-E0ql ,夾角π為時(shí)同理可得,電勢(shì)能 EP2=E0ql
(4)
14.【解析】由題意可知,帶電小球在勻強(qiáng)電場(chǎng)和點(diǎn)電荷非勻強(qiáng)電場(chǎng)這樣的疊加場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),前兩問(wèn)應(yīng)用力的觀點(diǎn)求解,因庫(kù)侖力是變力,所以第(3)問(wèn)只能用能的觀點(diǎn)求解。
(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)小球受重力、庫(kù)侖力、桿的彈力和電場(chǎng)力,沿桿方向運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得
解得
代入數(shù)據(jù)解得
(2)小球速度最大時(shí)合力為零,即
解得
代入數(shù)據(jù)解得
(3)小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度為的過(guò)程中,設(shè)重力做功為,電場(chǎng)力做功為,
庫(kù)侖力做功為,根據(jù)動(dòng)能定理有
解得
設(shè)小球的電勢(shì)能改變了△,則
△
△
△
【答案】(1) (2) (3)
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