精品练习：电场一、选择题1.（09·年全国Ⅰ·18）如以下图，一电场的电场线分布关于y轴（沿竖直方向）对称，O、M、N是y轴上的三个点，且OM=MN，P点在y轴的右侧，MP⊥ON，那么（AD）A.M点的电势比P点的电势高B.将负电荷由O点移动到P点，电场力做正功C.M、N两点间的电势差大于O、M两点间的电势差D.在O点静止释放一带正电粒子，该粒子将沿y轴做直线运动解析：此题考察电场、电势、等势线、以及带电粒子在电场中的运动.由图和几何关系可知M和P两点不处在同一等势线上而且有,A对.将负电荷由O点移到P要抑制电场力做功,及电场力做负功,B错.根据,O到M的平均电场强度大于M到N的平均电场强度,所以有,C错.从O点释放正电子后,电场力做正功,该粒子将沿y轴做加速直线运动。2.（09·全国卷Ⅱ·19）图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线。两粒子M、N质量相等，所带电荷的绝对值也相等。现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示。点a、b、c为实线与虚线的交点，已知O点电势高于c点。假设不计重力，那么（BD）A.M带负电荷，N带正电荷B.N在a点的速度与M在c点的速度大小相同C.N在从O点运动至a点的过程中抑制电场力做功D.M在从O点运动至b点的过程中，电场力对它做的功等于零37/37\n解析：此题考察带电粒子在电场中的运动.图中的虚线为等势线,所以M点从O点到b点的过程中电场力对粒子做功等于零,D正确.根据MN粒子的运动轨迹可知N受到的电场力向上M受到的电场力向下,电荷的正负不清楚但为异种电荷.A错.o到a的电势差等于o到c的两点的电势差,而且电荷和质量大小相等,而且电场力都做的是正功根据动能定理得a与c两点的速度大小相同,但方向不同,B对。3.（09·北京·16）某静电场的电场线分布如以下图，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为UP和UQ，那么(A)A．EP＞EQ，UP＞UQB．EP＞EQ，UP＜UQC．EP＜EQ，UP＞UQD．EP＜EQ，UP＜UQ解析：从图可以看出P点的电场线的密集程度大于Q点的密集程度，故P点的场强大于Q点的场强，因电场线的方向由P指向Q，而沿电场线的方向电势逐渐降低，P点的电势高于Q点的电势，故A项正确。4.（09·北京·19）如以下图的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点（图中未标出）穿出。假设撤去该区域内的磁场而保存电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，那么粒子b(C)A．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方37/37\nC．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运动时，动能一定减小解析：a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动，那么该粒子一定做匀速直线运动，故对粒子a有：Bqv=Eq即只要满足E=Bv无论粒子带正电还是负电，粒子都可以沿直线穿出复合场区，当撤去磁场只保存电场时，粒子b由于电性不确定，故无法判断从O’点的上方或下方穿出，故AB错误；粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类似于平抛的运动，电场力做正功，其电势能减小，动能增大，故C项正确D项错误。5.（09·北京·20）图示为一个内、外半径分别为R1和R2的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为。取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴。设轴上任意点P到O点的的距离为x，P点电场强度的大小为E。下面给出E的四个表达式（式中k为静电力常量），其中只有一个是合理的。你可能不会求解此处的场强E，但是你可以通过一定的物理分析，对以下表达式的合理性做出判断。根据你的判断，E的合理表达式应为（B）A．B．C．D．37/37\n解析：当R1=0时，对于A项而言E=0，此时带电圆环演变为带电圆面，中心轴线上一点的电场强度E>0，故A项错误；当x=0时，此时要求的场强为O点的场强，由对称性可知EO=0，对于C项而言，x=0时E为一定值，故C项错误。当x→∞时E→0，而D项中E→4πκσ故D项错误；所以正确选项只能为B。6.（09·上海物理·3）两带电量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图（A）解析：由等量异种点电荷的电场强度的关系可知，在两电荷连线中点处电场强度最小，但不是零，从两点电荷向中点电场强度逐渐减小，因此A正确。7.（09·上海物理·7）位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如以下图，图中实线表示等势线，那么（CD）A．a点和b点的电场强度相同B．正电荷从c点移到d点，电场力做正功C．负电荷从a点移到c点，电场力做正功D．正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小后增大解析：电场线的疏密可以表示电场的强弱，可见A错误；正电荷从c点移到d点，电场力做负功，负电荷从a点移到c点，电场力做正功，所以B错误，C正确；正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电场力先做正功，后做负功，但整个过程电场力做正功，D正确。37/37\n8.（09·广东物理·6）如以下图，在一个粗糙水平面上，彼此靠近地放置两个带同种电荷的小物块。由静止释放后，两个物块向相反方向运动，并最终停顿。在物块的运动过程中，以下表述正确的选项是（A）A．两个物块的电势能逐渐减少B．物块受到的库仑力不做功C．两个物块的机械能守恒D.物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力解析：由于两电荷电性相同，那么二者之间的作用力为斥力，因此在远离过程中，电场力做正功，那么电势能逐渐减少，A正确；B错误；由于运动过程中，有重力以外的力电场力和摩擦力做功，故机械能不守恒，C错误；在远离过程中开场电场力大于摩擦力，后来电场力小于摩擦力。9.（09·天津·5）如以下图，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子（不计重力）以速度vM经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度vN折回N点。那么（B）A.粒子受电场力的方向一定由M指向NB.粒子在M点的速度一定比在N点的大C.粒子在M点的电势能一定比在N点的大D.电场中M点的电势一定高于N点的电势解析：由于带电粒子未与下板接触，可知粒子向下做的是减速运动，故电场力向上，A错；粒子由M到N电场力做负功电势能增加，动能减少，速度增加，故B对C错；由于粒子和两极板所带电荷的电性未知，故不能判断M、N点电势的上下，C错。37/37\n10.（09·四川·20）如以下图，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度V1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为V2（V2＜V1）。假设小物体电荷量保持不变，OM＝ON，那么（AD）A．小物体上升的最大高度为B．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小 解析：设斜面倾角为θ、上升过程沿斜面运动的最大距离为L。因为OM＝ON，那么MN两点电势相等，小物体从M到N、从N到M电场力做功均为0。上滑和下滑经过同一个位置时，垂直斜面方向上电场力的分力相等，那么经过相等的一小段位移在上滑和下滑过程中电场力分力对应的摩擦力所作的功均为相等的负功，所以上滑和下滑过程抑制电场力产生的摩擦力所作的功相等、并设为W1。在上滑和下滑过程，对小物体，应用动能定理分别有：－mgsinθL－μmgcosθL－W1＝－和mgsinθL－μmgcosθL－W1＝，上两式相减可得sinθL＝，A对；由OM＝ON，可知电场力对小物体先作正功后作负功，电势能先减小后增大，BC错；从N到M的过程中，小物体受到的电场力垂直斜面的分力先增大后减小，而重力分力不变，那么摩擦力先增大后减小，在此过程中小物体到O的距离先减小后增大，根据库仑定律可知小物体受到的电场力先增大后减小，D对。37/37\n11.（09·宁夏·16）医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如以下图。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在到达平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV，磁感应强度的大小为0.040T。那么血流速度的近似值和电极a、b的正负为（A）A.1.3m/s，a正、b负B.2.7m/s，a正、b负C．1.3m/s，a负、b正D.2.7m/s，a负、b正12.（09·海南物理·5）一平行板电容器两极板间距为、极板面积为S，电容为，其中是常量。对此电容器充电后断开电源。当增加两板间距时，电容器极板间（A）A．电场强度不变，电势差变大B．电场强度不变，电势差不变C．电场强度减小，电势差不变D．电场强度较小，电势差减小13.（09·海南物理·10）如图，两等量异号的点电荷相距为。M与两点电荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M和N的距离都为L，且。略去项的奉献，那么两点电荷的合电场在M和N点的强度（AC）37/37\nA．大小之比为2，方向相反B．大小之比为1，方向相反C．大小均与成正比，方向相反D．大小均与L的平方成反比，方向相互垂直14.（09·江苏物理·8）空间某一静电场的电势在轴上分布如以下图，轴上两点B、C点电场强度在方向上的分量分别是、，以下说法中正确的有（AD）A．的大小大于的大小B．的方向沿轴正方向C．电荷在点受到的电场力在方向上的分量最大D．负电荷沿轴从移到的过程中，电场力先做正功，后做负功解析：此题的入手点在于如何判断和的大小，由图象可知在x轴上各点的电场强度在x方向的分量不相同，如果在x方向上取极小的一段，可以把此段看做是匀强磁场，用匀强磁场的处理方法思考，从而得到结论，此方法为微元法；需要对电场力的性质和能的性质由较为全面的理解。在B点和C点附近分别取很小的一段d，由图象，B点段对应的电势差大于C点段对应的电势差，看做匀强电场有，可见>，A项正确；同理可知O点场强最小，电荷在该点受到的电场力最小，C项错误；沿电场方向电势降低，在O点左侧，的方向沿x轴负方向，在O点右侧，的方向沿x轴正方向，所以B项错误，D项正确。15.（09·广东理科根底·12）关于同一电场的电场线，以下表述正确的选项是（C）A．电场线是客观存在的37/37\nB．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小解析：电场是客观存在的，而电场线是假想的，A错；电场线越密的地方电场越大B错；沿着电场线的方向电势逐渐降低C对；负电荷沿着电场线方向移动时电场力做负功电势能增加D错。16.（09·东理科根底·16）如以下图，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点。不计重力，以下表述正确的选项是（C）A．粒子在M点的速率最大B．粒子所受电场力沿电场方向C．粒子在电场中的加速度不变D．粒子在电场中的电势能始终在增加解析：根据做曲线运动物体的受力特点合力指向轨迹的凹一侧,再结合电场力的特点可知粒子带负电，即受到的电场力方向与电场线方向相反，B错；从N到M电场力做负功，减速，电势能在增加，当到达M点后电场力做正功加速电势能在减小那么在M点的速度最小A错,D错；在整个过程中只受电场力，根据牛顿第二定律加速度不变。17.(09·广东文科根底·60)如图9所示，空间有一电场，电场中有两个点a和b。以下表述正确的选项是（B）A．该电场是匀强电场B．a点的电场强度比b点的大37/37\nC．b点的电场强度比a点的大D．正电荷在a、b两点受力方向相同18.（09·山东·20）如以下图，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷+Q和-Q，x轴上的P点位于的右侧。以下判断正确的选项是（AC）A．在x轴上还有一点与P点电场强度相同B．在x轴上还有两点与P点电场强度相同C．假设将一试探电荷+q从P点移至O点，电势能增大D．假设将一试探电荷+q从P点移至O点，电势能减小解析：根据等量正负点电荷的电场分布可知，在x轴上还有一点与P点电场强度相同，即和P点关于O点对称，A正确。假设将一试探电荷+q从P点移至O点，电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大。一般规定无穷远电势为零，过0点的中垂线电势也为零，所以试探电荷+q在P点时电势能为负值，移至O点时电势能为零，所以电势能增大，C正确。考点：电场线、电场强度、电势能提示：熟悉掌握等量正负点电荷的电场分布。知道，即电场力做正功，电势能转化为其他形式的能，电势能减少；电场力做负功，其他形式的能转化为电势能，电势能增加，即。19.（09·安徽·18.）在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形的abcd，顶点a、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如以下图。假设将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动。粒子从b点运动到d点的过程中（D）37/37\nA.先作匀加速运动，后作匀减速运动B.先从高电势到低电势，后从低电势到高电势C.电势能与机械能之和先增大，后减小accdOD.电势能先减小，后增大解析：由于负电荷受到的电场力是变力，加速度是变化的。所以A错；由等量正电荷的电场分布知道，在两电荷连线的中垂线O点的电势最高，所以从b到a，电势是先增大后减小，故B错；由于只有电场力做功，所以只有电势能与动能的相互转化，故电势能与机械能的和守恒，C错；由b到O电场力做正功，电势能减小，由O到d电场力做负功，电势能增加，D对。20.（09·福建·15）如以下图，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离（B）A.带点油滴将沿竖直方向向上运动B.P点的电势将降低C.带点油滴的电势将减少D.假设电容器的电容减小，那么极板带电量将增大解析：电容器两端电压U不变，由公式，场强变小，电场力变小，带点油滴将沿竖直方向向下运动，A错；P到下极板距离d不变，而强场E减小，由公式U=Ed知P与正极板的电势差变小，又因为下极板电势不变，所以P点的电势变小，B37/37\n对；由于电场力向上，而电场方向向下，可以推断油滴带负电，又P点的电势降低，所以油滴的电势能增大，C错；图中电容器两端电压U不变,电容C减小时由公式Q=CU，带电量减小，D错。21.（09·浙江·16）如以下图，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为的相同小球，小球之间用劲度系数均为的轻质弹簧绝缘连接。当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为已知静电力常量为，假设不考虑弹簧的静电感应，那么每根弹簧的原长为（C）A．B．C．D．F23F13解析：第三个小球受三个力的作用，它们的关系是，得22.（09·浙江·20）空间存在匀强电场，有一电荷量、质量的粒子从点以速率射入电场，运动到点时速率为。现有另一电荷量、质量的粒子以速率仍从点射入该电场，运动到点时速率为。假设忽略重力的影响，那么（AD）A．在、、三点中，点电势最高B．在、、三点中，点电势最高37/37\nC．间的电势差比间的电势差大D．间的电势差比间的电势差小解析：正电荷由O到A，动能变大，电场力做正功，电势能减小，电势也减小，O点电势较高；负电荷从O到B速度增大，电场力也做正功，电势能减小，电势升高，B点电势比O点高。所以B点最高，A对；，，故D对。23.（09·宁夏·18）空间有一均匀强电场，在电场中建立如以下图的直角坐标系，M、N、P为电场中的三个点，M点的坐标，N点的坐标为，P点的坐标为。已知电场方向平行于直线MN，M点电势为0，N点电势为1V，那么P点的电势为（D）A.B.C.D.24.（09·江苏物理·1）两个分别带有电荷量和+的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为的两处，它们间库仑力的大小为。两小球相互接触后将其固定距离变为，那么两球间库仑力的大小为 （C）A．B．C．D．解析：此题考察库仑定律及带电题电量的转移问题。接触前两个点电荷之间的库仑力大小为37/37\n，两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后均分，所以两球分开后各自带点为+Q，距离又变为原来的，库仑力为，所以两球间库仑力的大小为，C项正确。如两球原来带正电，那么接触各自带电均为+2Q。二、非选择题25.（09·山东·25）（18分）如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第一四象限有磁场，方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时，刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、l0、B为已知量。（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）（1）求电压U的大小。（2）求时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。（3）何时把两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间。图甲图乙解析：（1）时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，时刻刚好从极板边缘射出，在y轴负方向偏移的距离为，那么有①②③联立以上三式，解得两极板间偏转电压为④。37/37\n（2）时刻进入两极板的带电粒子，前时间在电场中偏转，后时间两极板没有电场，带电粒子做匀速直线运动。带电粒子沿x轴方向的分速度大小为⑤带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为⑥带电粒子离开电场时的速度大小为⑦设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R，那么有⑧联立③⑤⑥⑦⑧式解得⑨。（3）时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。带电粒子离开磁场时沿y轴正方向的分速度为⑩，设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为，那么，联立③⑤⑩式解得，带电粒子在磁场运动的轨迹图如以下图，圆弧所对的圆心角为，所求最短时间为,带电粒子在磁场中运动的周期为，联立以上两式解得。考点：带电粒子在匀强电场、匀强磁场中的运动。26.（09·安徽·23）如以下图，匀强电场方向沿轴的正方向，场强为。在点有一个静止的中性微粒，由于内部作用，某一时刻突然分裂成两个质量均为的带电微粒，其中电荷量为37/37\n的微粒1沿轴负方向运动，经过一段时间到达点。不计重力和分裂后两微粒间的作用。试求（1）分裂时两个微粒各自的速度；（2）当微粒1到达（点时，电场力对微粒1做功的瞬间功率；（3）当微粒1到达（点时，两微粒间的距离。答案：（1），方向沿y正方向（2）（3）2解析：（1）微粒1在y方向不受力，做匀速直线运动；在x方向由于受恒定的电场力，做匀加速直线运动。所以微粒1做的是类平抛运动。设微粒1分裂时的速度为v1，微粒2的速度为v2那么有：在y方向上有-在x方向上有-（0,-d）（d,0）xEyθvxvy根号外的负号表示沿y轴的负方向。中性微粒分裂成两微粒时，遵守动量守恒定律，有方向沿y正方向。37/37\n（2）设微粒1到达（0，-d）点时的速度为v，那么电场力做功的瞬时功率为其中由运动学公式所以（3）两微粒的运动具有对称性，如以下图，当微粒1到达（0，-d）点时发生的位移那么当微粒1到达（0，-d）点时，两微粒间的距离为27.（09·福建·21）如图甲，在水平地面上固定一倾角为θ的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为q（q>0）的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变，设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g。（1）求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1（2）假设滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm，求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W；37/37\n（3）从滑块静止释放瞬间开场计时，请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度到达最大值及第一次速度减为零的时刻，纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小，vm是题中所指的物理量。（本小题不要求写出计算过程）答案：（1）;（2）;(3)解析：此题考察的是电场中斜面上的弹簧类问题。涉及到匀变速直线运动、运用动能定理处理变力功问题、最大速度问题和运动过程分析。（1）滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动，设加速度大小为a，那么有qE+mgsin=ma①②联立①②可得③（2）滑块速度最大时受力平衡，设此时弹簧压缩量为，那么有④从静止释放到速度到达最大的过程中，由动能定理得⑤联立④⑤可得37/37\ns（3）如图28.（09·福建·22）分)图为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=2.0×10-3T,在X轴上距坐标原点L=0.50m的P处为离子的入射口，在Y上安放接收器，现将一带正电荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率从P处射入磁场，假设粒子在y轴上距坐标原点L=0.50m的M处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m,电量为q,不记其重力。（1）求上述粒子的比荷；（2）如果在上述粒子运动过程中的某个时刻，在第一象限内再加一个匀强电场，就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动，求该匀强电场的场强大小和方向，并求出从粒子射入磁场开场计时经过多长时间加这个匀强电场；（3）为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子，在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内，求此矩形磁场区域的最小面积，并在图中画出该矩形。答案（1）=4.9×C/kg（或5.0×C/kg）；（2）；（3）37/37\n解析：第（1）问此题考察带电粒子在磁场中的运动。第（2）问涉及到复合场（速度选择器模型）第（3）问是带电粒子在有界磁场（矩形区域）中的运动。（1）设粒子在磁场中的运动半径为r。如图甲，依题意M、P连线即为该粒子在磁场中作匀速圆周运动的直径，由几何关系得①由洛伦兹力提供粒子在磁场中作匀速圆周运动的向心力，可得②联立①②并代入数据得=4.9×C/kg（或5.0×C/kg）③（2）设所加电场的场强大小为E。如图乙，当粒子子经过Q点时，速度沿y轴正方向，依题意，在此时参加沿x轴正方向的匀强电场，电场力与此时洛伦兹力平衡，那么有④代入数据得⑤37/37\n所加电场的长枪方向沿x轴正方向。由几何关系可知，圆弧PQ所对应的圆心角为45°，设带点粒子做匀速圆周运动的周期为T，所求时间为t，那么有⑥⑦联立①⑥⑦并代入数据得⑧（3）如图丙，所求的最小矩形是，该区域面积⑨联立①⑨并代入数据得矩形如图丙中（虚线）29.（09·浙江·23）如以下图，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。有一质量m、电荷量q（q>0）的小物块在与金属板A相距l处静止。假设某一时刻在金属板A、B间加一电压，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为q，并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ，假设不计小物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。那么（1）小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？37/37\n（2）小物块碰撞后经过多长时间停顿运动？停在何位置？答案：（1）（2）时间为，停在处或距离B板为解析：此题考察电场中的动力学问题（1）加电压后，B极板电势高于A板，小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为小物块所受的电场力与摩擦力方向相反，那么合外力为故小物块运动的加速度为设小物块与A板相碰时的速度为v1，由解得（2）小物块与A板相碰后以v1大小相等的速度反弹，因为电荷量及电性改变，电场力大小与方向发生变化，摩擦力的方向发生改变，小物块所受的合外力大小为加速度大小为设小物块碰后到停顿的时间为t，注意到末速度为零，有37/37\n解得设小物块碰后停顿时距离为，注意到末速度为零，有那么或距离B板为30.（09·江苏·14）1932年，劳伦斯和利文斯设计出了盘旋加速器。盘旋加速器的工作原理如以下图，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。（1）求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；（2）求粒子从静止开场加速到出口处所需的时间t；（3）实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。假设某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获得的最大动能E㎞。 解析：(1)设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1,速度为v1qu=mv12qv1B=m37/37\n解得同理，粒子第2次经过狭缝后的半径那么（2）设粒子到出口处被加速了n圈解得（3）加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即当磁场感应强度为Bm时，加速电场的频率应为粒子的动能当≤时，粒子的最大动能由Bm决定解得当≥时，粒子的最大动能由fm决定解得37/37\n31.（09·四川·24）如以下图，直线形挡板p1p2p3与半径为r的圆弧形挡板p3p4p5平滑连接并安装在水平台面b1b2b3b4上，挡板与台面均固定不动。线圈c1c2c3的匝数为n,其端点c1、c3通过导线分别与电阻R1和平行板电容器相连，电容器两极板间的距离为d,电阻R1的阻值是线圈c1c2c3阻值的2倍，其余电阻不计，线圈c1c2c3内有一面积为S、方向垂直于线圈平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B随时间均匀增大。质量为m的小滑块带正电，电荷量始终保持为q,在水平台面上以初速度v0从p1位置出发，沿挡板运动并通过p5位置。假设电容器两板间的电场为匀强电场，p1、p2在电场外，间距为L,其间小滑块与台面的动摩擦因数为μ，其余局部的摩擦不计，重力加速度为g.求：（1）小滑块通过p2位置时的速度大小。（2）电容器两极板间电场强度的取值范围。（3）经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围。解析：（1）小滑块运动到位置p2时速度为v1，由动能定理有：－umgL＝①v1＝②（2）由题意可知，电场方向如图，假设小滑块能通过位置p，那么小滑块可沿挡板运动且通过位置p5，设小滑块在位置p的速度为v，受到的挡板的弹力为N，匀强电场的电场强度为E，由动能定理有：37/37\n－umgL－2rEqs＝③当滑块在位置p时，由牛顿第二定律有：N+Eq＝m④由题意有：N≥0⑤由以上三式可得：E≤⑥E的取值范围：0＜E≤⑦（3）设线圈产生的电动势为E1，其电阻为R，平行板电容器两端的电压为U，t时间内磁感应强度的变化量为B，得：⑧U＝Ed由法拉第电磁感应定律得E1＝n ⑨由全电路的欧姆定律得E1＝I（R+2R） ⑩U＝2RI经过时间t，磁感应强度变化量的取值范围：0＜≤。32.（09·重庆·25）如题25图，离子源A产生的初速为零、带电量均为e、质量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速后匀速通过准直管，垂直射入匀强偏转电场，偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场，经过一段匀速直线运动，垂直于边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场。已知HO=d，HS=2d，=90°。（忽略粒子所受重力）（1）求偏转电场场强E0的大小以及HM与MN的夹角；37/37\n（2）求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径；（3）假设质量为4m的离子垂直打在NQ的中点处，质量为16m的离子打在处。求和之间的距离以及能打在NO上的正离子的质量范围。解析：33.（09·宁夏·25）如以下图，在第一象限有一均强电场，场强大小为E，方向与y轴平行；在x轴下方有一均强磁场，磁场方向与纸面垂直。一质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场。粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点。已知OP=,。不计重力。求（1）M点与坐标原点O间的距离；（2）粒子从P点运动到M点所用的时间。 解析：（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，在37/37\n轴负方向上做初速度为零的匀加速运动，设加速度的大小为；在轴正方向上做匀速直线运动，设速度为，粒子从P点运动到Q点所用的时间为，进入磁场时速度方向与轴正方向的夹角为，那么①②③其中。又有④联立②③④式，得因为点在圆周上，，所以MQ为直径。从图中的几何关系可知。⑥⑦（2）设粒子在磁场中运动的速度为,从Q到M点运动的时间为,那么有⑧⑨带电粒子自P点出发到M点所用的时间为为⑩联立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式，并代入数据得37/37\n2022年联考题一．选择题1．(2022年北京崇文区1（1))在如以下图的四种电场中，分别标记有a、b两点。其中a、b两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同的是（B）·a·b·a·b·b·a·a·b甲乙丙丁A．甲图：与点电荷等距的a、b两点B．乙图：两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点C．丙图：点电荷与带电平板形成的电场中平板上外表的a、b两点D．丁图：匀强电场中的a、b两点×·..adcb2．(2022年上海宝山区1（1)）带负电的粒子在电场中仅受电场力的作用，做匀速圆周运动，关于该电场以下说法中正确的选项是（ C ）A．一定是一个正点电荷形成的电场B．可能是一个负点电荷形成的电场C．可能是两个等量正点电荷形成的电场D．可能是两个等量异种点电荷形成的电场3．（2022年上海静安区1（3））在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如以下图。过c点的导线所受安培力的方向(C)A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边平行，竖直向下C．与ab边垂直，指向左边37/37\nD．与ab边垂直，指向右边4.(2022年安徽芜湖一中届高三第一次模拟考试1（1))水平放置的平行板电容器与一电池相连，在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态，现将电容器两板间的距离增大，那么(D)A．电容变大，质点向上运动B．电容变大，质点向下运动C．电容变小，质点保持静止D．电容变小，质点向下运动ABCv05(2022年广东肇庆一模5)如右图所示，A、B为两个固定的等量同号正电荷，在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷C，现给电荷C一个垂直于连线的初速度v0，假设不计C所受的重力，那么关于电荷C以后的运动情况，以下说法中正确的选项是（BD）A.加速度始终增大B.加速度先增大后减小C.速度先增大后减小D.速度始终增大6．(2022年广东茂名市1（1))如图5所示，真空中O点有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，方向与ab连线成60°角，b点的场强大小为Eb，方向与ab连线成30°角．关于a、b两点场强大小Ea、Eb及电势φa、φb的关系，以下结论正确的选项是（D）A．Ea=Eb/3，φa<φbB．Ea=Eb，φa<φb37/37\nC．Ea=3Eb，φa>φbD．Ea=3Eb，φa<φbADBC6.(2022年江苏华罗庚中学1（1))匀强电场中的三点A、B、C是一个三角形的三个顶点，AB的长度为1m，D为AB的中点，如以下图。已知电场线的方向平行于ΔABC所在平面，A、B、C三点的电势分别为14V、6V和2V。设场强大小为E，一电量为1×10－6C的正电荷从D点移到C点电场力所做的功为W，那么（A）A．W＝8×10－6J，E＞8V/mB．W＝6×10－6J，E＞6V/mC．W＝8×10－6J，E≤8V/mD．W＝6×10－6J，E≤6V/mab7.(2022年江苏睢宁中学1（6))如图是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点，假设带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可判断出该带电粒子（D）（A）电性与场源电荷的电性相同（B）在a、b两点所受电场力大小Fa>Fb（C）在a、b两点时速度大小va>vb（D）在a、b两点的电势能Ea<EbαβBLAA8.(2022年上海卢湾区5)用两轻绳的末端各系质量分别为mA、、mB的带同种电荷的小球，两绳另一端同系于O点，如以下图，绳长分别为LA、、LB，且mB=2mA，LA=2LB，37/37\n平衡后绳与竖直方向夹角分别为、β．关于两夹角的大小关系，正确的判断是(A)A、α=βB、α<βC、α>βD、无法确定9.(2022年湖南长沙二中高三第一次质量检测试卷1（5))．如以下图，在电场中，一个负电荷从C点分别沿直线移到A点和B点，在这两个过程中，均需抑制电场力做功，且做功的值相同，有可能满足这种做功情况的电场是（A）①正y方向的匀强电场②正x方向的匀强电场③在第Ⅰ象限内有负点电荷④在第Ⅳ象限内有负点电荷A．①③④B．①②C．③④D．②③④10.(2022年湖南长沙二中高三第一次质量检测试卷1（3))．如以下图，在负电荷（电荷量为Q）的傍边不远处有一金属杆，在静电平衡时它的左端带有+q的电荷，右端带有－q的电荷。某同学画了一根图示电场线a，以下关于电场线a的说法正确的（B）A．是错误的，因为已成了闭合曲线B．是错误的，因为导体是等势体C．是正确的，因为从正电荷出发终止于负电荷D．是正确的，因为右端电势高于左端11．(2022年北京丰台区1（5))37/37\n如以下图，在水平放置的已经充电的平行板电容器之间，有一带负电的油滴处于静止状态.假设某时刻油滴的电荷量开场减小（质量不变），为维持该油滴原来的静止状态应（A）A．给平行板电容器继续充电，补充电荷量B．让平行板电容器放电，减少电荷量C．使两极板相互靠近些MNN静电计D．使两极板相互远离些12.(2022年北京海淀区2（1）)如以下图，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板N与静电计相接，极板M接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在两板相距一定距离d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小（CD）A．将M板向下平移B．将M板沿水平向左方向远离N板C．在M、N之间插入云母板（介电常数ε>1）D．在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触二、非选择题13.(2022年北京石景山区5（5）)质量m=2.0×10-4kg、电荷量q=1.0×10-6C的带正电微粒静止在空间范围足够大的匀强电场中，电场强度大小为E1．在t=0时刻，电场强度突然增加到E2=4.0×103N/C，场强方向保持不变．到t=0.20s时刻再把电场方向改为水平向右，场强大小保持不变．取g=10m/s2．求：（1）原来电场强度E1的大小？（2）t=0.20s时刻带电微粒的速度大小？（3）带电微粒运动速度水平向右时刻的动能？37/37\n解：（1）当场强为E1的时候，带正电微粒静止，所以mg=E1q…所以（2）当场强为E2的时候，带正电微粒由静止开场向上做匀加速直线运动，设0.20s后的速度为v，由动量定理有(E2q-mg)t=mv,解得：v=2m/s（3）把电场E2改为水平向右后，带电微粒在竖直方向做匀减速运动，设带电微粒速度到达水平向右所用时间为t1，那么0-v1=-gt1，解得：t1=0.20s设带电微粒在水平方向电场中的加速度为a2，根据牛顿第二定律qE2=ma2，解得：a2=20m/s2设此时带电微粒的水平速度为v2，v2=a2t1，解得：v2=4.0m/s设带电微粒的动能为Ek，Ek==1.6×10-3J14.(2022年上海普陀区5（2))如以下图，在光滑绝缘水平面两端有两块平行带电金属板Ａ、Ｂ，其间存在着场强Ｅ＝200N/C的匀强电场，靠近正极板B处有一薄挡板S。一个带电小球，质量为m＝1×10－2kg、电量q＝－2×10－3Ｃ，开场时静止在Ｐ点，它与挡板Ｓ的距离为ｈ＝5cm，与A板距离为H＝45cm。静止释放后小球在电场力的作用下向左运动，与挡板Ｓ相碰后电量减少到碰前的Ｋ倍，Ｋ＝5/6，碰后小球的速度大小不变。（1）设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零，那么电场中P点的电势Up为多少？小球在P点时的电势能p为多少？37/37\n（2）小球第一次与挡板S碰撞时的速度多大？第一次碰撞后小球能运动到离A板多远的地方？（3）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？解：（1），，（2），，，（3），，15.(2022年江苏徐州一中8)如以下图，一矩形绝缘木板放在光滑水平面上，另一质量为m、带电量为q的小物块沿木板上外表以某一初速度从A端沿水平方向滑入，木板周围空间存在足够大、方向竖直向下的匀强电场．已知物块与木板间有摩擦，物块沿木板运动到B端恰好相对静止．假设将匀强电场的方向改为竖直向上，大小不变，且物块仍以原初速度沿木板上外表从A端滑入，结果物块运动到木板中点时相对静止．求：⑴物块所带电荷的性质．⑵匀强电场场强的大小解析：⑴电场方向改为竖直向上后，物块相对木板运动的位移变小，说明摩擦力变大，它们之间的压力变大了，物块所受的电场力向下，所以物块带负电．37/37\n⑵设匀强电场的场强大小为E，木板质量为M、长度为L，物块的初速度为v0，物块和木板共同速度为v．当电场方向向下时：由物块在竖直方向受力平衡得：N1+qE=mg由物块与木板组成的系统动量守恒得：mv0=(M+m)v由系统能量守恒得：μN1L=mv02-(m+M)v2当电场方向向上时：由物块在竖直方向受力平衡得：qE+mg=N2由物块与木板组成的系统动量守恒得：mv0=(M+m)v由系统能量守恒得：μN2•L=mv02-(m+M)v2解得：E=16.(2022年北京宣武区5（6）)宇宙飞船是人类进展空间探索的重要设备，当飞船升空进入轨道后，由于各种原因经常会出现不同程度的偏离轨道现象。离子推进器是新一代航天动力装置，也可用于飞船姿态调整和轨道修正，其原理如图1所示，首先推进剂从图中的P处被注入，在A处被电离出正离子，金属环B、C之间加有恒定电压，正离子被B、C间的电场加速后从C端口喷出，从而使飞船获得推进或姿态调整的反冲动力。假设总质量为M的卫星，正在以速度V沿MP方向运动，已知现在的运动方向与预定方向MN成θ角，如图2所示。为了使飞船回到预定的飞行方向MN，飞船启用推进器进展调整。已知推进器B、C间的电压大小为U，带电离子进入B时的速度忽略不计，经加速后形成电流强度为I的离子束从C端口喷出，图1假设单个离子的质量为m，电量为q，忽略离子间的相互作用力，忽略空间其他外力的影响，忽略离子喷射对卫星质量的影响。请完成以下计算任务：37/37\n（1）正离子经电场加速后，从C端口喷出的速度v是多大？（2）推进器开启后飞船受到的平均推力F是多大？（3）如果沿垂直于飞船速度V的方向进展推进，且推进器工作时间极短，为了使飞船回到预定的飞行方向，离子推进器喷射出的粒子数N为多少？解析：（1）qU=mv2v=（2）以t秒内喷射的离子（nm）为研究对象，应用动量定理有：·t=nmv又∵I=nq/t∴=I（为nm受到的平均冲力）∴由牛顿第三定律知，飞船受到的平均反冲力大小也为I……（3）飞船方向调整前后，其速度合成矢量如以下图：∴ΔV=Vtanθ∵系统总动量守恒（而且:M>>Nm）∴MΔV=Nmv………………………∴N=MΔV/mv=…………………………37/37
