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正文內(nèi)容

高考第一輪復(fù)習物理教案10電場-文庫吧資料

2025-06-13 23:51本頁面
  

【正文】 答案;510-8F;220 V【例12】如圖所示,兩極板各鉆有一個小孔的平行板電容器,經(jīng)充電后兩極板分別帶上了電量為Q的異種電荷。精析:電容器接在電源的正、負極上沒有斷開,則電容器兩端的電壓不變,兩極板間的距離不變,則場強不變,油滴受力情況不變,油滴靜止不動.在電容器兩極板錯開的過程中,電容器的電容是減小的,由C=q/U可知,U不變時,Q是減小的,則電容器的帶電量減小,有電荷流向電源,是放電電流,方向由a到 b.故選項D正確.【點評】要點是接在電源兩端的電容器的電壓不變,當電容發(fā)生變化時,所帶電量變化,根據(jù)電量的增加或減少判斷是充電或放電,從而確定電流方向.還可以假設(shè)兩極板的距離發(fā)生變化和插人電介質(zhì)或?qū)w后的情況,讀者可自行判斷.規(guī)律方法 應(yīng)用處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點解題【例5】如圖所示,P為金屬球殼內(nèi)的一點,殼外一帶負電的帶電體A移近金屬球殼時,金屬球殼內(nèi)P點處的場強E和電勢U的變化是( ) A.E不變,U降低;B.E不變,U升高 C.E增大,U升高;D、E增大.U降低解析:金屬球殼處于帶負電的帶電體A形成的電場中,處于靜電平衡狀態(tài),因此E始終等于零不變,由于帶電體A帶負電且靠近球殼,所以球殼的電勢降低。 C.油滴靜止不動,電流計中的電流從b流向a。(6)常用電容器: 可變電容、固定電容(紙介電容器與電解電容器).(7)C=ΔQ/ΔU 因為U1=Q1/C.U2=Q2/C.所以C=ΔQ/ΔU (8)電容器兩極板接入電路中,它兩端的電壓等于這部分電路兩端電壓,當電容變化時,電壓不變;電容器充電后斷開電源,一般情況下電容變化,電容器所帶電量不變.【例4】兩個較大的平行金屬板A、B相距為d,分別接在電壓為U的電源正、負極上,這時質(zhì)量為m,帶電量為一q的油滴恰好靜止在兩極之間,如圖所示,在其它條件不變的情況下,如果將兩極非常緩慢地錯開一些,那么在錯開的過程中( ) A.油滴將向上加速運動,電流計中電流從b流向a?!军c評】處于電場中的導(dǎo)體一旦接地,它的電勢為零。【例2】如圖所示,將不帶電的導(dǎo)體BC放在帶正電的金屬球A附近,當導(dǎo)體BC達到靜電平衡后,則下列說法正確的有( ) A.用導(dǎo)線連接BC兩端,導(dǎo)線中有瞬間電流通過 B.用手摸一下導(dǎo)體B端可使導(dǎo)體帶正電 C.導(dǎo)體C端電勢高于B端電勢 D.B和C端感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的場強沿BC方向逐漸減小解析:靜電平衡后,BC內(nèi)部場強為零,整個導(dǎo)作是個等勢體,故A、C都錯了,根據(jù)導(dǎo)體附近的電場線分布,可判定導(dǎo)體BC的電勢比無窮遠處(大地)的電勢要高,故把導(dǎo)體B端或C端接地時,將有電子從大地流向?qū)w,導(dǎo)體將帶負電;導(dǎo)體處于靜電平衡時,導(dǎo)體內(nèi)部的電場跟感應(yīng)電場相平衡,因此可以根據(jù)外電場在導(dǎo)體內(nèi)部的分布情況來確定感應(yīng)電荷電場在導(dǎo)體內(nèi)部的分布情況. 答案:D【例3】如圖所示,接地的金屬板右側(cè)有固定的點電荷十Q,a、b點是金屬板右側(cè)表面上的兩點,其中a點到+q的距離較小,下列說法中正確的是( )A.由于靜電感應(yīng),金屬板右側(cè)表面帶負電,左側(cè)表面帶正電.B、由于靜電感應(yīng),金屬板右側(cè)表面帶負電,左側(cè)表面不帶電C、整個導(dǎo)體,包括表面上的a、b點,是一個等勢體,且電勢等于零 D、a、b兩點的電場強度不為零,且a、b兩點場強方向相同,但a點的場強比b點場強大解析:由于靜電平衡,金屬板是一個等勢體,且電勢為零(金屬板接地),金屬板的左側(cè)不帶電,右側(cè)帶負電.a(chǎn)、b兩點的場強不為零,它們場強的方向均垂直于金屬板平面,由于a點離+Q比b點近,故。-sin30176。)A球的電勢能增加了WA=qElcos60176。)B球的重力勢能減少了EB=mgl(1-sin60176。同(2)理可證,每次總動能無損失的碰撞均是交換速度,則以后第三、四次碰撞情況可看成與第一、二次碰撞情況重復(fù),以此類推可知A、B兩球不斷碰撞的時間間隔相等,均為T=2t= ⑧【例14】有三根長度皆為l= m的不可伸長的絕緣輕線,其中兩根的一端固定在天花板上的O點,另一端分別拴有質(zhì)量皆為m=10-2 kg的帶電小球A和B,它們的電量分別為-q和+q,q=10-7 C.A、B之間用第三根線連接起來.空間中存在大小為E=106 N/C的勻強電場,場強方向沿水平向右,平衡時A、B球的位置如圖所示. 現(xiàn)將O、B之間的線燒斷,由于有空氣阻力,A、B球最后會達到新的平衡位置.求最后兩球的機械能與電勢能的總和與燒斷前相比改變了多少.(不計兩帶電小球間相互作用的靜電力)【解析】 圖1中虛線表示A、B球原來的平衡位置,實線表示燒斷后重新達到平衡的位置,其中α、β分別表示細線OA、AB與豎直方向的夾角.A球受力如圖2所示:重力mg,豎直向下;電場力qE,水平向左;細線OA對A的拉力T1,方向如圖;細線AB對A的拉力T2,方向如圖.由平衡條件T1sinα+T2sinβ=qE, T1cosα=mg+T2cosβB球受力如圖3所示:重力mg,豎直向下;電場力qE,水平向右;細線AB對B的拉力T2,方向如圖.由平衡條件T2sinβ=qE, T2cosβ=mg聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù),得α=0, β=45176。如果不相等,請說明理由。開始時兩球相距L,在電場力的作用下,A球開始沿直線運動,并與B球發(fā)生正對碰撞,碰撞中A、B兩球的總動能無損失。at12,所以【例13】在電場強度為E的勻強電場中,有一條與電場線平行的幾何線,如圖中虛線所示。NA (L-x)=,當x=L/2時,EK達到最大.又據(jù)x=189。NALqU=10-4J(3)解法一:設(shè)煙塵顆粒下落距離為x,則板內(nèi)煙塵總動能EK=189?!纠?2】為研究靜電除塵,有人設(shè)計了一個盒狀容器,容器側(cè)面是絕緣的透明有機玻璃,它的上下底面是面積A= m2的金屬板,間距L= m,當連接到U=2500V的高壓電源正負兩極時,能在兩金屬板間產(chǎn)生一個勻強電場,如圖所示.現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi),每m3有煙塵顆粒1013個.假設(shè)這些顆粒都處于靜止狀態(tài),每個顆粒帶電量為q=10-17C,質(zhì)量為m= 10-15kg,不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力,并忽略煙塵顆粒所受重力.求合上開關(guān)后:(1)經(jīng)過多長時間煙塵顆??梢员蝗课剑?2)除塵過程中電場對煙塵顆粒共做了多少功?(3)經(jīng)過多長時間容器中煙塵顆半粒的總動能達到最大?解析:(1)由題可知,只要距離上板表面的煙塵能被吸附列下板時,煙塵即被認為全卻吸收,煙塵所受電場力為F=qU/L,L=189。拓展:兩個相同的帶電小球(可視為點電荷),相碰后放回原處,相互間的庫侖力大小怎樣變化?討論如下:①等量同種電荷,F(xiàn) /=F;②等量異種電荷,F(xiàn) /=0F;③不等量同種電荷F /F;④不等量異種電荷F /F、F /=F、F /F都有可能,當滿足q1=(3177。從能量觀點看,在相同距離上的庫侖斥力增大,返回過程中電場力做的正功大于接近過程中克服電場力做的功,由機械能定理,系統(tǒng)機械能必然增大,即末動能增大。由動量觀點看,系統(tǒng)動量守恒,兩球的速度始終等值反向,也可得出結(jié)論:兩球必將同時返回各自的出發(fā)點。有下列說法:①E1=E2 E0,p1=p2 p0 ②E1=E2= E0,p1=p2= p0 ③接觸點一定在兩球初位置連線的中點右側(cè)某點 ④兩球必將同時返回各自的出發(fā)點。接觸后兩小球又各自反向運動。故h>H,答案CABQ2Q【例11】 已知如圖,光滑絕緣水平面上有兩只完全相同的金屬球A、B,帶電量分別為2Q與Q。 電場力做功與能量的變化應(yīng)用 電場力做功,可與牛頓第二定律,功和能等相綜合,解題的思路和步驟與力學中的完全相同,但要注意電場力做功的特點——與路徑無關(guān)【例10】如圖所示,有兩個完全相同的金屬球A、B,B固定在絕緣地板上,A在離B高H的正上方由靜止釋放,與B發(fā)生正碰后回跳高度為h,設(shè)碰撞中無動能損失,空氣陰力不計,A、若A、B帶等量同種電荷,則h>H B、若A、B帶等量異種電荷,則h<HC、若A、B帶等量異種電荷,則h>H D、若A、B帶等量異種電荷,則h=H解析:若A、B帶等量同種電荷,則碰撞后兩球帶電量不變,下落過程中重力做正功,電場力做負功,回跳時重力做負功,電場力做正功??芍妶隽z驗電荷做負功。再利用“電場線方向為電勢降低最快的方向”判斷a,b處電勢高低關(guān)系是UA>UB,C選項不正確。由圖可知,電荷做曲線運動,必受到不等于零的合外力,即Fe≠0,且Fe的方向應(yīng)指向運動軌跡的凹向。 D.電荷在b處速度小解析:由圖可知b處的電場線比a處的電場線密,說明b處的場強大于a處的場強。答案:AC【例9】 如圖所示,實線是一個電場中的電場線,虛線是一個負檢驗電荷在這個電場中的軌跡,若電荷是從a處運動到b處,以下判斷正確的是: [  ]A.電荷從a到b加速度減小。DCcosθ=WDC即從A點移到B點與從D點移到C點電場力做功相同,所以有WAB=qUAB=qUDC=q(φD-φC),即φD=UAB+φC=15-3-3=9V解法二.設(shè)此正方形對角線的交點為O,則由U=Ed可知φA-φO=UAO=UOC=φO—φC,UBO=UOD=φB—φO=φO—φD,即,上式代入數(shù)據(jù)得φD=9 V解法三:如圖所示,連接AC,在AC上取E、F兩點,使AE=EF=FC,則 UAC=UAE+UEF+UFC,UAE=UEF=UFC=UAC/3,解得φF=3 V, φE=9V連接BF和DE,因φB=φF=3 V,所以BF是等勢面,又因為BF// DE,所以DE也是等勢面,即φD=9V。解法一、假設(shè)在此電場中移動一正電荷q,從A點移到B點,設(shè)AB與電場方向夾角為θ,則WAB=qE 即系統(tǒng)的電勢能減少了0.68J。其中一個小球受力如圖所示,F(xiàn)A為A球受庫侖力.則: FA=mgtg450=mg…………………① 由庫侖定律:FA=kq1q2/L12………② 由①、②得:(2)兩球達最高點時速度為零,設(shè)釋放時離桌面高度為h1,最高點時離桌面高度為h2,則兩球在上升過程的能量變化情況為:動能的變化ΔEK=0,重力勢能的變化量ΔEP=2mg(h2-h(huán)l)。E=F/q,E在數(shù)值上等于單位正電荷所受的電場力電場中某點的電勢等于該點跟選定的標準位置(零電勢點)間的電勢差,φ=ε/q,φ在數(shù)值上等于單位正電荷所具有的電勢能3矢量標量4單位:N/C。mv2……①,其中h為質(zhì)點在D點的高度,h=BDsin600=BCsin300 sin600=2L 189。g-kQq/2mL2在斜面整個運動過程中電勢能、動能、重力勢能三者的和不變,已知質(zhì)點運動到D點的速度V,則D點的電勢能可求出,從幾何關(guān)系容易發(fā)現(xiàn),B、C、D分別到O點的距離是相等的,則BD=BC/2=BO=OC=OD,B、C、D三點在以O(shè)為圓心的同一圓周上,是O點處點電荷Q產(chǎn)生的電場中的等勢點,所以,q由D到C的過程中電場力作功為零,由機械能守恒定律,得mgh=189。質(zhì)點受三個力作用,電場力f=kQq/L2,方向由C指向O點(庫侖吸引);重力 mg,方向豎直向下;支持力N,方向垂直于斜面向上。若O點應(yīng)電荷O不存在,則粒子在斜面上的運動是勻加速運動,現(xiàn)在粒子還處在靜電場中,隨著粒子運動,電場力的大小、方向是逐漸變化的,因而粒子總的來說是在變力的作用下運動。 A、①② B.②③ C\④ D,②(2)質(zhì)點的運動是A.勻加速運動; B.勻減速運動; C.先加速后勻減速的運動; D.加速度隨時間變化的運動(3)該質(zhì)點滑到非常接近斜邊底端C點時速率vc為多少?沿斜面向下的加速度ac為多少?解析:斜面光滑,表明無摩擦力的作用,粒子在重力、電場力、斜面彈力三者的作用下運動。(將(1),(2)題正確選項前的標號填在題后括號內(nèi))(1)在質(zhì)點的運動中不發(fā)生變化的是①動能;②電勢能與重力勢能之和;③動能與重力勢能之和;④動能、電勢能。(不計重力和空氣阻力)解析:設(shè)相鄰等勢面間的電勢差為△U,根據(jù)動
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