全国通用2019版高考物理一轮复习第七章静电场微专题58力电综合问题备考精炼.doc

1、【 精品教育资源文库 】 58 力电综合问题 方法点拨 (1)匀强电场可与重力场合成用一合场代替，即电场力与重力合成一合力，用该合力代替两个力 (2)力电综合问题注意受力分析、运动过程分析，应用动力学知识或功能关系解题 1 (2017 河北衡水模拟 )如图 1 所示，地面上某个空间区域存在这样的电场，水平虚线上方为场强 E1，方向竖直向下的匀强电场；虚线下方为场强 E2，方向竖直向上的匀强电场一个质量 m，带电 q 的小球从上方电场的 A 点由静止释放，结果刚好到达下方电场中与 A 关于虚线对称的 B 点，则下列结论正确的是 ( ) 图 1 A 若 AB 高度差为 h，则 UAB mghq

2、B带电小球在 A、 B 两点电势能相等 C在虚线上、下方的电场中，带电小球运动的加速度相同 D两电场强度大小关系满足 E2 2E1 2 (多选 )(2017 安徽合肥第二次检测 )如图 2 所示，板长为 L 的平行板电容器与一直流电源相连接，其极板与水平面成 30 角；若粒子甲、乙以相同大小的初速度 v0 2gL，由图中的 P 点射入电容器，分别沿着虚线 1 和 2 运动，然后离开电容器；虚线 1 为连接上、下极板边缘的水平线，虚线 2 为平行且靠近上极板的直线，则下 列关于两粒子的说法正确的是( ) 图 2 A两者均做匀减速直线运动 B两者电势能均逐渐增加 C两者的比荷之比为 34 【 精

3、品教育资源文库 】 D两者离开电容器时的速率之比为 v 甲 v 乙 2 3 3 (2018 广东东莞模拟 )如图 3 所示，质量为 m、带电荷量为 q 的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下匀强电场区时，滑块运动的状态为 ( ) 图 3 A继续匀速下滑 B.将加速下滑 C将减速下滑 D上述三种情况都可能发生 4 (多选 )(2017 山东枣庄一模 )如图 4 所示， 水平面内的等边三角形 ABC 的边长为 L，顶点 C 恰好位于光滑绝缘直轨道 CD 的最低点，光滑直导轨的上端点 D 到 A、 B 两点的距离均为L， D 在 AB 边上的竖直投影点为 O.一对电荷量均为 Q 的点电荷分别

4、固定于 A、 B 两点在 D处将质量为 m、电荷量为 q 的小球套在轨道上 (忽略它对原电场的影响 )，将小球由静止开始释放，已知静电力常量为 k、重力加速度为 g，且 kQqL2 33 mg，忽略空气阻力，则 ( ) 图 4 A轨道上 D 点的场强大小为 mg2q B小球刚到达 C 点时，其加速度为零 C小球刚到达 C 点时，其动能为 32 mgL D小球沿直轨道 CD 下滑过程中，其电势能先增大后减小 5 (多选 )(2017 河南洛阳二模 )在绝缘光滑的水平面上相距为 6L 的 A、 B 两处分别固定正电荷 QA、 QB.两电荷的位置坐标如图 5 甲所示图乙是 AB 连线之间的电势 与位

5、置 x 之间的关系图象，图中 x L 点为图线的最低点，若在 x 2L 的 C 点由静止释放一个质量为 m、电荷量为 q 的带电小球 (可视为质点 )，下列有关说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 图 5 A小球在 x L 处的速度最大 B小球一定可以到达 x 2L 点处 C小球将以 x L 点为中心做往复运动 D固定在 A、 B 处的电荷的电荷量之比为 QA QB 41 6 (多选 )(2017 宁夏六盘山二模 )如图 6 所示， L 为竖直、固定的光滑绝缘杆，杆上 O 点套有一质量为 m、带电荷量为 q 的小环，在杆的左侧固定一电荷量为 Q 的点电荷，杆上 a、b 两点到 Q

6、的距离相等， Oa 之间距离为 h1， ab 之间距离为 h2，使小球从图示位置的 O 点由静止释放后，通过 a 的速率为 3gh1.则下列说法正确的是 ( ) 图 6 A小环从 O 到 b，电场力做的功 不为零 B小环通过 b 点的速率为 g?3h1 2h2? C小环在 Oa 之间的速度是先增大后减小 D小环在 ab 之间的速度是先减小后增大 7 (多选 )(2017 湖南株洲一模 )如图 7 所示，在真空中倾斜平行放置着两块带有等量异号电荷的金属板 A、 B，一个电荷量为 q 1.4110 4 C，质量 m 1 g 的带电小球自 A 板上的孔 P 点以水平速度 v0 0.1 m/s 飞入两

7、板之间的电场，经 0.02 s 后未与 B 板相碰又回到 P点， g 取 10 m/s2，则 ( ) 图 7 A板间电场强度大小为 100 V/m B板间电场强度大小为 141 V/m 【 精品教育资源文库 】 C板与水平方向的夹角 30 D板与水平方向的夹角 45 8如图 8 所示，匀强电场方向水平向右，场强为 E，不可伸长的悬线长为 L.上端系于 O 点，下端系质量为 m、带电荷量为 q 的小球，已知 Eq mg.现将小球从最低点 A 由静止释放，则下列说法错误的是 ( ) 图 8 A小球可到达水平位置 B当悬线与水平方向成 45 角时小球的速度最大 C小球在运动过程中机械能守恒 D小球

8、速度最大时悬线上的张力为 (3 2 2)mg 9 (2017 安徽马鞍山一模 )如图 9 所示，一光滑绝缘细直杆 MN，长为 L，水平固定在匀强电场中，场强大小为 E，方向与竖直方向夹角为 .杆的 M 端固定一个带负电小球 A，电荷量大小为 Q；另一带负电的小球 B 穿在杆上，可自由滑动，电荷量大小为 q，质量为 m，现将小球 B 从杆的 N 端由静止释放，小球 B 开始向右端运动，已知 k 为静电力常量， g 为重力加速度，求： 图 9 (1)小球 B 对细杆的压力的大小； (2)小球 B 开始运动时的加速度的大小； (3)小球 B 速度最大时，离 M 端的距离 【 精品教育资源文库 】

9、10 (2017 北京海淀区零模 )用静电的方法 来清除空气中的灰尘，需要首先设法使空气中的灰尘带上一定量的电荷，然后利用静电场对电荷的作用力，使灰尘运动到指定的区域进行收集为简化计算，可认为每个灰尘颗粒的质量及其所带电荷量均相同，设每个灰尘所带电荷量为 q，其所受空气阻力与其速度大小成正比，表达式为 F 阻 kv(式中 k 为大于 0 的已知常量 )由于灰尘颗粒的质量较小，为简化计算，灰尘颗粒在空气中受电场力作用后达到电场力与空气阻力相等的过程所用的时间及通过的位移均可忽略不计，同时也不计灰尘颗粒之间的作用力及灰尘所受重力的影响 图 10 (1)有一种静电除尘的 设计方案是这样的，需要除尘的

10、空间是一个高为 H 的绝缘圆桶形容器的内部区域，将一对与圆桶半径相等的圆形薄金属板平行置于圆桶的上、下两端，恰好能将圆桶封闭，如图 10 甲所示在圆桶上、下两金属板间加上恒定的电压 U(圆桶内空间的电场可视为匀强电场 )，便可以在一段时间内将圆桶区域内的带电灰尘颗粒完全吸附在金属板上，从而达到除尘的作用求灰尘颗粒运动可达到的最大速率； 【 精品教育资源文库 】 (2)对于一个待除尘的半径为 R 的绝缘圆桶形容器内部区域，还可以设计另一种静电除尘的方案：沿圆桶的轴线有一根细直导线作为电极，紧贴圆桶内 壁加一个薄金属桶作为另一电极在直导线电极外面套有一个由绝缘材料制成的半径为 R0 的圆桶形保护

11、管，其轴线与直导线重合，如图乙所示若在两电极间加上恒定的电压，使得桶壁处电场强度的大小恰好等于第 (1)问的方案中圆桶内电场强度的大小，且已知此方案中沿圆桶半径方向电场强度大小E 的分布情况为 E 1r，式中 r 为所研究的点与直导线的距离 试通过计算分析，带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到圆桶内壁的过程中，其瞬时速度大小v 随其与直导线的距离 r 之间的关系； 对于直线运动，教科书中讲解了由 v t 图象下 的面积求位移的方法请你借鉴此方法，利用 v 随 r 变化的关系，画出 1v随 r 变化的图象，根据图象的面积求出带电灰尘颗粒从保护管外壁运动到圆桶内壁的时间 【 精品教育资源文库 】 11

12、如图 11 所示，带有等量异种电荷的平行金属板 M、 N 竖直放置， M、 N 两板间的距离 d 0.5 m现将一质量 m 110 2 kg、电荷量 q 410 5 C 的带电小球从两极板上方的A 点以 v0 4 m/s 的初速度水平抛出， A 点距离两板上端的高度 h 0.2 m；之后小球恰好从靠近 M 板上端处进入两板间， 沿直线运动碰到 N 板上的 C 点，该直线与曲线的末端相切设匀强电场只存在于 M、 N 之间，不计空气阻力，取 g 10 m/s2.求： 图 11 (1)小球到达 M 极板上边缘 B 位置时速度的大小； (2)M、 N 两板间的电场强度的大小和方向； (3)小球到达 C

13、 点时的动能 【 精品教育资源文库 】 答案精析 1 A 对小球由 A 到 B 的过程运用动能定理得， qUAB mgh 0，解得： UAB mghq ，知 A、 B的电势不等，则带电小球在 A、 B 两点的电势能不等，故 A 正确， B 错误；小球从 A 运动到虚线速度由零加速至 v， 从虚线运动到 B 速度由 v 减为零，位移相同，根据匀变速运动的推论知，加速度大小相等，方向相反，故 C 错误；在上方电场，根据牛顿第二定律得：小球加速度大小为 a1 mg qE1m ，在下方电场中，根据牛顿第二定律得，小球加速度大小为： a2qE2 mgm ，因为 a1 a2，解得： E2 E12mgq

14、，故 D 错误 2 AD 根据题意可知，粒子做直线运动，则电场力与重力的合力与速度方向在同一直线上，所以电场力只能垂直极板向上，受力如图所示；根据受力图，粒子做直 线运动，则电场力与重力的合力与速度方向反向，粒子做匀减速直线运动，故 A 正确；粒子甲受到的电场力与位移方向的夹角为钝角，所以电场力做负功，电势能逐渐增加；粒子乙运动的方向与电场力的方向垂直，电场力不做功，所以粒子的电势能不变，故 B 错误；根据受力图， 对甲： m 甲 g q 甲 Ecos 30 32 q 甲 E， 所以： q甲m甲 2 3 g3E 对乙： m 乙 gcos 30 q 乙 E，所以 q乙m乙 3g2E 所以：q甲m甲q乙m乙2 3g3E32E g 43，故 C 错误； 带电粒子甲沿水平直线运动，合力做的功： W1 m 甲 gtan 30 Lcos 30 23m 甲 gL， 根据动能定理得： 12m 甲 v 甲 2 12m 甲 v02 23m 甲 gL 所以： v 甲 23gL 带电粒子乙沿 平行于极板