河南2013年高考易考知识点三轮复习冲刺
电场
电场是电学的基础，也是高考的重点，每年必考。一般以填空题或计算题的形式进行考查。库仑定律、电场线的性质、带电体在静电场中的平衡、平行板电容器、带电粒子在电场中的运动等是考查的重点。特别是带电粒子在电场中的运动结合交变电流、磁场知识巧妙地把电场性质与牛顿运动定律、功能关系、动量等力学知识有机地结合起来，更是命题几率较高的热点。在复习本部分时要牢牢抓住力和能这两条主线，将知识系统化，找出它们的联系，做到融会贯通，同时还应注意此部分知识与科技前沿、生活实际等的联系，如静电除尘、电容式传感器、喷墨打印机、静电分选器、示波器等。
【示例1】一半径为r的带正电实心金属导体球，如果以无穷远点为电势的零点，如图7－1中，哪个表示导体球的电场场强随距离的变化？哪个表示导体球的电场电势随距离的变化？(图中横坐标d表示某点到球心的距离，纵坐标表示场强或电势的大小
(1) (2) (3) (4)
A．图（1）表示场强大小随距离变化的关系，图（2）表示电势大小随距离变化关系
B．图（2）表示场强大小随距离变化的关系，图（3）表示电势大小随距离变化关系
C．图（3）表示场强大小随距离变化的关系，图（4）表示电势大小随距离变化关系
D．图（4）表示场强大小随距离变化的关系，图（1）表示电势大小随距离变化关系
【示例2】在一个点电荷Q的电场中，Ox坐标轴与它的一条电场线重合，坐标轴上A、B两点的坐标分别为2.0m和5.0 m。已知放在A、B两点的试探电荷受到的电场力方向都跟x轴的正方向相同，电场力的大小跟试探电荷所带电荷量大小的关系图象如图7－2中直线a、b所示，放在A点的电荷带正电，放在B点的电荷带负电。求：
（1）B点的电场强度的大小和方向
（2）试判断点电荷Q的电性，并确定点电荷Q的位置坐标
【解析】（1）由图可得B点电场强度的大小EB＝N/C，因B点的电荷带负电，而受力指向x轴正方向，故B点场强方向沿x轴负方向。
（2）因A点的正电荷受力和b点的负电荷受力均指向x轴正方向，故点电荷Q应位于A、B两点之间，带负电。
【示例3】如图7－3所示，一带正电物体从斜面的A处由静止开始滑下，经过一水平面后又滑上右边的斜面并停留在B处，AB连线与水平面成(角，若在整个空间加上竖直向下的电场，则该物体从A点由静止滑下，到达右边的斜面并停留在C处（图中未标出），AC连线与水平面夹角为(，若接触面处动摩擦因素处处相等，斜面与水平面接触处是小圆弧，则(、(的关系是(______(（选填“大于”、“小于”或“等于”）
【解析】设左、右两个斜面与水平面夹角分别为(1、(2，A、B、C距地面的高度分别为h1、h2、h3，水平面长度为s。未加电场时，由动能定理，
，
加上竖直向下的电场后，由动能定理，
两式相比较，可得h2＝h3，即C与B两点重合，(等于(。
【答案】等于
【名师解读】本题涉及到匀强电场、电场力、动能定理等知识点，考查推理能力和分析综合能力，体现了《考试大纲》中对“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”和“能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系”的能力要求。本题是把力学中的典型问题应用到电场中，虽然附加了电场力，但不影响结果，这里就可以感受到匀强电场中电场力与重力一样，都是恒力的特点。另外在列动能定理时，要注意分段表示摩擦力的功。
【示例4】如图7－4所示，在空间中的A、B两点固定着一对等量正点电荷，有一带电微粒在它们产生的电场中运动，设带电微粒在运动过程中只受到电场力的作用，带电微粒在电场中所做的运动可能是：
A．匀变速直线运动 B．匀速圆周运动 C．类平抛运动 D．机械振动
现有某同学分析如下：带电粒子在电场中不可能做匀变速直线运动与类平抛运动，因为带电粒子在电场中不可能受到恒定的外力作用，所以A、C是错误的，也不可能做匀速圆周运动，因为做匀速圆周运动的物体所受的合外力始终指向圆心充当向心力，图示中两点电荷所产生的电场不可能提供这样的向心力，所以B也是错误的。唯有D正确，理由是在AB连线中点O两侧对称位置之间可以做机械振动。
你认为该同学的全部分析过程是否有错，若没有错，请说明正确答案“D”成立的条件？若有错，请指出错误并说明理由。
【示例5】如图7－5所示，两平行金属板A、B长l＝8cm，两板间距离d＝8cm，A板比B板电势高300V，即UAB＝300V。一带正电的粒子电量q＝10-10 C，质量m＝10-20 kg，从R点沿电场中心线垂直电场线飞入电场，初速度v0＝2×106m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在中心线上的O点的点电荷Q形成的电场区域（设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响）。已知两界面MN、PS相距为L＝12cm，粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏EF上。求（静电力常数k＝9×109N·m2/C2）
（1）粒子穿过界面PS时偏离中心线RO的距离多远？
（2）点电荷的电量。
（2）设粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为vy，则 vy＝at＝
代入数据，解得 vy＝1.5×106m/s
所以粒子从电场中飞出时沿电场方向的速度为
设粒子从电场中飞出时的速度方向与水平方向的夹角为θ，则
,
因为粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏上，所以该带电粒子在穿过界面PS后将绕点电荷Q作匀速圆周运动，其半径与速度方向垂直。
匀速圆周运动的半径
由
代入数据，解得 Q ＝1.04×10-8C
【专家预测】
1．法拉第首先提出用电场线形象生动地描绘电场，下图为点电荷a、b所形成电场线的电场分布图，以下几种说法正确的是 ( )
A．a、b为异种电荷，a带电量大于b带电量
B．a、b为异种电荷，a带电量小于b带电量
C．a、b为同种电荷，a带电量大于b带电量
D．a、b为同种电荷，a带电量小于b带电量
【答案】B
【解析】由电场线分布情况可知a、b为异种电荷，b处电场线比a处电场线要密，故b处附近场强大于a处附近场强，b带电量大于a带电量，所以B正确．
2．将一质量为m的带电粒子(不计重力)放在电场中无初速释放，则下列说法正确的是
( )
A．带电粒子的轨迹一定和电场线重合
B．带电粒子的速度方向总是与所在处的电场线切线方向一致
C．带电粒子的加速度方向总是与所在处的电场线切线方向重合
D．带电粒子将沿电场线的切线方向抛出，做抛物线运动
【答案】C
【解析】带电粒子的轨迹与电场线重合必须满足：①电场线是直线，②只受电场力，③ v0＝0或v0方向与场强方向共线，所以A错；带电粒子的速度方向不一定与E方向相同，但4．如图所示，在真空中一条竖直向下的电场线上有a、b两点．一带电质点在a处由静止释放后沿电场线向上运动，到达b点时速度恰好为零．则下面说法正确的是 ( )
A．该带电质点一定带正电荷
B．该带电质点一定带负电荷
C．a点的电场强度大于b点的电场强度
D．质点在b点所受到的合力一定为零
【答案】BC
【解析】带电质点由a点释放后向上运动，可知合力方向向上，而质点所受重力竖直向下，故电场力一定竖直向上，与电场线方向相反，可知该质点一定带负电，B项正确，A项错；带电质点到b点时速度又减为零，可知向上运动过程中，合力先向上再向下，即重力不变，电场力减小，可知a处电场强度大于b处电场强度，C项正确，D项错．
5．在场强大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电荷量为＋q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE/m，物体运动s距离时速度变为零，则 ( )
A．物体克服电场力做功qEs
B．物体的电势能减少了0.8qEs
C．物体的电势能增加了qEs
D．物体的动能减少了0.8qEs
7． x轴上有两点电荷Q1和Q2，Q1和Q2之间各点对应的电势高低如图中曲线所示，从图中可看出 ( )
A．Q1一定大于Q2
B．Q1和Q2一定是同种电荷，但不一定是正电荷
C．电势最低处P点的电场强度为0
D．Q1和Q2之间各点的电场方向都指向P点
【答案】ACD
【解析】从图象看到，从Q1到Q2电势是先减小后增大，可以判断Q1和Q2为同种正电荷，若P点位于中点，两点电荷的电荷量相同，但是P点离Q2近点，说明Q1一定大于Q2，AD项正确；根据电场的叠加原理可以判断P点电场强度为0，从图象看电势随距离的变化率也可以得出C项正确．
8．电荷量分别为＋q、＋q和－q的三个带电小球，固定在边长为a的绝缘三角形框架的三个顶点处，并置于场强为E的匀强电场中，如图所示．若此三角形绕穿过其中心O垂9．在平行板间加上如图所示周期性变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t＝0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，下列选项图中，能定性描述粒子运动的速度图象的是 ( )
【答案】A
【解析】前带电粒子做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动．T时刻速度减为零，以后重复第一周期内的运动，则正确答案为A.
10．如图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路．在增大电容器两极板间距离的过程中 ( )
A．电阻R中没有电流
B．电容器的电容变小
C．电阻R中有从a流向b的电流
D．电阻R中有从b流向a的电流
12．如图所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图，E为电源，G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体．已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从左边接线柱流进电流计，指针向左偏．如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，则
A．导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在增大
B．导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在增大
C．导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在减小
D．导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在减小
14．一个带负电荷q，质量为m的小球，从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，小球恰能通过半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动．现在竖直方向上加如图所示的匀强电场，若仍从A点由静止释放该小球，则 ( )
A．小球不能过B点
B．小球仍恰好能过B点
C．小球能过B点，且在B点与轨道之间压力不为0
D．以上说法都不对
【答案】B
【解析】小球从光滑绝缘的斜面轨道的A点由静止下滑，恰能通过
半径为R的竖直圆形轨道的最高点B而做圆周运动，则mg＝m，mg(h－2R)＝mv；加匀强电场后仍从A点由静止释放该小球，则(mg－qE)(h－2R)＝mv，联立解得mg－qE＝，满足小球恰好能过B点的临界条件，选项B正确．
15．如图所示，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒P位于两板间恰好平衡，现用外力将P固定，然后使两板各绕其中点转过α角，如图中虚线所示，撤去外力，则P在两板间 ( )
A．保持静止
B．水平向左做直线运动
C．向左下方运动
D．不知α角的值无法确定P的运动状态
16．如图所示，地面上某区域存在着竖直向下的匀强电场，一个质量为m的带负电的小球以水平方向的初速度v0由O点射入该区域，刚好通过竖直平面中的P点，已知连线OP与初速度方向的夹角为45°，则此带电小球通过P点时的动能为 ( )
A．mv B.mv
C．2mv D.mv
【答案】D
【解析】小球到P点时，水平位移和竖直位移相等，即v0t＝vPyt，所示合速度vP＝＝v0
EkP＝mv＝mv.故选D.
17．如图所示装置，真空中有三个电极：发射电子的阴极：其电势φk＝－182V；栅网：能让电子由其间穿过，电势φg＝0；反射电板电势为φr＝－250V.与栅网的距离d＝4mm.设各电极间的电场是均匀的，从阴极发射的电子初速度为零，电子所受重力可以忽略，已知电子质量是0.91×10－30kg，电荷量e＝1.6×10－19C，设某时刻有一电子穿过栅网飞向反射极，
18．如图所示，水平地面上方分布着水平向右的匀强电场．一“L”形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中．管的水平部分长为l1＝0.2m，离水平地面的距离为h＝5.0m，竖直部分长为l2＝0.1m.一带正电的小球从管的上端口A由静止释放，小球与管间摩擦不计且小球通过管的弯曲部分(长度极短可不计)时没有能量损失，小球在电场中受到的静电力大小为重力的一半，求：
(1)小球运动到管口B时的速度大小；
(2)小球着地点与管的下端口B的水平距离．(g＝10m/s2)．
【答案】(1)2.0m/s (2)4.5m
【解析】(1)在小球从A运动到B的过程中，对小球由动能定理有：mv－0＝mgl2＋F电l1，①
解得：vB＝②
代入数据可得：vB＝2.0m/s③
(2)小球离开B点后，设水平方向的加速度为a，位移为s，在空中运动的时间为t，
水平方向有：a＝，④
s＝vBt＋at2，⑤
竖直方向有：h＝gt2，⑥
由③～⑥式，并代入数据可得：s＝4.5m.
19．如图所示，在倾角θ＝37°的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E＝4.0×103N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板．质量m＝0.20kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回．已知斜面的高度h＝0.24m，滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.30，滑块带电荷q＝－5.0×10－4C.取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求：
(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小；
(2)滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度；
20．有一带负电的小球，其带电量q＝－2×10－3C.如图所示，开始时静止在场强E＝200N/C的匀强电场中的P点，靠近电场极板B有一挡板S，小球与挡板S的距离h＝5cm，与A板距离H＝45cm，重力作用不计．在电场力作用下小球向左运动，与挡板S相碰后电量减少到碰前的k倍，已知k＝，而碰后小球的速度大小不变．
(1)设匀强电场中挡板S所在位置处电势为零，则电场中P点的电势为多少？小球在P点时的电势能为多少？(电势能用EP表示)
(2)小球从P点出发第一次回到最右端的过程中电场力对小球做了多少功？
(3)小球经过多少次碰撞后，才能抵达A板？
21．在足够大的绝缘光滑水平面上有一质量m＝1.0×10－3kg、带电量q＝1.0×10－10C的带正电的小球，静止在O点．以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系xOy.在t0＝0时突然加一沿x轴正方向、大小E1＝2.0×106V/m的匀强电场，使小球开始运动．在t1＝1.0s时，所加的电场突然变为沿y轴正方向、大小E2＝2.0×106V/m的匀强电场．在t2＝2.0s时所加电场又突然变为另一个匀强电场E3，使小球在此电场作用下在t3＝4.0s时速度变为零．求：
(1)在t1＝1.0s时小球的速度v1的大小；
(2)在t2＝2.0s时小球的位置坐标x2、y2；
(3)匀强电场E3的大小；
(4)请在如图所示的坐标系中绘出该小球在这4s内的运动轨迹．
【答案】(1)0.2m/s (2)(0.3,0.1) (3)1.4×106V/m (4)见解析图
【解析】(1)0～1s对小球应用牛顿第二定律得：
qE1＝ma1
解得小球的加速度为：a1＝qE1/m＝0.2m/s2
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