2023高考科學復習解決方案-物理-舊教材第八章 能力培優(yōu)提升

第八章能力培優(yōu)提升

［培優(yōu)思維提煉］

1.守恒思想：電荷守恒定律。

2.轉(zhuǎn)換法

(1)利用驗電器兩金屬箔片張開的角度大小顯示帶電體帶電量的多少。

(2)利用靜電計指針偏角顯示電容器極板間電壓大小。

3.放大法、轉(zhuǎn)換法

(1)庫侖扭秤實驗。

(2)密立根油滴實驗——電子電荷量的測定。

4.控制變量法

(1)探究影響電荷間相互作用力的演示實驗。

(2)研究影響平行板電容器電容因素的演示實驗。

5.比例法定義物理量

(1)電場強度的定義。

(2)電勢的定義。

(3)電容的定義。

6.作圖法

(1)用電場線、等勢線(等勢面)形象描述電場的性質(zhì)。

(2)根據(jù)平行板電容器充放電時電流大小隨時間的變化圖象，求解電容器所帶

的電荷量。

7.類比法

(1)等勢線與等高線的類比。

(2)電容物理意義的理解。

(3)帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動——類平拋運動。

8.微元法：推導靜電力做功特點的過程。

9.反證法：分析靜電平衡狀態(tài)導體內(nèi)電場特點的思路。

10.等分法：確定電場線及電勢高低的一種方法。

作等勢線的垂

已知勻強電利用等分線得電場線

場中某些點法確定等

的電勢勢點由電勢高低確

定電場線方向

11.等效法：分析帶電物體在勻強電場與重力場作用下運動的模型——等效

重力場法：等效重力加速度、等效最高點、等效最低點。

［能力提升集訓］

一、選擇題（本題共6小題）

1.（2021.江西省鷹潭市高三下一模）勻強電場中有一與電場垂直的平面，面積

AE1AE

為is,該電場的電場強度隨時間的變化率為五，靜電力常量為左，則京7s對應

物理量的單位是（）

A.歐姆B.伏特C.安培D.特斯拉

答案C

丹要，可得人=念,單位為

因為后=疝，單位為N/（C-s）；由尸=

N-m2/C2;所以攝引的單位為而片?翁-m2=C/s,根據(jù)電流的定義式/=:,

C

可知；'=A,則對應的物理量的單位是安培。故選C。

2.（2021.內(nèi)蒙古包頭市高三二模）（多選）法國物理學家?guī)靵鲇?785年利用他

發(fā)明的扭秤實驗發(fā)現(xiàn)了電荷之間的相互作用規(guī)律，并測定出了靜電力常數(shù)；1798

年，英國物理學家卡文迪許利用卡文迪許扭秤成功測定了引力常量，從而使牛頓

萬有引力定律具有了實用價值（牛頓1687年發(fā)現(xiàn)萬有引力定律）。關于萬有引力定

律和庫侖定律的研究，以下說法正確的是（）

A.兩個實驗都用到了“放大法”

B.卡文迪許扭秤實驗和庫侖扭秤實驗的相似性，體現(xiàn)了“類比”是一種重

要的思維方式

C.卡文迪許精確測量引力常量的前提是確保研究小球為電中性

D.萬有引力定律和庫侖定律的相似性，說明了萬有引力和庫侖力是同一種

基本相互作用

答案ABC

解析庫侖扭秤實驗與卡文迪許扭秤實驗都實現(xiàn)了微小力的測定，體現(xiàn)了放

大的思想，運用了放大法，故A正確；卡文迪許扭秤實驗和庫侖扭秤實驗的相似

性，體現(xiàn)了“類比”是一種重要的思維方式，故B正確；引力常量非常小，小球

如果帶電，對測量結果影響很大，故C正確；庫侖力是電磁相互作用，與萬有引

力不是同一種基本相互作用，故D錯誤。

3.（2021?江西省鷹潭市高三下一模）空間存在著平行紙面的勻強電場，但電場

的具體方向未知，現(xiàn)用儀器在紙面內(nèi)沿互成60°角的OA、。8兩個方向探測該靜

電場中各點電勢，得到各點電勢8與。點距離的函數(shù)關系如圖所示，則下列關于

該電場的電場強度E的大小、方向說法中正確的是（）

A.E=400V/m,沿AO方向

B.F=400V/m,沿80方向

C.E=40MV/m,與），軸負方向成30°斜向左下

D.E=4（）MV/m,與），軸正方向成30°斜向右上

答案A

解析由幾何關系可知，在x軸和>軸上W=10V的點分別在x=2.5cm、y

=5cm處，連接兩點，由幾何關系可知該連線與垂直，場強方向與等勢線垂

直，且沿場強方向電勢降低，故場強方向沿A0方向，場強大小方=20；；；2m=

400V/m,故A正確，B、C、D錯誤。

4.（2021.陜西省咸陽市高三下高考模擬檢測三）如圖甲所示，充好電的電容器

與定值電阻接入電路，電壓傳感器與電流傳感器對電路的影響可忽略不計。傳感

器將測得的物理量輸入計算機，計算機顯示出物理量隨著時間的變化情況?，F(xiàn)閉

合開關后，在計算機上顯示的電路中的電壓與電流隨時間的變化關系如圖乙所示。

念時刻，電壓與電流變?yōu)榱?。圖乙中5與8為電流曲線在虛線MN兩側(cè)與坐標軸

圍成的面積。下列說法中正確的是（）

A.圖乙中電壓與電流的比值逐漸變小

B.圖乙中的S=S2

C.圖乙中的Si>S2

D.圖乙中電阻R在。?白內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能等于在力?/2內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能

答案B

解析題圖乙中的電壓與電流實際上反映的是定值電阻R上的物理量，它們

滿足歐姆定律，故電壓與電流的比值不變，A錯誤；電流曲線與坐標軸圍成的面

積表示電容器放出的電荷量，電容器在。?。時間內(nèi)放出的電荷量為多,電壓減

小了6V,在h?亥時間內(nèi)放出的電荷量為S2,電壓又減小了6V,由夕=。。，可

知Si=S2,B正確，C錯誤；在每小段時間內(nèi)，根據(jù)公式有AQ=?/??△/,由于通

過R的電流在0?力內(nèi)的均高于在。?/2內(nèi)的，而兩段時間的『加相同，故電阻R

在0?4內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能大于在力?/2內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)能，D錯誤。

5.（2021.河南省濟源、平頂山、許昌高三下第三次質(zhì)量檢測）靜電場方向平行

于x軸，其電勢s隨x的分布可簡化為如圖所示的折線。將一個帶負電的粒子在

x=d處由靜止釋放，它只在電場力作用下沿x軸運動。規(guī)定x軸正方向為電場強

度E、加速度。、速度。的正方向，下圖分別表示x軸上各點的電場強度已粒子

的加速度八速度。和動能反隨x的變化圖象，其中正確的是（）

答案D

解析夕-x圖象的斜率表示電場強度，沿電場方向電勢降低，則知在x=0的

左側(cè)，存在向左的勻強電場，x=0右側(cè)存在向右的勻強電場，且兩側(cè)電場強度大

小相等，故A錯誤；根據(jù)牛頓第二定律知qE=〃以，粒子在勻強電場中運動時加

速度不變，由于粒子帶負電，粒子在x=0左側(cè)加速度為正值，大小不變，在尢=

0右側(cè)加速度為負值，大小不變，故B錯誤；在x=0右側(cè)粒子向左勻加速，在x

=0的左側(cè)向左做勻減速運動，速度與位移不成線性關系，故C錯誤；在x=0左

側(cè)，根據(jù)動能定理可得qEx=Ek-Eko,在x=0的右側(cè)，根據(jù)動能定理可得-

=Ek-Eko,可知Ek-尤為一次函數(shù)圖象組合，D正確。

6.（2021.安徽省蕪湖市高三下第一次教學質(zhì)量監(jiān)控）（多選）如圖甲所示，空間

有一水平向右的勻強電場，其中有一個半徑為火=2m的豎直光滑圓環(huán)，環(huán)內(nèi)有

兩根光滑的弦軌道和AC,A點所在的半徑與豎直直徑成37°角。質(zhì)量為

胴=0.08kg、電荷量為＜7=6X10-5c的帶電小球（可視為質(zhì)點）從A點靜止釋放，

分別沿弦軌道A8和AC到達圓周的運動時間相同?，F(xiàn)去掉弦軌道A3和AC,如

圖乙所示，給小球一個初速度，讓小球恰能在圓環(huán)內(nèi)做完整的圓周運動，不考慮

小球運動過程中電荷量的變化。下列說法正確的是（cos37°=0.8,g取10

m/s2）（）

B.勻強電場的電場強度大小為E=lX104V/m

C.小球做圓周運動過程中動能最小值是0.5J

D.小球做圓周運動過程中對環(huán)的壓力最大值是6N

答案BD

解析由圖甲結合等時圓知識，可知重力與電場力的合力沿A。方向，則功

=mgtan37°,代入數(shù)據(jù)可得，勻強電場的電場強度大小為E=1X也v/m,故B

正確；等效最低點為A。延長線與圓軌道交點，小球做圓周運動過程中在等效最

低點速度最大，動能最大，故A錯誤；重力與電場力的合力大小為F=

______________c^2

q（加g）2+（回）2=卒@小球恰能做圓周運動，則其在等效最高點有尸=〃?》,

此時小球速度最小，動能最小，最小動能為a=攝加2,解得Ek=lJ,故C錯誤；

11

小球從等效最高點運動至等效最低點過程中，由動能定理得FX2R=&〃1鼠0一3

mv2,在等效最低點小球?qū)A環(huán)壓力最大，由牛頓第二定律得產(chǎn)N-尸=〃片\代入

數(shù)據(jù)解得FN=6.0N,由牛頓第三定律可知，小球做圓周運動的過程中對環(huán)的最

大壓力是6.0N,故D正確。

二、非選擇題（本題共2小題）

7.（2021?四川省成都市一診模擬）如圖所示，質(zhì)量為m=1.0kg、帶正電q=

1.0X10-4C的滑塊從A點右側(cè)光滑水平面以某一初速度沖上固定在豎直平面內(nèi)

的光滑圓軌道，并沿光滑圓軌道內(nèi)側(cè)運動到8處后離開圓軌道，恰好從C處無碰

撞地沖上粗糙水平臺面繼續(xù)滑行03s停止運動，水平臺面與滑塊間動摩擦因數(shù)〃

=0.2o整個裝置處于豎直向下的勻強電場中，場強E=LOX1（）5N/C。豎直圓軌

道在A點和光滑水平面相切，圓軌道半徑R=0.1m,03與水平面夾角。=37°。

重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求：

⑴滑塊在B處速度班的大??；

⑵滑塊在A處受到圓軌道的支持力尸大小。

答案(1)2m/s(2)124N

解析(1)滑塊從C到靜止，對滑塊根據(jù)動量定理可得：-〃(〃吆+%》=0-

mvc

解得：0c=1.2m/s

從8到C過程可以逆向分析，看做是類平拋運動，則在B點水平方向的分速

度等于比，

在8點根據(jù)運動的合成與分解(如圖所示)可得：吁焉

解得：VB=2m/so

(2)從A到B根據(jù)動能定理可得：

-(mg+qE)R(l+sin8)=gm*-g/”品

在A處根據(jù)牛頓第二定律可得：

VQ

F-(mg+qE)=n斥

聯(lián)立解得：F=124NO

8.(2020.天津高考)多反射飛行時間質(zhì)譜儀是一種測量離子質(zhì)量的新型實驗儀

器，其基本原理如圖所示，從離子源A處飄出的離子初速度不計，經(jīng)電壓為U的

勻強電場加速后射入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器由兩個反射區(qū)和長為/的漂移管(無

場區(qū)域)構成，開始時反射區(qū)1、2均未加電場，當離子第一次進入漂移管時，兩

反射區(qū)開始加上電場強度大小相等、方向相反的勻強電場，其電場強度足夠大，

使得進入反射區(qū)的離子能夠反射回漂移管。離子在質(zhì)量分析器中經(jīng)多次往復即將

進入反射區(qū)2時，撤去反射區(qū)的電場，離子打在熒光屏8上被探測到，可測得離

子從A到B的總飛行時間。設實驗所用離子的電荷量均為以不計離子重力。

I熒光屏

---------------------三B

離

源

「,

1

加漂移管(無場區(qū)域)"窗

速

電

場

質(zhì)埴分析器