第二輪復(fù)習(xí)3動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析電場

1、2015屆第二輪復(fù)習(xí)3 動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)在電場中的應(yīng)用1. 煤礦滲水會(huì)造成嚴(yán)重安全事故，2012年7月4日18時(shí)，湖南省耒陽市三都鎮(zhèn)茄莉沖新井礦發(fā)生透水事故，16名礦工被困井下利用傳感電容器可檢測礦井滲水，發(fā)出安全警報(bào)，從而避免事故的發(fā)生如圖所示是一種通過測量電容器電容的變化來檢測液面高低的儀器原理圖，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體，把儀器接到圖示電路中，已知靈敏電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為：電流從哪側(cè)流入電流表則電流表指針向哪側(cè)偏轉(zhuǎn)當(dāng)發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)電液體深度h的變化為 Ah正在增大 Bh正在減小Ch不變 D無法確定2. 在一塊半導(dǎo)體基板上陣列了

2、10萬金屬顆粒，每一顆粒充當(dāng)電容器的一極，外表面絕緣，手指貼在其上構(gòu)成電容器的另一極，這就組成了指紋傳感器當(dāng)手指的指紋一面與絕緣表面接觸時(shí)，由于指紋深淺不同，對(duì)應(yīng)的峪和嵴與顆粒間形成一個(gè)個(gè)電容值大小不同的電容器，則A指紋的嵴處與半導(dǎo)體基板上對(duì)應(yīng)的金屬顆粒距離近，電容小B指紋的峪處與半導(dǎo)體基板上對(duì)應(yīng)的金屬顆粒距離遠(yuǎn)，電容小C對(duì)每個(gè)電容感應(yīng)顆粒都充電至某一參考電壓，在手指靠近時(shí)，各金屬電極電荷量減小D對(duì)每個(gè)電容感應(yīng)顆粒都充電至某一參考電壓，在手指遠(yuǎn)離時(shí)，各金屬電極均處于充電狀態(tài)3. 如圖所示，A、B為平行板電容器的金屬板，G為靜電計(jì)開始時(shí)開關(guān)S閉合，靜電計(jì)指針張開一定角度為了使指針張開角度增大一些

3、，應(yīng)該采取的措施是A斷開開關(guān)S后，將A、B兩極板靠近一些B斷開開關(guān)S后，將A、B兩極板分開一些C保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板靠近一些D保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開一些4.如圖，在豎直平面內(nèi)有一勻強(qiáng)電場，其方向與水平方向成30°斜向上，在電場中有一質(zhì)量為m、電量為q的帶電小球，用長為L的不可伸長的絕緣細(xì)線掛于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止于M點(diǎn)時(shí)，細(xì)線恰好水平現(xiàn)用外力將小球拉到最低點(diǎn)P，然后無初速度釋放，則以下判斷正確的是A小球再次到達(dá)M點(diǎn)時(shí)，速度剛好為零B小球從P到M過程中，合外力對(duì)它做了mgL的功C小球從P到M過程中，小球的機(jī)械能增加了mgLD如果小球運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)，細(xì)線突然斷裂，小球以后

4、將做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)EAB勻強(qiáng)電場方向水平向右，帶電小球由圖示位置從靜止開始釋放。已知小球所受電場力等于重力，不考慮空氣阻力，則A開始一段時(shí)間內(nèi)小球可能做變速圓周運(yùn)動(dòng)B開始一段時(shí)間內(nèi)小球可能做變速直線運(yùn)動(dòng)C整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中小球電勢能與機(jī)械能之和一定不變D小球運(yùn)動(dòng)至左側(cè)時(shí)最高點(diǎn)一定低于釋放位置5.如圖所示，絕緣輕彈簧的下端固定在斜面底端，彈簧與斜面平行，帶電小球Q(可視為質(zhì)點(diǎn))固定在光滑絕緣斜面上的M點(diǎn)，且在通過彈簧中心的直線ab上現(xiàn)把與Q大小相同、電性相同的小球P，從N點(diǎn)由靜止釋放，在小球P與彈簧接觸到壓縮至最短的過程中(彈簧始終在彈性限度內(nèi))，以下說法正確的是A小球P和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B

5、小球P和彈簧剛接觸時(shí)其速度最大C小球P的動(dòng)能與彈簧彈性勢能的總和增大D小球P的加速度先減小后增大6.如圖所示，豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間有勻強(qiáng)電場，在兩板之間等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球，P小球從緊靠左極板處由靜止開始釋放，Q小球從兩板正中央由靜止開始釋放，兩小球最后都能打在右極板上的同一點(diǎn)則從開始釋放到打到右極板的過程中 A它們的運(yùn)行時(shí)間tPtQB它們的電荷量之比qPqQ21C它們的動(dòng)能增加量之比EkPEkQ41D它們的電勢能減少量之比EPEQ217.傾角為的斜面體A放在粗糙水平地面上，帶正電的小物塊B在斜面上向下做勻速運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)過程中小物塊B所帶電荷量始終不改變)下列說法正確的是A當(dāng)B向

6、下做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，A與地面間沒有摩擦力B當(dāng)在A、B所在空間加上豎直向下的勻強(qiáng)電場時(shí)，B仍然將沿斜面勻速下滑C當(dāng)在A、B所在空間加上沿斜面向下的勻強(qiáng)電場時(shí)，地面不會(huì)受到A的摩擦力D當(dāng)在A、B所在空間加上垂直斜面向下的勻強(qiáng)電場時(shí)，B仍然做勻速直線運(yùn)動(dòng)8. 如圖所示，一個(gè)帶電荷量為Q 的點(diǎn)電荷甲固定在絕緣平面上的O點(diǎn)；另一個(gè)帶電荷量為q、質(zhì)量為m的點(diǎn)電荷乙，從A點(diǎn)以初速度v0沿它們的連線向甲滑行運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)靜止已知靜電力常量為k，點(diǎn)電荷乙與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，A、B間的距離為s下列說法正確的是AO、B間的距離為B點(diǎn)電荷乙從A運(yùn)動(dòng)到B的運(yùn)動(dòng)過程中，中間時(shí)刻的速度小于C點(diǎn)電荷乙從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，

7、產(chǎn)生的內(nèi)能為mv02D在點(diǎn)電荷甲產(chǎn)生的電場中，A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB9.如圖所示，虛線PQ、MN間存在如圖所示的水平勻強(qiáng)電場，一帶電粒子質(zhì)量為m2.0×1011 kg、電荷量為q1.0×105 C，從a點(diǎn)由靜止開始經(jīng)電壓為U100 V的電場加速后，垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中，從虛線MN的某點(diǎn)b(圖中未畫出)離開勻強(qiáng)電場時(shí)速度與電場方向成30°角已知PQ、MN間距為20 cm，帶電粒子的重力忽略不計(jì)求： (1)帶電粒子剛進(jìn)入勻強(qiáng)電場時(shí)的速率v1；(2)水平勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大?。?3)ab兩點(diǎn)間的電勢差10. 如圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)電場中有一表面光滑、與水平面成45&#

8、176;角的絕緣直桿AC，其下端(C端)距地面高度h0.8 m有一質(zhì)量為500 g的帶電小環(huán)套在直桿上，正以某一速度沿桿勻速下滑小球離桿后正好通過C端的正下方P點(diǎn)處(g取10 m/s2)求： (1)小環(huán)離開直桿后運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向；(2)小環(huán)從C運(yùn)動(dòng)到P過程中的動(dòng)能增量；(3)小環(huán)在直桿上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小v0.11.質(zhì)量為m1.0 kg、帶電荷量為q2.5×104 C的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在質(zhì)量為M2.0 kg、長為L1.5 m的絕緣木板的左端，木板放在光滑水平面上，滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，開始時(shí)兩者都處于靜止?fàn)顟B(tài)，所在空間加有一個(gè)方向豎直向下的電場強(qiáng)度為E4.

9、0×104 N/C的勻強(qiáng)電場，如圖所示取g10 m/s2，試求：(1)用水平力F0拉小滑塊，要使小滑塊與木板以相同的速度一起運(yùn)動(dòng)，力F0應(yīng)滿足什么條件？(2)用水平恒力F拉小滑塊向木板的右端運(yùn)動(dòng)，在1.0 s末使滑塊從木板右端滑出，力F應(yīng)為多大？ (滑塊與木板之間的最大靜摩擦力等于它們之間的滑動(dòng)摩擦力，滑塊在運(yùn)動(dòng)中帶電荷量不變)12.如圖所示，在光滑絕緣水平面上，用長為2L的絕緣輕桿連接兩個(gè)質(zhì)量均為m的帶電小球A和B.A球的帶電量為2q，B球的帶電量為3q，兩球組成一帶電系統(tǒng)虛線MN與PQ平行且相距3L，開始時(shí)A和B分別靜止于虛線MN的兩側(cè)，虛線MN恰為AB兩球連線的垂直平分線若視小

10、球?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)，不計(jì)輕桿的質(zhì)量，在虛線MN、PQ間加上水平向右的電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場后，系統(tǒng)開始運(yùn)動(dòng)試求： (1)B球剛進(jìn)入電場時(shí)，帶電系統(tǒng)的速度大?。?2)帶電系統(tǒng)向右運(yùn)動(dòng)的最大距離和此過程中B球電勢能的變化量；(3)A球從開始運(yùn)動(dòng)至剛離開電場所用的時(shí)間1解析 B導(dǎo)體A、C由絕緣物質(zhì)B隔開則構(gòu)成電容器，由電源的極性知A帶負(fù)電荷，當(dāng)指針向右偏轉(zhuǎn)時(shí)表示電流從右側(cè)流入電流表，電容器所帶電荷量將減小，根據(jù)C知電容減小，因?yàn)殡娙萜鞯陌彘g距離和電介質(zhì)不變，所以由C知A、C間正對(duì)面積減小，即h正在減小本題答案為B.2.解析 B對(duì)應(yīng)的峪和嵴與顆粒間形成的電容器近似看成是平行板電容器，由C知，d變小時(shí)C變大，d變

11、大時(shí)C變小，A錯(cuò)，B對(duì)；當(dāng)電容器兩極電壓一定時(shí)，由QCU，d變小時(shí)Q變大(充電)，d變大時(shí)Q變小(放電)，C、D均錯(cuò)3. 解析 B使指針張開角度增大一些，就是增大靜電計(jì)兩端的電壓，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電壓一定，C、D錯(cuò)誤；斷開開關(guān)S后，電荷量一定，由C可知要增大電容器兩極板之間電壓，需減小電容C, 由平行板電容器電容的決定式C知，保持正對(duì)面積不變，增大板間距離，電容減小，A錯(cuò)誤，B正確4小球靜止在M時(shí)，受幾個(gè)力的作用？重力和電場力的大小關(guān)系是什么？小球由P到M的過程中，各力做功是多少？解析小球從P到M的過程中，線的拉力不做功，只有電場力和小球重力做功，它們的合力也是恒力，大小為mg，方向水平向右，

12、所以小球再次到達(dá)M點(diǎn)時(shí)，速度最大，而不是零，選項(xiàng)A錯(cuò)小球從P到M過程中，電場力與重力的合力大小為mg，這個(gè)方向上位移為L，所以做功為mgL，選項(xiàng)B正確小球從P到M過程中，機(jī)械能的增加量等于電場力做的功，由于電場力為2mg，由P到M沿電場線方向的距離為dLsin 30°Lcos 30°(1)，故電場力做功為2mg·dmgL(1)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤如果小球運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)，細(xì)線突然斷裂，小球的速度方向豎直向上，所受合外力水平向右，小球?qū)⒆鰟蜃兯偾€運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確答案BD以題說法在解決電學(xué)中功能關(guān)系問題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)洛倫茲力在任何情況下都不做功；(2)電場力做功與路

13、徑無關(guān)，電場力做的功等于電勢能的變化；(3)力學(xué)中的幾個(gè)功能關(guān)系在電學(xué)中仍然成立5答案CD解析小球P沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的過程中，在接觸彈簧前，庫侖斥力變小，合力變小，加速度變小，小球向下加速，接觸彈簧后，彈簧彈力增大，故受到的合力沿斜面先向下再向上，小球的加速度先向下減小，再向上增加，小球先向下加速再向下減速，B錯(cuò)誤，D正確；對(duì)于小球P和彈簧組成的系統(tǒng)，由于電場力對(duì)其做正功 ，故機(jī)械能要增大，A錯(cuò)誤；全過程只發(fā)生了小球P的動(dòng)能、重力勢能、電勢能與彈簧的彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，由于重力和電場力都做正功，重力勢能和電勢能的總和減小，故小球P的動(dòng)能與彈簧彈性勢能的總和增大，C正確6答案B【解析】將兩小球的運(yùn)

14、動(dòng)都沿水平和豎直正交分解，豎直的分運(yùn)動(dòng)都為自由落體運(yùn)動(dòng)，故它們從開始釋放到打在右極板的過程中運(yùn)行時(shí)間相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤對(duì)于水平分運(yùn)動(dòng)，有：··t2·t2故知qPqQ21，選項(xiàng)B正確P球動(dòng)能的增量EkPmghqPE·d，Q球動(dòng)能的增量EkQmghqQE·mgh·qPE·d，選項(xiàng)C錯(cuò)誤同理：EPqPE·d，EQqQE·，可得EPEQ41，選項(xiàng)D錯(cuò)誤7解析 ABC設(shè)A和B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，B帶電荷量為q，質(zhì)量為m.B在斜面上向下做勻速運(yùn)動(dòng)，則tan，以A和B為整體研究，由平衡條件得A與地面間的摩擦力為0，A正確；

15、當(dāng)在A、B所在空間加上豎直向下的勻強(qiáng)電場E1時(shí)，有(mgE1q)sin(mgE1q)cos，B仍然沿斜面勻速下滑，B正確；當(dāng)在A、B所在空間加上沿斜面向下的勻強(qiáng)電場時(shí)，A和B間的作用力不發(fā)生變化，此情況下A的受力不發(fā)生變化，C正確；當(dāng)在A、B所在空間加上垂直斜面向下的勻強(qiáng)電場E3時(shí)，mgsin(mgcosE3q)，B將做減速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤8答案BD【解析】由題意知電荷乙做加速度越來越小的減速運(yùn)動(dòng)，vt圖象如圖所示，可知點(diǎn)電荷乙從A運(yùn)動(dòng)到B的中間時(shí)刻的速度vC，故選項(xiàng)B正確；這一過程一直有mg，故sOB，選項(xiàng)A錯(cuò)誤點(diǎn)電荷乙由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，電場力做正功，設(shè)為W，由動(dòng)能定理得：Wmgs0mv02

16、可得：此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能QmgsWmv02，選項(xiàng)C錯(cuò)誤由上可知，A、B兩點(diǎn)間的電勢差為：UAB，選項(xiàng)D正確9答案(1)104 m/s(2)1.732×103 N/C(3)400 V審題突破帶電粒子在水平勻強(qiáng)電場中做什么運(yùn)動(dòng)？速度與電場方向成30°角，隱含條件是什么？解析(1)由動(dòng)能定理得：qUmv 代入數(shù)據(jù)得v1104 m/s(2)粒子沿初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng)：dv1t 粒子沿電場方向做勻加速運(yùn)動(dòng)：vyat由題意得：tan 30° 由牛頓第二定律得：qEma聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得：E×103 N/C1.732×103 N/C(3)由動(dòng)能定理得：

17、qUabm(vv)0 聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得：Uab400 V.以題說法1.電場力做功與重力做功的特點(diǎn)類似，都與路徑無關(guān)2對(duì)于電場力做功或電勢差的計(jì)算，選用動(dòng)能定理往往最簡便快捷，但運(yùn)用動(dòng)能定理時(shí)要特別注意運(yùn)動(dòng)過程的選取10答案(1)10 m/s2，方向垂直于桿向下(2)4 J(3)2 m/s(1)小環(huán)沿桿做勻速運(yùn)動(dòng)，受力如圖所示故qEcos 45°mgcos 45° 即qEmg小環(huán)離開直桿后，所受合外力為F合mgma ag10 m/s2方向垂直于桿向下(2)小環(huán)從C運(yùn)動(dòng)到P的過程中動(dòng)能的增量為EkW重W電 其中W重mgh4 JW電0，所以Ek4 J(3)環(huán)離開桿做類平拋

18、運(yùn)動(dòng)平行桿方向做勻速運(yùn)動(dòng)：hv0t垂直桿方向做勻加速運(yùn)動(dòng)：hat2解得v02 m/s(1分)11答案 (1)F06.0 N(2)9.0 N解析 (1)木板能夠產(chǎn)生的最大加速度為aM2.0 m/s2為了使滑塊和木板共同運(yùn)動(dòng)，滑塊的加速度amaM對(duì)滑塊，有F0(mgqE)ma解得F06.0 N.(2)設(shè)滑塊的加速度為a1，木板的加速度為a2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x1a1t2，x2a2t2 且x1x2L滑動(dòng)過程中，由牛頓第二定律有(mgqE)ma2 F(mgqE)ma1由以上各式解得F9.0 N.12答案(1) (2)L4qEL(3)(32) 解析(1)設(shè)B球剛進(jìn)入電場時(shí)帶電系統(tǒng)的速度為v1，由動(dòng)能定理得2qEL×2