高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場(chǎng)突破全國(guó)卷試題

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電場(chǎng)的性質(zhì)是力與能在電磁學(xué)中的延續(xù)，結(jié)合帶電粒子(微粒)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)綜

合考察牛頓運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)能定理及受力分析、運(yùn)動(dòng)的合成與分解是常用的命題思路．這部分內(nèi)容綜合性強(qiáng)，依舊是命題的熱點(diǎn)．

電場(chǎng)中帶電粒子(微粒)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及電場(chǎng)中力的性質(zhì)和能的性質(zhì)主要有以下幾個(gè)重點(diǎn)考察內(nèi)容：

(1)以電場(chǎng)強(qiáng)度為代表的反映電場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量：通過(guò)場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算、庫(kù)侖定律的應(yīng)用、帶電粒子(微粒)的加速和偏轉(zhuǎn)等知識(shí)，與力學(xué)觀(guān)點(diǎn)結(jié)合考察運(yùn)動(dòng)類(lèi)問(wèn)題．

(2)以電勢(shì)為代表的反映電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量：通過(guò)電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能的計(jì)算，結(jié)合功能關(guān)系，能量守恒定律等考察電場(chǎng)中能量的轉(zhuǎn)化類(lèi)問(wèn)題．

(16分)如下圖，水平絕緣粗糙的軌道AB與處于豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣光滑

軌道BC平滑連接，半圓形軌道的半徑R＝0.4m，在軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)線(xiàn)與軌道所在的平面平行，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝1.0×10N/C.現(xiàn)有一電荷量q＝＋1.0×10C，質(zhì)量m＝0.1kg的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn))，在水平軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放，帶電體恰好能通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)C，然后落至水平軌道上的D點(diǎn)．取g＝10m/s.試求：

2

4

－4

(1)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓形軌道B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓形軌道的壓力大??；(2)D點(diǎn)到B點(diǎn)的距離xDB；

(3)帶電體在從P開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到落至D點(diǎn)的過(guò)程中的最大動(dòng)能．

v2C[解析](1)設(shè)帶電體恰好通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC，依據(jù)牛頓其次定律有mg＝m，(2

R分)

解得vC＝2.0m/s.(1分)

設(shè)帶電體通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB，設(shè)軌道對(duì)帶電體的支持力大小為FB，帶電體在B點(diǎn)時(shí)，

v2B根據(jù)牛頓其次定律有FB－mg＝m.(2分)

R帶電體從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中，依據(jù)動(dòng)能定理有

1212

－mg×2R＝mvC－mvB(2分)

22聯(lián)立解得FB＝6.0N，

根據(jù)牛頓第三定律，帶電體對(duì)軌道的壓力F′B＝6.0N．(1分)

(2)設(shè)帶電體從最高點(diǎn)C落至水平軌道上的D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為t，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解有2R12

＝gt(2分)2

xDB＝vCt－1Eq2

t(2分)2m聯(lián)立解得xDB＝0.(1分)

(3)由P到B帶電體做加速運(yùn)動(dòng)，故最大速度一定出現(xiàn)在從B經(jīng)C到D的過(guò)程中，在此過(guò)程中只有重力和電場(chǎng)力做功，這兩個(gè)力大小相等，其合力與重力方向成45°夾角斜向右下方，故最大速度必出現(xiàn)在B點(diǎn)右側(cè)對(duì)應(yīng)圓心角為45°處．設(shè)帶電體的最大動(dòng)能為Ekm，根據(jù)動(dòng)能定理有

qERsin45°－mgR(1－cos45°)＝Ekm－mv2B(2分)

代入數(shù)據(jù)解得Ekm≈1.17J．(1分)[答案](1)6.0N(2)0(3)1.17J

解決該類(lèi)問(wèn)題的一般思路

1

2

1．(多項(xiàng)選擇)如下圖，粗糙絕緣的水平面附近存在一個(gè)平行于水平面的電場(chǎng)，其中某一區(qū)域的電場(chǎng)線(xiàn)與x軸平行，在x軸上的電勢(shì)φ與坐標(biāo)x的關(guān)系用圖中曲線(xiàn)表示，圖中斜線(xiàn)為該曲線(xiàn)過(guò)點(diǎn)(0.15，3)的切線(xiàn)．現(xiàn)有一質(zhì)量為0.20kg，電荷量為＋2.0×10C的滑塊P(可視為質(zhì)點(diǎn))，從x＝0.10m處由靜止釋放，其與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02.取重力加速度g＝10m/s.則以下說(shuō)法正確的是()

2

－8

A．x＝0.15m處的場(chǎng)強(qiáng)大小為2.0×10N/CB．滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸減小C．滑塊運(yùn)動(dòng)的最大速度約為0.1m/sD．滑塊最終在0.3m處停下

Δφ

解析：選AC.φ－x的斜率等于該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，所以x＝0.15m處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝

Δx3×106＝N/C＝2.0×10N/C，選項(xiàng)A正確；圖象斜率的絕對(duì)值逐漸減小，由于在x＝0.15m0.15處，Eq＝μmg＝0.04N，所以從x＝0.1m開(kāi)始，滑塊向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，加速度向右先減小后反向變大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)滑動(dòng)摩擦力等于電場(chǎng)力時(shí)，滑塊的速度最大，此時(shí)對(duì)應(yīng)的x12

＝0.15m，由動(dòng)能定理有Uq－μmgΔx＝mv，U＝1.5×105V，Δx＝0.05m，解得v＝0.1m/s，

2選項(xiàng)C正