2023年高考物理（考點(diǎn)解讀+命題熱點(diǎn)突破）專(zhuān)題07電場(chǎng)

PAGEPAGE1專(zhuān)題07電場(chǎng)【考向解讀】1.靜電場(chǎng)的性質(zhì)與特點(diǎn)以及常見(jiàn)電場(chǎng)的分布規(guī)律問(wèn)題是近幾年高考的熱點(diǎn)，分析近幾年的高考命題，命題規(guī)律主要有以下幾點(diǎn)：(1)以選擇題形式考查電場(chǎng)的疊加．(2)以選擇題形式考查等量電荷或不等量電荷的電場(chǎng)的分布與電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)能的大小比擬問(wèn)題．(3)以選擇題形式考查電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的改變之間的關(guān)系．2.平行板電容器問(wèn)題是近幾年高考中時(shí)常出現(xiàn)的考點(diǎn)，分析近幾年的高考命題，命題規(guī)律主要有以下幾點(diǎn)：(1)一般以選擇題的形式考查電容器的定義式和平行板電容器的決定式．(2)以選擇題的形式考查極板間場(chǎng)強(qiáng)、極板間的電勢(shì)、帶電粒子的電勢(shì)能及電容器的充放電規(guī)律等問(wèn)題．3.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是近幾年高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，綜合分析近幾年的高考命題，對(duì)于這一考點(diǎn)的命題規(guī)律有以下幾個(gè)方面：(1)利用運(yùn)動(dòng)的合成和分解分析帶電粒子的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，考查粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡、受力情況及能量轉(zhuǎn)化，多以選擇題形式出現(xiàn)．(2)經(jīng)常與動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)相綜合，以計(jì)算題的形式出現(xiàn)．【命題熱點(diǎn)突破一】對(duì)電場(chǎng)性質(zhì)的考查例1.【2022·全國(guó)卷Ⅱ】如圖1-所示，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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)．運(yùn)動(dòng)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)．假設(shè)Q僅受P的電場(chǎng)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，那么()圖1-A．a(chǎn)a>ab>ac，va>vc>vbB．a(chǎn)a>ab>ac，vb>vc>vaC．a(chǎn)b>ac>aa，vb>vc>vaD．a(chǎn)b>ac>aa，va>vc>vb【答案】D【解析】由庫(kù)侖定律可知，粒子在a、b、c三點(diǎn)受到的電場(chǎng)力的大小關(guān)系為Fb>Fc>Fa，由a＝eq\f(F,m)可知，ab>ac>aa，由運(yùn)動(dòng)軌跡可知，粒子Q的電性與P相同，受斥力作用，不管粒子從a到c，還是從c到a，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中總有排斥力與運(yùn)動(dòng)方向的夾角先為鈍角后為銳角，即斥力先做負(fù)功后做正功，因此va>vc>vb，故D正確．【變式探究】如圖，在正點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有M、N、P、F四點(diǎn)，M、N、P為直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，F(xiàn)為MN的中點(diǎn)，∠M＝30°.M、N、P、F四點(diǎn)處的電勢(shì)分別用φM、φN、φP、φF表示，φM＝φN，φP＝φF，點(diǎn)電荷Q在M、N、P三點(diǎn)所在平面內(nèi)，那么()A．點(diǎn)電荷Q一定在MP的連線上B．連接PF的線段一定在同一等勢(shì)面上C．將正試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功D．φP大于φM【答案】AD【感悟提升】1.分析電荷受電場(chǎng)力情況時(shí)，首先明確電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布規(guī)律，再利用電場(chǎng)線的疏密分布規(guī)律或場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理判定場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)弱.2.分析電勢(shì)的上下常根據(jù)電場(chǎng)線的指向進(jìn)行判斷.3.比擬電勢(shì)能的大小或分析電勢(shì)能的變化，可以根據(jù)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，做負(fù)功，電勢(shì)能增大判斷，也可根據(jù)正電荷在電勢(shì)高處電勢(shì)能大，負(fù)電荷在電勢(shì)低處電勢(shì)能大來(lái)判斷.)【命題熱點(diǎn)突破二】有關(guān)平行板電容器問(wèn)題例2、【2022·江蘇卷】一金屬容器置于絕緣板上，帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中，容器內(nèi)的電場(chǎng)線分布如圖1-所示．容器內(nèi)外表為等勢(shì)面，A、B為容器內(nèi)外表上的兩點(diǎn)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖1-A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的大B．小球外表的電勢(shì)比容器內(nèi)外表的低C．B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與該處內(nèi)外表垂直D．將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功不同【變式探究】如下圖，D是一個(gè)具有單向?qū)щ娦缘睦硐攵O管，水平放置的平行板電容器AB內(nèi)部原有帶電微粒P處于靜止?fàn)顟B(tài)．以下措施下，關(guān)于P的運(yùn)動(dòng)情況的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．保持S閉合，增大A、B板間距離，P仍靜止B．保持S閉合，減小A、B板間距離，P向上運(yùn)動(dòng)C．?dāng)嚅_(kāi)S后，增大A、B板間距離，P向下運(yùn)動(dòng)D．假設(shè)B板接地，斷開(kāi)S后，A板稍下移，P的電勢(shì)能不變【解析】保持開(kāi)關(guān)S閉合，電容器的電壓不變，增大A、B板間距離，那么導(dǎo)致電容器的電容減小，那么出現(xiàn)電容器的電量減小，然而二極管作用導(dǎo)致電容器的電量不會(huì)減小，那么電容器的電量不變，由于平行板電容器【答案】ABD【命題熱點(diǎn)突破三】帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)例3.【2022·北京卷】如圖1-所示，電子由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，并從另一側(cè)射出．電子質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場(chǎng)電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板間電壓為U，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，板間距為d.(1)忽略電子所受重力，求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0和從電場(chǎng)射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy；(2)分析物理量的數(shù)量級(jí)，是解決物理問(wèn)題的常用方法．在解決(1)問(wèn)時(shí)忽略了電子所受重力，請(qǐng)利用以下數(shù)據(jù)分析說(shuō)明其原因．U＝2.0×102V，d＝4.0×10－2m，m＝9.1×10－31kg，e＝1.6×10－19C，g＝10m(3)極板間既有靜電場(chǎng)也有重力場(chǎng)．電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì)，請(qǐng)寫(xiě)出電勢(shì)φ的定義式．類(lèi)比電勢(shì)的定義方法，在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)〞φG的概念，并簡(jiǎn)要說(shuō)明電勢(shì)和“重力勢(shì)〞的共同特點(diǎn)．圖1-【答案】(1)eq\r(\f(2eU0,m))eq\f(UL2,4U0d)(2)略(3)略【解析】(1)根據(jù)功和能的關(guān)系，有eU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的初速度v0＝eq\a\vs4\al(\r(\f(2eU0,m)))在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt＝eq\f(L,v0)＝Leq\r(\f(m,2eU0))偏轉(zhuǎn)距離Δy＝eq\f(1,2)a(Δt)2＝eq\f(UL2,4U0d).(2)考慮電子所受重力和電場(chǎng)力的數(shù)量級(jí)，有重力G＝mg～10－29N電場(chǎng)力F＝eq\f(eU,d)～10－15N由于F?G，因此不需要考慮電子所受重力．【感悟提升】帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題解題思路(1)首先分析粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，區(qū)分是在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)還是偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題．(2)對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，可根據(jù)對(duì)粒子的受力分析與運(yùn)動(dòng)分析，從以下兩種途徑進(jìn)行處理：①如果是帶電粒子在恒定電場(chǎng)力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，應(yīng)用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等．②如果是非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)，一般利用動(dòng)能定理研究全過(guò)程中能的轉(zhuǎn)化，研究帶電粒子的速度變化、運(yùn)動(dòng)的位移等．(3)對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，一般是類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)模型，通常采用運(yùn)動(dòng)的合成與分解方法處理．通過(guò)對(duì)帶電粒子的受力分析和運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析，應(yīng)用動(dòng)力學(xué)方法或功能方法求解．【變式探究】如下圖，虛線PQ、MN間存在如下圖的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電粒子質(zhì)量為m＝2.0×10－11kg、電荷量為q＝＋1.0×10－5C，從a點(diǎn)由靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為U＝100V的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，從虛線MN上的某點(diǎn)b(圖中未畫(huà)出)離開(kāi)勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)速度與電場(chǎng)方向成30°角．PQ、MN間距離為(1)帶電粒子剛進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)的速率v1；(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大??；(3)ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差．【解析】(1)由動(dòng)能定理得：qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)代入數(shù)據(jù)得v1＝104【答案】(1)104m/s(2)1.73×103【命題熱點(diǎn)突破四】帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題例4、如圖甲所示，在y＝0和y＝2m之間有沿著x軸方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，MN為電場(chǎng)區(qū)域的上邊界，在x軸方向范圍足夠大．電場(chǎng)強(qiáng)度的變化如圖乙所示，取x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)正方向，現(xiàn)有一個(gè)帶負(fù)電的粒子，粒子的比荷為eq\f(q,m)＝1.0×10－2C/kg，在t＝0時(shí)刻以速度v0＝5×102m/s從O點(diǎn)沿y軸正方向進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，不計(jì)粒子重力．求：(1)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間；(2)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)；(3)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域后沿x方向的速度大小．解析：(1)因粒子初速度方向垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，所以粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間t＝eq\f(y,v0)＝4×10－3s.(2)粒子沿x軸負(fù)方向先加速后減速，加速時(shí)的加速度大小為a1＝eq\f(E1q,m)＝4m/s2，減速時(shí)的加速度大小為a2＝eq\f(E2q,m)＝2m/s2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得，x方向上的位移為x＝eq\f(1,2)a1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,2)))2＋a1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,2)))2－eq\f(1,2)a2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T,2)))2＝2×10－5m因此粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)為(－2×10－5m,2m(3)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域后沿x方向的速度為vx＝a1eq\f(T,2)－a2eq\f(T,2)＝4×10－3m/s.答案：見(jiàn)解析【感悟提升】(1)對(duì)于帶電粒子在交變電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)，一般多以加速、勻速或減速交替出現(xiàn)的多運(yùn)動(dòng)過(guò)程的情景出現(xiàn)．解決的方法：①根據(jù)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析帶電粒子一個(gè)變化周期內(nèi)相關(guān)物理量的變化規(guī)律．②借助運(yùn)動(dòng)圖象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，找出每一運(yùn)動(dòng)過(guò)程(或階段)中相關(guān)物理量間的關(guān)系，進(jìn)行歸納、總結(jié)、推理，尋找?guī)щ娏Ｗ拥倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律．(2)對(duì)于帶電粒子在交變電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)，解決的方法仍然是應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法，把曲線運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，然后應(yīng)用動(dòng)力學(xué)或功能關(guān)系加以解決．【高考真題解讀】1.【2022·全國(guó)卷Ⅱ】如圖1-所示，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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)．運(yùn)動(dòng)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)．假設(shè)Q僅受P的電場(chǎng)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，那么()圖1-A．a(chǎn)a>ab>ac，va>vc>vbB．a(chǎn)a>ab>ac，vb>vc>vaC．a(chǎn)b>ac>aa，vb>vc>vaD．a(chǎn)b>ac>aa，va>vc>vb2．【2022·浙江卷】如圖1-1所示，兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B，用一對(duì)絕緣柱支持使它們彼此接觸．把一帶正電荷的物體C置于A附近，貼在A、B下部的金屬箔都張開(kāi)()圖1-1A．此時(shí)A帶正電，B帶負(fù)電B．此時(shí)A電勢(shì)低，B電勢(shì)高C．移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合D．先把A和B分開(kāi)，然后移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合3.【2022·浙江卷】如圖1-5所示，把A、B兩個(gè)相同的導(dǎo)電小球分別用長(zhǎng)為0.10m的絕緣細(xì)線懸掛于OA和OB兩點(diǎn)．用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒與A球接觸，棒移開(kāi)后將懸點(diǎn)OB移到OA點(diǎn)固定．兩球接觸后分開(kāi)，平衡時(shí)距離為0.12m．已測(cè)得每個(gè)小球質(zhì)量是8.0×10－4kg，帶電小球可視為點(diǎn)電荷，重力加速度g取10m/s2，靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，那么()圖1-5A．兩球所帶電荷量相等B．A球所受的靜電力為1.0×10－2NC．B球所帶的電荷量為4eq\r(6)×10－8CD．A、B兩球連線中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為0【答案】ACD【解析】由接觸起電的電荷量分配特點(diǎn)可知，兩相同金屬小球接觸后帶上等量同種電荷，選項(xiàng)A正確；對(duì)A受力分析如下圖，有eq\f(F庫(kù),mg)＝eq\f(AD,OAD)，而F庫(kù)＝keq\f(q2,AB2)，得F庫(kù)＝6×10－3N，q＝4eq\r(6)×10－8C，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；等量同種電荷連線的中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0，選項(xiàng)D正確．4.【2022·全國(guó)卷Ⅲ】關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．兩個(gè)電勢(shì)不同的等勢(shì)面可能相交B．電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處相互垂直C．同一等勢(shì)面上各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度一定相等D．將一負(fù)的試探電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做正功5．【2022·江蘇卷】一金屬容器置于絕緣板上，帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中，容器內(nèi)的電場(chǎng)線分布如圖1-所示．容器內(nèi)外表為等勢(shì)面，A、B為容器內(nèi)外表上的兩點(diǎn)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖1-A．A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比B點(diǎn)的大B．小球外表的電勢(shì)比容器內(nèi)外表的低C．B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與該處內(nèi)外表垂直D．將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功不同【答案】C【解析】電場(chǎng)線的疏密反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱，電場(chǎng)線越密，電場(chǎng)越強(qiáng)，據(jù)圖可知，B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比A點(diǎn)大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)線電勢(shì)降低，小球外表的電勢(shì)比容器內(nèi)外表的高，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；容器內(nèi)外表為等勢(shì)面，而電場(chǎng)線總與等勢(shì)面垂直，故B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與該處內(nèi)外表垂直，選項(xiàng)C正確．A、B兩點(diǎn)等勢(shì)，將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功均為零，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．6.．【2022·全國(guó)卷Ⅰ】一平行板電容器兩極板之間充滿(mǎn)云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上，假設(shè)將云母介質(zhì)移出，那么電容器()A．極板上的電荷量變大，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大B．極板上的電荷量變小，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大C．極板上的電荷量變大，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變D．極板上的電荷量變小，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變7．【2022·全國(guó)卷Ⅰ】現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的離子，其示意圖如圖1-所示，其中加速電壓恒定．質(zhì)子在入口處從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開(kāi)磁場(chǎng)．假設(shè)某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開(kāi)始被同一加速電場(chǎng)加速，為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開(kāi)磁場(chǎng)，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的12倍．此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()圖1-A．11B．12C．121D．144【答案】D【解析】粒子在電場(chǎng)中加速，設(shè)離開(kāi)加速電場(chǎng)的速度為v，那么qU＝eq\f(1,2)mv2，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(1,B)eq\r(\f(2mU,q))，因兩粒子軌道半徑相同，故離子和質(zhì)子的質(zhì)量比為144，選項(xiàng)D正確．8．【2022·全國(guó)卷Ⅱ】阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖1-所示電路．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開(kāi)關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為()圖1-A.eq\f(2,5)B.eq\f(1,2)C.eq\f(3,5)D.eq\f(2,3)S閉合時(shí)等效電路如圖乙所示，乙U2＝eq\f(\f(R·R,R＋R),R＋\f(R·R,R＋R))·E＝eq\f(1,3)E，那么eq\f(Q1,Q2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(3,5)，故C正確．8．【2022·北京卷】如圖1-所示，電子由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，沿平行于板面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，并從另一側(cè)射出．電子質(zhì)量為m，電荷量為e，加速電場(chǎng)電壓為U0，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板間電壓為U，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，板間距為d.(1)忽略電子所受重力，求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度v0和從電場(chǎng)射出時(shí)沿垂直板面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy；(2)分析物理量的數(shù)量級(jí)，是解決物理問(wèn)題的常用方法．在解決(1)問(wèn)時(shí)忽略了電子所受重力，請(qǐng)利用以下數(shù)據(jù)分析說(shuō)明其原因．U＝2.0×102V，d＝4.0×10－2m，m＝9.1×10－31kg，e＝1.6×10－19C，g＝10m(3)極板間既有靜電場(chǎng)也有重力場(chǎng)．電勢(shì)反映了靜電場(chǎng)各點(diǎn)的能的性質(zhì)，請(qǐng)寫(xiě)出電勢(shì)φ的定義式．類(lèi)比電勢(shì)的定義方法，在重力場(chǎng)中建立“重力勢(shì)〞φG的概念，并簡(jiǎn)要說(shuō)明電勢(shì)和“重力勢(shì)〞的共同特點(diǎn)．圖1-【答案】(1)eq\r(\f(2eU0,m))eq\f(UL2,4U0d)(2)略(3)略(2)考慮電子所受重力和電場(chǎng)力的數(shù)量級(jí)，有重力G＝mg～10－29N電場(chǎng)力F＝eq\f(eU,d)～10－15N由于F?G，因此不需要考慮電子所受重力．(3)電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)φ定義為電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)能Ep與其電荷量q的比值，即φ＝eq\f(Ep,q)由于重力做功與路徑無(wú)關(guān)，可以類(lèi)比靜電場(chǎng)電勢(shì)的定義，將重力場(chǎng)中物體在某點(diǎn)的重力勢(shì)能EG與其質(zhì)量m的比值，叫作“重力勢(shì)〞，即φG＝eq\f(EG,m).電勢(shì)φ和重力勢(shì)φG都是反映場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量，僅由場(chǎng)自身的因素決定．9．【2022·天津卷】如圖1-所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地，在兩極板間有一個(gè)固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，θ表示靜電計(jì)指針的偏角．假設(shè)保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置，那么()圖1-A．θ增大，E增大B．θ增大，Ep不變C．θ減小，Ep增大D．θ減小，E不變10．【2022·四川卷】中國(guó)科學(xué)院2022年10月宣布中國(guó)將在2022年開(kāi)始建造世界上最大的粒子加速器．加速器是人類(lèi)揭示物質(zhì)根源的關(guān)鍵設(shè)備，在放射治療、食品平安、材料科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用．如圖1-所示，某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管(漂移管)組成，相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極．質(zhì)子從K點(diǎn)沿軸線進(jìn)入加速器并依次向右穿過(guò)各漂移管，在漂移管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在漂移管間被電場(chǎng)加速，加速電壓視為不變．設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為8×106m/s，進(jìn)入漂移管E時(shí)速度為1×107m/s，電源頻率為1×107Hz，漂移管間縫隙很小，質(zhì)子在每個(gè)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間視為電源周期的eq\f(1,2).質(zhì)子的荷質(zhì)比取1×10(1)漂移管B的長(zhǎng)度；(2)相鄰漂移管間的加速電壓．圖1-【答案】(1)0.4m(6)6×104V【解析】(1)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B的速度為vB，電源頻率、周期分別為f、T，漂移管B的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，那么T＝eq\f(1,f)L＝vB·eq\f(T,2)聯(lián)立①②式并代入數(shù)據(jù)得L＝0.4m(2)設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管E的速度為vE，相鄰漂移管間的加速電壓為U，電場(chǎng)對(duì)質(zhì)子所做的功為W.質(zhì)子從漂移管B運(yùn)動(dòng)到E電場(chǎng)做功W′，質(zhì)子的電荷量為q、質(zhì)量為m，那么W＝qU④W′＝3W⑤W′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,E)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)⑥聯(lián)立④⑤⑥式并代入數(shù)據(jù)得U＝6×104V⑦11．【2022·全國(guó)卷Ⅰ】如圖1-所示，一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其軌跡在豎直面(紙面)內(nèi)，且相對(duì)于過(guò)軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱(chēng)．忽略空氣阻力．由此可知()圖1-A．Q點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高B．油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大C．油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大D．油滴在Q點(diǎn)的加速度大小比它在P點(diǎn)的小12．【2022·全國(guó)卷Ⅲ】某同學(xué)用圖1-中所給器材進(jìn)行與安培力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)．兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫(huà)出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直．圖1-(1)在圖中畫(huà)出連線，完成實(shí)驗(yàn)電路．要求滑動(dòng)變阻器以限流方式接入電路，且在開(kāi)關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動(dòng)．(2)為使金屬棒在離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)具有更大的速度，有人提出以下建議：A．適當(dāng)增加兩導(dǎo)軌間的距離B．換一根更長(zhǎng)的金屬棒C．適當(dāng)增大金屬棒中的電流其中正確的選項(xiàng)是________(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))．【答案】(1)連線如下圖(2)AC(2)由動(dòng)能定理BIL·s＝eq\f(1,2)mv2－0可知，要增大金屬棒離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)的速度v，可以增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B、增大電流I、增大兩導(dǎo)軌間的距離L或增大導(dǎo)軌的長(zhǎng)度s；但兩導(dǎo)軌間的距離不變而只是換一根更長(zhǎng)的金屬棒后，等效長(zhǎng)度L并不會(huì)發(fā)生改變，但金屬棒的質(zhì)量增大，故金屬棒離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)的速度v減小．1．(2022·江蘇卷)靜電現(xiàn)象在自然界中普遍存在，我國(guó)早在西漢末年已有對(duì)靜電現(xiàn)象的記載，?春秋緯·考異郵?中有“玳琩吸〞之說(shuō)，但以下不屬于靜電現(xiàn)象的是()A．梳過(guò)頭發(fā)的塑料梳子吸起紙屑B．帶電小球移至不帶電金屬球附近，兩者相互吸引C．小線圈接近通電線圈過(guò)程中，小線圈中產(chǎn)生電流D．從枯燥的地毯上走過(guò)，手碰到金屬把手時(shí)有被電擊的感覺(jué)解析：梳過(guò)頭發(fā)的塑料梳子因與頭發(fā)摩擦帶電，能吸引輕小物體紙屑，是靜電現(xiàn)象；帶電小球移至不帶電金屬球附近，使不帶電金屬球近端感應(yīng)出與帶電小球異種的電荷而相互吸引，是靜電現(xiàn)象；小線圈接近通電線圈的過(guò)程中，小線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不是靜電現(xiàn)象；從枯燥的地毯上走過(guò)，人與地毯摩擦產(chǎn)生靜電，手碰到金屬把手時(shí)有被電擊的感覺(jué)，是放電現(xiàn)象，是靜電現(xiàn)象．因此不屬于靜電現(xiàn)象的是C選項(xiàng)．答案：C2．(2022·安徽卷)均勻帶電的無(wú)窮大平面在真空中激發(fā)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(σ,2ε0)，其中σ為平面上單位面積所帶的電荷量，ε0為常量．如下圖的平行板電容器，極板正對(duì)面積為S，其間為真空，帶電量為Q.不計(jì)邊緣效應(yīng)時(shí)，極板可看作無(wú)窮大導(dǎo)體板，那么極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度大小和兩極板間相互的靜電引力大小分別為()A.eq\f(Q,ε0S)和eq\f(Q2,ε0S) B.eq\f(Q,2ε0S)和eq\f(Q2,ε0S)C.eq\f(Q,2ε0S)和eq\f(Q2,2ε0S) D.eq\f(Q,ε0S)和eq\f(Q2,2ε0S)答案：D3．(2022·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)如圖，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點(diǎn)，四點(diǎn)處的電勢(shì)分別為φM、φN、φP、φQ.一電子由M點(diǎn)分別運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)和P點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力所做的負(fù)功相等，那么()A．直線a位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM>φQB．直線c位于某一等勢(shì)面內(nèi)，φM>φNC．假設(shè)電子由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功D．假設(shè)電子由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，電場(chǎng)力做負(fù)功答案：B4．(2022·浙江卷)如下圖，用兩根長(zhǎng)度相同的絕緣細(xì)線把一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的小球A懸掛到水平板的M、N兩點(diǎn)，A上帶有Q＝3.0×10－6C的正電荷．兩線夾角為120°，兩線上的拉力大小分別為F1和F2.A的正下方0.3m處放有一帶等量異種電荷的小球B，B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2kg(重力加速度取g＝10m/s2；靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2，A、BA．支架對(duì)地面的壓力大小為2.0NB．兩線上的拉力大小F1＝F2＝1.9NC．將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時(shí)兩線上的拉力大小F1＝1.225N，F(xiàn)2＝1.0ND．將B移到無(wú)窮遠(yuǎn)處，兩線上的拉力大小F1＝F2＝0.866N解析：A、B間庫(kù)侖力為引力，大小為F＝keq\f(Q2,r2)＝0.9N，B與絕緣支架的總重力G2＝m2g＝2.0N，由力的平衡可知，支架對(duì)地面的壓力為1.1N，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于兩線的夾角為120°，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知，兩線上的拉力大小相等，與A的重力和庫(kù)侖力的合力大小相等，即F1＝F2＝G1＋F＝1.9N，B項(xiàng)正確；將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時(shí)庫(kù)侖力為F′＝keq\f(Q2,r′2)＝0.225N，沒(méi)有B時(shí)，F(xiàn)1、F2上的拉力與A的重力相等，即等于1.0N，當(dāng)B水平右移，使M、A、B在同一直線上時(shí)，F(xiàn)2上拉力不變，那么根據(jù)力的平衡可得F1＝1.0N＋0.225N＝1.225N，C項(xiàng)正確；將B移到無(wú)窮遠(yuǎn)處，B對(duì)A的作用力為零，兩線上的拉力等于A球的重力大小，即為1.0N，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：BC5．(2022·山東卷)如圖甲，兩水平金屬板間距為d，板間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示．t＝0時(shí)刻，質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間，0～eq\f(T,3)時(shí)間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動(dòng)，T時(shí)刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出．微粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未與金屬板接觸．重力加速度的大小為g.關(guān)于微粒在0～T時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的描述，正確的選項(xiàng)是()A．末速度大小為eq\r(2)v0 B．末速度沿水平方向C．重力勢(shì)能減少了eq\f(1,2)mgd D．克服電場(chǎng)力做功為mgd答案：BC6．(2022·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)如圖，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)，該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0，方向與電場(chǎng)方向的夾角為60°；它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為30°.不計(jì)重力．求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差．答案：eq\f(mv\o\al(2,0),q)7．(2022·四川卷)如下圖，粗糙、絕緣的直軌道OB固定在水平桌面上，B端與桌面邊緣對(duì)齊，A是軌道上一點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)并垂直于軌道的豎直面右側(cè)有大小E＝1.5×106N/C，方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)．帶負(fù)電的小物體P電荷量是2.0×10－6C，質(zhì)量m＝0.25kg，與軌道間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4.P從O點(diǎn)由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.55s到達(dá)A點(diǎn)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度是5m/s，到達(dá)空間D點(diǎn)時(shí)速度與豎直方向的夾角為α，且tanα＝1.2.P在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終受到水平向右的某外力F作用，F(xiàn)大小與P的速率v的關(guān)系如下表所示．P視為質(zhì)點(diǎn)，電荷量保持不變，