10-11靜電場(chǎng)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)(原卷版)-2024高考一輪復(fù)習(xí)100考點(diǎn)100講

2024年高考一輪復(fù)習(xí)100考點(diǎn)100講第10章靜電場(chǎng)第10.11講靜電場(chǎng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)【知識(shí)點(diǎn)精講】靜電場(chǎng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)主要有：探究影響電荷之間相互作用力的因素，利用庫(kù)侖扭稱的實(shí)驗(yàn)，密立根油滴實(shí)驗(yàn)，模擬電場(chǎng)線演示實(shí)驗(yàn)等。【方法歸納】探究影響電荷之間相互作用力的因素，采用控制變量法；利用庫(kù)侖扭稱的實(shí)驗(yàn)，采用將微小量放大的方法，密立根油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量得出了元電荷數(shù)值。模擬電場(chǎng)線演示實(shí)驗(yàn)采用電流場(chǎng)與靜電場(chǎng)等效方法模擬電場(chǎng)線進(jìn)行演示?！咀钚赂呖碱}精練】1.（2023高考湖南卷·25）．（14分）密立根油滴實(shí)驗(yàn)的示意圖如圖所示。兩水平金屬平板上下放置，間距固定，可從上板中央的小孔向兩板間噴入大小不同、帶電量不同、密度相同的小油滴。兩板間不加電壓時(shí)，油滴a、b在重力和空氣阻力的作用下豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)，速率分別為v0、；兩板間加上電壓后（上板為正極），這兩個(gè)油滴很快達(dá)到相同的速率，均豎直向下勻速運(yùn)動(dòng)。油滴可視為球形，所受空氣阻力大小與油滴半徑、運(yùn)動(dòng)速率成正比，比例系數(shù)視為常數(shù)。不計(jì)空氣浮力和油滴間的相互作用。（1）求油滴a和油滴b的質(zhì)量之比；（2）判斷油滴a和油滴b所帶電荷的正負(fù)，并求a、b所帶電荷量的絕對(duì)值之比。2.（15分）（2022·高考廣東物理）密立根通過(guò)觀測(cè)油滴的運(yùn)動(dòng)規(guī)律證明了電荷的量子性，因此獲得了1923年的諾貝爾獎(jiǎng)。圖13是密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理示意圖，兩個(gè)水平放置、相距為d的足夠大金屬極板，上極板中央有一小孔。通過(guò)小孔噴入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴帶上了電荷。有兩個(gè)質(zhì)量均為、位于同一豎直線上的球形小油滴A和B，在時(shí)間t內(nèi)都勻速下落了距離。此時(shí)給兩極板加上電壓U（上極板接正極），A繼續(xù)以原速度下落，B經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后向上勻速運(yùn)動(dòng)。B在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t內(nèi)上升了距離，隨后與A合并，形成一個(gè)球形新油滴，繼續(xù)在兩極板間運(yùn)動(dòng)直至勻速。已知球形油滴受到的空氣阻力大小為，其中k為比例系數(shù)，m為油滴質(zhì)量，v為油滴運(yùn)動(dòng)速率。不計(jì)空氣浮力，重力加速度為g。求：（1）比例系數(shù)k；（2）油滴A、B的帶電量和電性；B上升距離電勢(shì)能的變化量；（3）新油滴勻速運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向。3、（2017年11月浙江選考）電場(chǎng)線的形狀可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬，把頭發(fā)屑懸浮在蓖麻油里，加上電場(chǎng)，頭發(fā)屑按照電場(chǎng)的方向排列起來(lái)，如圖所示，關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是（）A、a圖是模擬兩等量同種電荷的電場(chǎng)線B、b圖一定是模擬兩等量正電荷的電場(chǎng)線C、a圖中A、B應(yīng)接高壓起電裝置的兩極D、b圖中A、B應(yīng)接高壓起電裝置的兩極4．(2015·浙江理綜，16)如圖所示為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上，且正對(duì)平行放置。工作時(shí)兩板分別接高壓直流電源的正負(fù)極，表面鍍鋁的乒乓球用絕緣細(xì)線懸掛在兩金屬板中間，則()A．乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷B．乒乓球受到擾動(dòng)后，會(huì)被吸在左極板上C．乒乓球共受到電場(chǎng)力、重力和庫(kù)侖力三個(gè)力的作用D．用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，放開(kāi)后乒乓球會(huì)在兩極板間來(lái)回碰撞5．（2018北京理綜）研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A．實(shí)驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電B．實(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小C．實(shí)驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計(jì)指針的張角變大D．實(shí)驗(yàn)中，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大【最新模擬題精練】1.（2023江蘇三校聯(lián)考）6.如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置為庫(kù)侖扭秤．細(xì)銀絲的下端懸掛一根絕緣棒，棒的一端是一個(gè)帶電的金屬小球A，另一端有一個(gè)不帶電的球B，B與A所受的重力平衡，當(dāng)把另一個(gè)帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時(shí)，A和C之間的作用力使懸絲扭轉(zhuǎn)，通過(guò)懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小，便可找到力F與距離r和電量q的關(guān)系．這一實(shí)驗(yàn)中用到了下列哪些方法（）①微小量放大法②極限法③控制變量法④逐差法A.①② B.①③ C.③④ D.②④2.（2023北京朝陽(yáng)二模）某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證庫(kù)侖定律：將一個(gè)帶電小球A用絕緣細(xì)線懸掛，并將另一個(gè)與小球A帶同種電荷的小球B與它靠近，A球受到B球的靜電斥力F而發(fā)生偏移，測(cè)得A球的質(zhì)量為m，懸點(diǎn)到A球球心的距離為l。首先，在保持兩球電荷量不變的情況下，移動(dòng)小球B改變兩球之間的距離，用刻度尺測(cè)量穩(wěn)定后兩球間的距離r和A球偏移的距離d（實(shí)驗(yàn)中滿足）；然后，設(shè)法改變兩球的電荷量，再進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是（）A.實(shí)驗(yàn)中，小球A所受靜電力的測(cè)量值B.為方便驗(yàn)證“靜電力與距離平方成反比的關(guān)系”，應(yīng)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出F與的關(guān)系圖像C.用不帶電導(dǎo)體球C分別與A、B兩球接觸后，A、B兩球一定帶等量同種電荷D.實(shí)驗(yàn)中僅測(cè)量d與r，也可以驗(yàn)證“靜電力與距離平方成反比的關(guān)系”3.（2023江蘇連云港重點(diǎn)高中期中）如圖所示，帶電球C置于鐵架臺(tái)旁，系在絕緣絲線上的帶電小球A掛在鐵架臺(tái)的P點(diǎn)。小球A靜止時(shí)與帶電球C處于同一水平線上，與帶電球C的距離為r，絲線與豎直方向的夾角為。已知A球的質(zhì)量為m，電荷量為，重力加速度為g靜電力常量為k，兩球可視為點(diǎn)電荷，則帶電球C在小球A所在處產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的大小和帶電球C所帶的電荷量Q分別為（）A.，B.，C.，D.，4.（2022北京西城期末）如圖所示，把系在絲線上的帶電小球A掛在鐵架臺(tái)的P點(diǎn)，帶電球C置于鐵架臺(tái)旁。小球A靜止時(shí)與帶電球C處于同水平線上，絲線與豎直方向的夾角為。已知小球A的質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計(jì)絲線質(zhì)量，則可知小球A受到的靜電力的大小為（）A. B. C. D.5、美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)研究平行板間懸浮不動(dòng)的帶電油滴,準(zhǔn)確地測(cè)定了電子的電荷量。如圖,平行板電容器兩極板M、N與電壓為U的恒定電源兩極相連,板的間距為d?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板間勻速下落,則()A.此時(shí)極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E=UB.油滴帶電荷量為mC.減小極板間電壓,油滴將加速下落D.將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離,油滴將向上運(yùn)動(dòng)UdUdmgdUUdUdA.泡沫小球在向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球帶負(fù)電B.泡沫小球在向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電勢(shì)能減小C.泡沫小球在向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電勢(shì)能減小D.泡沫小球在向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，做減速運(yùn)動(dòng)7.（2023北京昌平二模）1913年，美國(guó)物理學(xué)家密立根用油滴實(shí)驗(yàn)證明電荷的量子性并測(cè)出電子的電荷量，由此獲得了1923年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。如圖是密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理示意圖，兩個(gè)水平放置、相距為d的金屬極板，上極板中央有一小孔。用噴霧器將細(xì)小的油滴噴入密閉空間，這些油滴由于摩擦而帶了負(fù)電。油滴通過(guò)上極板的小孔進(jìn)入到觀察室中。當(dāng)兩極板電壓為U時(shí)，某一油滴恰好懸浮在兩板間靜止。將油滴視為半徑為r的球體，已知油滴的密度為，重力加速度為g。（1）求該油滴所帶的電荷量q。（2）由于油滴的半徑r太小，無(wú)法直接測(cè)量。密立根讓油滴在電場(chǎng)中懸浮，然后撤去電場(chǎng)，油滴開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)；由于空氣阻力的存在，油滴很快做近似勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)出油滴在時(shí)間t內(nèi)勻速下落的距離為h。已知球形油滴