2021版高考物理一輪復(fù)習(xí)第七章電場階段素養(yǎng)提升課練習(xí)含解析

PAGE7-電場階段素養(yǎng)提升課命題熱點(diǎn)考點(diǎn)與題型(1)電場強(qiáng)度的理解及合成。(2)電勢、電勢能、電勢差的理解。(3)電場線、等勢線的應(yīng)用。(4)平行板電容器的動態(tài)分析。(5)帶電粒子(體)在電場中的運(yùn)動。(6)力、電綜合問題。(1)選擇題:考查描述電場的性質(zhì)。如電場強(qiáng)度、電勢、電勢能等,還有平行板電容器的動態(tài)分析等。(2)計(jì)算題:考查帶電粒子或帶電物體在電場中的運(yùn)動分析和能量分析。角度一電場性質(zhì)的描述

【典例1】(2016·全國卷Ⅱ)如圖,P是固定的點(diǎn)電荷,虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子Q在P的電場中運(yùn)動。運(yùn)動軌跡與兩圓在同一平面內(nèi),a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若Q僅受P的電場力作用,其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac,速度大小分別為va、vb、vc,則 ()A.aa>ab>ac,va>vc>vbB.aa>ab>ac,vb>vc>vaC.ab>ac>aa,vb>vc>vaD.ab>ac>aa,va>vc>vb【素養(yǎng)解讀】核心素養(yǎng)素養(yǎng)角度具體表現(xiàn)科學(xué)探究證據(jù)靠近P時(shí),v減小,遠(yuǎn)離P時(shí),v增大科學(xué)思維模型建構(gòu)點(diǎn)電荷模型科學(xué)推理用F庫=F合=ma分析a的大小【解析】選D。由圖可知Q在a、b、c點(diǎn)時(shí)距P的距離ra>rc>rb,且Q受P排斥力作用,由庫侖定律F=kq1q2r2可知Fb>Fc>Fa,所以根據(jù)牛頓第二定律可知ab>ac>aa。Q在a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動,或在c點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動時(shí)要克服電場力做功動能減小,又由于Q在a、b、c點(diǎn)時(shí)距P的距離ra>rc>rb,所以va>vc>v【素養(yǎng)特訓(xùn)】如圖所示,兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷分別位于P、Q兩點(diǎn),P、Q兩點(diǎn)在同一豎直線上,水平面內(nèi)有一正三角形ABC,且PQ連線的中點(diǎn)O為三角形ABC的中心,M、N為PQ連線上關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn),則下列說法中正確的是 ()A.A、B、C三點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等但方向不同B.A、B、C三點(diǎn)的電勢相等C.M點(diǎn)電場強(qiáng)度小于A點(diǎn)電場強(qiáng)度D.將一正點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到B點(diǎn),電場力做正功【解析】選B。由于等量異種電荷的中垂面上任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向均與兩電荷連線平行且由正電荷指向負(fù)電荷,即方向豎直向下,又由幾何關(guān)系知,A、B、C三點(diǎn)與兩電荷的距離相等,所以A、B、C三點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等,方向相同,故A錯;等量異種電荷的中垂面為等勢面,故A、B、C、O四點(diǎn)電勢相等,故B對;由于連線上M點(diǎn)電場強(qiáng)度大于O點(diǎn)電場強(qiáng)度,而O點(diǎn)電場強(qiáng)度大于A點(diǎn)電場強(qiáng)度,所以M點(diǎn)電場強(qiáng)度大于A點(diǎn)電場強(qiáng)度,C錯;連線上O點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢,而O點(diǎn)電勢等于B點(diǎn)電勢,即B點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢,正電荷從N點(diǎn)移到B點(diǎn),即為從低電勢點(diǎn)移向高電勢點(diǎn),電場力做負(fù)功,故D錯。角度二與電容器有關(guān)的問題

【典例2】(2015·全國卷Ⅱ)如圖,兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒,微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°,再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒,該微粒將()A.保持靜止?fàn)顟B(tài)B.向左上方做勻加速運(yùn)動C.向正下方做勻加速運(yùn)動D.向左下方做勻加速運(yùn)動【素養(yǎng)解讀】核心素養(yǎng)素養(yǎng)角度具體表現(xiàn)科學(xué)探究證據(jù)、解釋電場力變化后,合力變化,運(yùn)動變化科學(xué)思維科學(xué)推理電場力?合力【解析】選D。作出微粒的受力示意圖如圖所示,電場力方向?yàn)橄蛏掀?5°,并且與重力大小相等,由力合成的平行四邊形定則得F合的方向?yàn)橄蜃笙路?再結(jié)合微粒由靜止釋放初速度為零,故微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動,D項(xiàng)正確;微粒合力不為零,故不能保持靜止?fàn)顟B(tài),A項(xiàng)錯誤;B項(xiàng)、C項(xiàng)的運(yùn)動方向與合力方向不一致,故B、C項(xiàng)均錯。【素養(yǎng)特訓(xùn)】(多選)如圖所示,在水平放置的已經(jīng)充電的平行板電容器之間,有一帶負(fù)電的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)。若某時(shí)刻油滴的電荷量開始減小(質(zhì)量不變),為維持該油滴原來的靜止?fàn)顟B(tài)應(yīng) ()A.給平行板電容器繼續(xù)充電,補(bǔ)充電荷量B.讓平行板電容器放電,減少電荷量C.使兩極板相互靠近些D.將上極板水平右移一些【解析】選A、D。給平行板電容器繼續(xù)充電,電荷量增大,電容不變,由U=QC知電勢差增大,根據(jù)E=Ud知電場強(qiáng)度增大,可使電場力不變,故A正確。同理,讓電容器放電時(shí),油滴不能平衡,故B錯誤。因?yàn)镋=Ud,U=QC,C=εS4πkd,則E=4πkQεS,說明電場強(qiáng)度與電容器兩極板間的距離無關(guān),即電容器兩極板靠近時(shí),電場強(qiáng)度不變,油滴電荷量減小,則電場力減小,油滴不能平衡,故C錯誤;將上極板水平右移,正對面積減小,電容減小,電勢差U=QC增大,電場強(qiáng)度角度三帶電體在電場中的運(yùn)動問題

【典例3】(2017·全國卷Ⅰ)真空中存在電場強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場,一帶電油滴在該電場中豎直向上做勻速直線運(yùn)動,速度大小為v0,在油滴處于位置A時(shí),將電場強(qiáng)度的大小突然增大到某值,但保持其方向不變。持續(xù)一段時(shí)間t1后,又突然將電場反向,但保持其大小不變;再持續(xù)同樣一段時(shí)間后,油滴運(yùn)動到B點(diǎn)。重力加速度大小為g。(1)求油滴運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)的速度。(2)求增大后的電場強(qiáng)度的大小;為保證后來的電場強(qiáng)度比原來的大,試給出相應(yīng)的t1和v0應(yīng)滿足的條件。已知不存在電場時(shí),油滴以初速度v0做豎直上拋運(yùn)動的最大高度恰好等于B、A兩點(diǎn)間距離的兩倍?！舅仞B(yǎng)解讀】核心素養(yǎng)素養(yǎng)角度具體表現(xiàn)科學(xué)探究證據(jù)、解釋電場力變化,加速度變化從而影響速度的變化科學(xué)思維科學(xué)推理(1)討論B點(diǎn)在A點(diǎn)之上或之下(2)由E2>E1求出t1和v0的關(guān)系【解析】(1)設(shè)油滴質(zhì)量和電荷量分別為m和q,油滴速度方向向上為正。油滴在電場強(qiáng)度大小為E1的勻強(qiáng)電場中做勻速直線運(yùn)動,故電場方向向上。在t=0時(shí)電場強(qiáng)度突然從E1增大到E2,油滴做豎直向上的勻加速運(yùn)動,加速度大小設(shè)為a1,有:E2q-mg=ma1油滴在t1時(shí)刻的速度:v1=v0+a1t1電場強(qiáng)度突然在t1時(shí)刻反向,油滴做勻變速直線運(yùn)動,加速度大小為a2,方向向下。有:E2q+mg=ma2油滴在t2=2t1時(shí)刻的速度為:v2=v1-a2t1由以上四式得:v2=v0-2gt1(2)由題意,在t=0時(shí)刻前有:E1q=mg油滴從t=0到時(shí)刻t1的位移為:s1=v0t1+12a1油滴在從時(shí)刻t1到時(shí)刻t2=2t1的時(shí)間間隔內(nèi)的位移為:s2=v1t1-12a2設(shè)B、A兩點(diǎn)之間的距離為h,由題給條件有:v02=①若B點(diǎn)在A點(diǎn)之上,依題意有:s1+s2=h由以上幾式解得:E2=[2-2v0gt1+14(v為使E2>E1,應(yīng)有:2-2v0gt1+14(v即:0<t1<(1-32)v0g,對應(yīng)于v2>或t1>(1+32)v0g;對應(yīng)于v2<②若B在A點(diǎn)之下,依題意有s1+s2=-h由以上幾式解得:E2=[2-2v0gt1-14(v為使E2>E1,應(yīng)有:2-2v0gt1-14(v解得:t1>(1+52)v0g,另一解為負(fù),答案:(1)v0-2gt1(2)見解析【素養(yǎng)特訓(xùn)】(2019·深圳模擬)如圖所示,在豎直放置的平行金屬板AB之間加上恒定電壓U,AB兩板的中央留有小孔O1、O2,在B的右側(cè)有平行于極板的勻強(qiáng)電場E,電場范圍足夠大,感光板MN垂直于電場方向放置,第一次從小孔O1處從靜止釋放一個(gè)質(zhì)子(11H),第二次從小孔O1處從靜止釋放一個(gè)α粒子(2A.質(zhì)子和α粒子打到感光板上時(shí)的速度大小之比為2∶1B.質(zhì)子和α粒子在電場中運(yùn)動的時(shí)間相同C.質(zhì)子和α粒子打到感光板上時(shí)的動能之比為1∶1D.質(zhì)子和α粒子在電場中運(yùn)動的軌跡重疊在一起【解析】選D。從開始運(yùn)動到打到板上質(zhì)子的速度大小為v1,α粒子速度大小為v2,根據(jù)動能定理Uq+Edq=12mv2-0,化簡得出v=2(U+Ed)qm,設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,質(zhì)子的比荷為q1m1=em,α粒子的比荷為q2m2=e2m,代入得v1v2=112=2,選項(xiàng)A錯誤;設(shè)粒子在加速電場中加速時(shí)間為t1