专题07静电场综合计算题-决胜高考物理大题冲刺

推荐下载推荐下载高中物理学习材料(灿若寒星整理制作)决胜高考物理大题冲刺7专题七辞电场综合计算题1.(13分)(上海市徐汇松江金山三区届高三学习能力诊断(二模))如图，绝缘平板S放在水平地面上，S与水平面间的动摩擦因数四=0.4。两足够大的平行金属板P、Q通过绝缘撑架相连，Q板固定在平板S上，P、Q间存在竖直向上的匀强电场，整个装置总质量1=0.48kg,P、Q间距为口=1m,P板的中央有一小孔。给装置某一初速度，装置向右运动。现有一质量口=0.04kg、电量口=1-10-4C的小球，从离P板高口=1.25m处静止下落，恰好能进入孔内。小球进入电场时，装置的速度为\=5m/s。小球进入电场后，恰能运动到Q板且不与Q板接触。假设小球进入电场后，装置始终保持初始的运动方向，不计空气阻力，口取10m/s2。求：(1)小球刚释放时，小球与小孔的水平距离口；(2)匀强电场的场强大小口；(3)小球从P板到Q板的下落过程中，总势能的变化量；(4)当小球返回到P板时，装置的速度Dto【参照答案］(1)3mL(2)9X103N/C(3)力口=0.5J(4)1.2m/s【名师解析】：(13分)（1）小球自由下落进入小孔用时与="言=0,5,门分）这段时间内装置在做匀减速运动，其加速度为=咫=4mW门分）小球与小孔的水平距离为工=¥5—g口方=5x65—；x4xO_5,=3m门分）（2）小球下落到Q板时速度为零从最高点到最低点：LE丈=带1G-药1（1分。mg（的+日）-Eqd=。（1分＞E=m^-d^=9x103N/C（1分）如（3）总势能变化量：AE楚=A£P—△£:电=-Mgd—Eqd=0.5J4公式2分，结论1分）（4）小球在电场中的加速度a■E.m■_05・12.5m/s2（1分）m0.04小球在电场中运动的时间J=2a=2；2d=0.8s（1分）2vaaa□（Mg+Eq）小球进入电场后，装置的加速度ao=-一白一-=4.75m/s2（1分）2M当小球返回到P板时，装置的速度vt=v「a212=1.2m/s（1分）【考点定位】此题考查电场力及其相关知识。（2014年4月北京市海淀区模拟）为减少烟尘排放对空气的污染，某同学设计了一个如图所示的静电除尘器，该除尘器的上下底面是边长为L=0.20m的正方形金属板，前后面是绝缘的透明有机玻璃，左右面是高h=0.10m的通道口。使用时底面水平放置，两金属板连接到U=2000V的高压电源两极（下板接负极），于是在两金属板间产生一个匀强电场（忽略边缘效应）。均匀分布的带电烟尘颗粒以v=10m/s的水平速度从左向右通过除尘器，已知每个颗粒带电荷量q=+2.0x10-17C,质量m=1.0x10-15kg,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力。在闭合开关后：（1）求烟尘颗粒在通道内运动时加速度的大小和方向；（2）求除尘过程中烟尘颗粒在竖直方向所能偏转的最大距离；（3）除尘效率是衡量除尘器性能的一个重要参数。除尘效率是指一段时间内被吸附的烟尘颗粒数量与进入除尘器烟尘颗粒总量的比值。试求在上述情况下该除尘器的除尘效率；若用该除尘器对上述比荷的颗粒进行除尘，试通过分析给出在保持除尘器通道大小不变的前提下，提高其除尘效率的方法。

【参照答案1（1）口=4©父1炉mM"方向竖直向下C2）烟尘颗粒在竖直方向偏转的最大距离为8.0cm.(3)当(3)当范Ui时，J7——h1qU尸2milv2当也孑曲日寸，甲=1【名师解析】（1?分）TOC\o"1-5"\h\zC1）烟尘颗粒在通道内只受电场力的作用，电场力-E（1分）又因为E=^~（1分）设烟尘颗粒在通道内运动时加速度为处根据牛顿第二定律有零二冽SC分）解得o=4.0xlD1ni^2,方向竖直向下门分）（2）若通道最上方的颗粒能通过通道，则这些颗粒在竖直方向上有最大的偏转距离这些颗粒在水平方向的位移L=vt（2分）在竖直方向的位移h.1at2（2分）解得h・0.08m■h■0.10m可确定这些颗粒能通过通道因此，除尘过程中烟尘颗粒在竖直方向偏转的最大距离为8.0cm（1分）（3）设每立方米有烟尘颗粒为飞时间，内进入除尘器的颗粒诩=丽尤例口分）时间f内吸附在底面上的颗粒地=法对工例门分）则除生效率-=W-=1=80%（1分）N^hLvih巾汩1[21qU1}因为在=-at—21v当范◎时，V二詈患欢1mhv当即三曲时，『1<W分）因此，在除尘器通道大小及颗粒比荷不改变的情况下，可以通过适当增大两金属板间的电压5或通过适当瓶小颗粒进入通道的速度n来提高除尘效率。C分）【考点定位】此题考查电场力及其相关知识。（17分）9.（2014年3月四川郫县二模）质量为口=1.0kg、带电量口=+2.5x10-4C的小滑块（可视为质点）放在质量为口=2.0kg的绝缘长木板的左端，木板放在光滑水平面上，滑块与木板之间的动摩擦因数为=0.2,木板长□=3m,开始时两者都处于静止状态，所在空间加有一个方向竖直向下强度为口=4.0x104N/C的匀强电场，如图所示.取口=10m/s2,试求：（1）若将长木板固定，用10牛顿的水平力口拉小滑块向木板的右端运动，则经过多长时间将滑块拉离木板？（2）若长木板不固定，同样用10牛顿水平恒力口向右拉小滑块，将其拉离木板，则木板的位移为多大？【参照答案]（1）1sD.（2）1.5m【名师解析】（17分）（1）由牛顿第二定律TOC\o"1-5"\h\z!=ma（2分）得（2分）由蒐=J.-（W分）■:-分）（2）木板的加速度E则NfmM-㈣=%物1W分）=2JM/S-（二分）食经t时间拉离木板，则—at"——£7Lt*=L（W分）TOC\o"1-5"\h\z22l-5j（i）dc==1.5zh分）【考点定位】此题考查电场力、牛顿运动定律及其相关知识。

4.（14分）（上海市浦东新区年高考预测（二模））如图所示，在光滑绝缘水平面放置一带正电的长直k细棒，其周围产生垂直于带电细棒的辐射状电场，场强大小E与距细棒的垂直距离厂成反比，即E■—。r在带电长直细棒右侧，有一长为l的绝缘细线连接了两个质量均为m的带电小球A和B,小球A、B所带电荷量分别为+q和+4q,A球距直棒的距离也为l，两个球在外力F=2mg的作用下处于静止状态。不计两小球之间的静电力作用。（1）求k的值；（2）若撤去外力F,求在撤去外力瞬时A、B小球的加速度和A、B小球间绝缘细线的拉力;（3）若剪断A、B间的绝缘细线，保持外力F=2mg不变，A球向左运动的最大速度为vm求从剪断绝缘细线到A球向左运动达到最大速度，A球所处位置电势怎样变化？变化了多少？【参照答案］（1）k■2mgl.（2）a=g；T■1mg3q3(3)电势升高，(3)电势升高，BU■mv24mgl■m—3q2q【名师解析】：（14分）解：（1）（3分）对小球A、B及细线构成的整体，受力平衡，有kk.cq—■4q—■2mgl2l2mgl3q

。分）若撤去外力瞬时J。分）若撤去外力瞬时J限B间细线拉力突然变为零，则/日粉一一信=--方向向右ml击又寸E球:4^--=,■i—।?人击又寸E球:4^--=信aE=一T，方向向右ml因为45,所以在撤去外力瞬时A、E将以相同的加速度口一起向右运动，A.B间维绿细线张紧，有拉力T.因此，对a、E整体，由牛顿第二定律，有即2mg=2mii得厘招■fc对A：q--+T=ma解得T=故撤去外力瞬时，A、B的加速度加g；A、B小球间绝缘细线的拉力T■3mg（3）（6分）当A向左运动达到速度最大时代入匕代入匕得r・1l3设从剪断绝缘细线到A球向左运动达到最大速度，电场力做功为W，由动能定理2mg（l■r）HW■1mv2B02m解得W■H4mglH1mv2），负号表示电场力做负功。32m又由电场力做功可知W=qU因此U■W■■4m史■竺，）q3q2q在A球向左运动达到最大速度的过程中，所在处电势升高了。4mglmv2变化量为・U■——■m3q2q

【考点定位】此题考查电场力。牛顿运动定律及其相关知识。5、（14分）（上海市崇明县2014届高三4月高考模拟）如图，在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中，有两个质量均为m的小球A、B（可被视为质点），被固定在一根绝缘轻杆的两端，轻杆可绕与电场方向垂直的固定转动轴O无摩擦转动，小球A、B与轴O间的距离分别为l、21，其中小球B上带有电量为q的正电荷，小球A不带电.将轻杆转动到水平方向后，无初速释放，若已知E■—，求:mg6Ac」~°21~BB+T*e（1）轻杆转动到何位置时，小球Ac」~°21~BB+T*e（2）A、B两球从静止到获得最大速度的过程中系统的机械能和电势能如何变化？变化了多少？t参照答案1⑴百口=与用短，E讣=谆~憎1513C2）机械能减小，电势能增加，两者大小相等，^E=^-mg6【名师解析1：分）⑴当小球与、万的速度达到最大时,整个系统处于力矩平衡状态。设此时轻杆与竖直方向夹角为dmgtsin3-21cos&=3mgisin6解得（2分），8=30"3当动能最大时，速度也最大，且贝=2内，鼻=4岳…据动靛定理,对A、E系统,杆从水平位置转到与竖直方向呈30°角位置时，AxB两球的动能达到最大值。cos.^—zwgZcos£^27（1—sin0=EQ+—D而4E■EKAKB•,：34、；3解得E■—mgl,E■-^—mglKA15KB153机械能减小，电势能增加，两者大小相等，・E■-mg6【考点定位】此题考查电场力、动能定理、力矩平衡及其相关知识。

6.（14分）（上海市奉贤区届高三月调研测试）如图所示，粗糙绝缘的水平面附近存在一个与口轴平行的水平电场，其在口轴上的电势©与坐标口的关系用图中曲线表示，图中斜线为该曲线过点（0.15,3）的切线。现有一质量为0.20kg,电荷量为3）的切线。现有一质量为0.20kg,电荷量为+2.0x105的滑块□（可视为质点），释放，其与水平面的动摩擦因数为0.02。设最大静摩擦擦力，取重力加速度1=10m/s2。问：（1）滑块的加速度如何变化？请简要说明理由。（2）滑块运动的最大速度为多大？（3）滑块离出发点的最远距离为多大？【参照答案】.（1）滑块的加速度先向右变小后方向向左变（2）Qlm餐（3）滑块离出发点的最远距离为0-13mo1名师解析］:“分）从D=0.10m处由静止力等于滑动摩大。（1）<4分）滑块的加速度先向右变小后方向向左变大》（2分）理由：斜率为电场强度，则可知沿x轴电场强度减小，方向为艾轴正方向口在5m处，/=2乂1胪滑块在该处电场力等于摩擦力，加速度为零。C分。（5分）渭块在口.15m处速度为最大。（1分;TOC\o"1-5"\h\z由动能定理;虱4一中八一pmg&c=:杷dC分）2.0xl0-sx<4.5xl05-3x105>-0.02x0.2x10x0.05=9（X2/v=/s（2分；（3）0分）谩最远在x处，则由动能定理:□(■■■)■■□(□■0.1)■0(2分)1■■(6.5■20□)■105伏(1分)口做图线交与4=(0.23m调考分）（能把离出发点的最远距离为0.13m。（2分）场力、哺；定理、电势图象及其相关知识。714位置处的虹工口区一模）在绝缘粗糙的水平面上相距为6的A、B两处分别固定电量不等的（2）（3）（4）两电之间纵坐标q=即向右运动。。固定在的电荷,为了使脚次能够到标如图坐关37qo甲）所示，已知B处电荷的电量为+。图（乙）是AB连线之间的电势点为图线的最低点，=-2处的纵坐标q=q0,=0处的纵坐标q=25q0,的C点由静止释放一个质量为、电量为+的带电物块（可视为质点），量=2物块与水平面间的动摩擦因数〃所满足的条件;若小物块与水平面间的动摩擦因数〃=3一2,小物块运动到何处时速度最大？并求最大速度；试画出〃取值不同的情况下，物块在AB之间运动大致的速度-时间关系图像。（甲）【参照答案］（1）A”(2)〃<7—0（3）小物块运动到=0时速度最大。3■:;：7q.663（4）图象如图1名师解析］:<1）由图《乙；得，钎E点为图线的最低点，切线斜率为零,即合场强E产口所以*=等得2_=d空解出口&=40TOC\o"1-5"\h\z（4Z）2〜<2）物块先做加速运动再做限速运动，到达工="处速度=至0从>-红到过程中,由动能定理得：11a-i|=—ntu2-0艮□q（卒口-亍皆）-卬忆&0=今@4Ki解得此普<3）小物块运动速度最大时，电场力与摩擦力的合力为零，设该位置离A点的距离为也贝I］：ya_a乎帽=0（2分：解得—L,即小物块运动到产0时速度最大口小物块从工二江运动到*口的过程中，由动能定理得：DDDUDDB1mv2D025代入数据：□（25代入数据：□（■0■0■0）01g（2□）■1mv2102m解得v■4口口^T（4）画出一种可能的得1分【考点定位】此题考查带电粒子在电场中的运动、电势©与位置口之间的关系图像及其相关知识。8.（9分）（2014河北省衡水中学四调）如图所示，在A点固定一正电荷，电量为Q,在离A高度为H的

C处由静止释放某带同种电荷的液珠，开始运动瞬间的加速度大小恰好为重力加速度go已知静电常量为k,两电荷均可看成点电荷，不计空气阻力。求:•B为该点到•B为该点到Q的•CA(2)液珠速度最大时离A点的距离h；(3)若已知在点电荷Q的电场中，某点的电势可表示成■■kQ，其中r距离(选无限远的电势为零)。求液珠能到达的最高点B离A点的高度rBo八〜q2gH2【参照答案工⑴m■(2)；h■v2Hr■2HB1名师解析】：(I)设港珠的电量为q,质量为m,有TOC\o"1-5"\h\z在—撒g=mg2分解得比荷为里=至上1:m/cQ(2)当港珠速度最大时有礼号1.分解得h-有1分⑶设CE间的电势差为UCF,有1分2分11分2分1分:理、带电粒子在电场中的运动及其相关知识。=陞一/=^--根据动能定理有qUC3-ms{rs-H)=0解得r■2HB【考点定位】：此题考查库仑定律、动彳9.(2014上海13校联考)如图所示，一辆在水平地面上向右做直线运动的平板车，长度L=6m,质量M=10kg,其上表面水平光滑且距地面高为=1.25m,A、B是其左右的两端点，在A端固定一个与车绝缘的、质量与大小忽略不计的带电体，其电量=—5x10F。在地面上方的空间存在着沿小车运动方向的、区域足够大的匀强电场（忽略的影响），场强大小=1x107N/C。在=0时刻，小车速度为0=7.2m/s,此时将一个质量=1kg的小球轻放在平板车上距离B端3处的P点（小球可视为质点，释放时对地的速度为零）。经过一段时间，小球脱离平板车并落到地面。已知平板车受到地面的阻力与它对地面的压力成正比，且比例系数〃=0.2,其它阻力不计，重力加速度g=10m/s2.试求：BASJ55J55J55PnBASJ55J55J55Pn（1）从=0时起，平板车能继续向右运动的最大距离.（2）小球从=0时起到离开平板车时所经历的时间.（3）从=0时起到小球离开平板车落地时止，带电体的电势能的变化量.【参照答案］.Cl>3,6m.(2)3sC3>AE=-^J5J【名师解析】:<1）以平板车为研究对象，根据受力分析和牛顿运动定律有：F=£Q=52方向向左Vn2

xi=v-=3.6m因由<4皿故小球不会从车的左端掉R小车向右运动的时间廿卷=依门分）F—nJ（+汨）F小车向左运动的加速度e:八二.a（1分）小球掉下小车时，小车向左运动的距离，之=打+工弓=5上m小车向左运动的时间上=飞仔=公门分）所以小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间=订+用=x（1分）（3）小球刚离开平板车时，小车向左的速度的大小为电=虫打=5一5皿$0分）TOC\o"1-5"\h\z小球离开平板车后，车的加速度大小3=（—〃Mg）/M=3m/s2（1分）小球离开车子做自由落体的运动=g32/23=0.5s（1分）车子在3时间内向左运动的距离3=23+1332=3.175m（1分）车子在从=0时起到小球离开平板车落地时止，向左运动的位移为S=3+2—1=5.175m（1分）故在从=0时起到小球离开平板车落地时止，带电体的电势能的变化量为力力=—=—258.75J（1分）【考点定位】此题考查牛顿运动定律、平抛运动、匀变速直线运动、电势能及其相关知识。如图所示，绝缘水平面上的区域宽度为，带正电，电荷量为，质量为的小滑块以大小为的初3速度从点进入区域，当滑块运动至区域的中心时，速度大小为Z=竽%，从此刻起在区域内加上一个水平向左的匀强电场，电场强度保持不变，并且区域外始终不存在电场.若加电场后小滑块受到的电场力与滑动摩擦力大小相等，求滑块离开区域时的速度.要使小滑块在区域内运动的时间达到最长，电场强度应满足什么条件？并求这种情况下滑块离开区域时的速度.设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力【参照答案(1)滑块离开时的速度为边如(2)要使小,滑块在展区域内运动的时间达到最长，电场强度应为誓。2qd滑块离开越区域时的速度也=走叱21名师解析]:(1)设滑块所受滑动摩擒力大小为3则滑块从A点运动至C点过程，由动能定理得f-id=im(vo2-vc:)——©TOC\o"1-5"\h\z22假设最后滑块从B点离开AE区域，则滑块从C点运动至B点过程，由动能定理得(qE]—D,—d=im(vc2-vB-)②22将此=^^口和qE】=f代入解得%©1由于滑块运动至B点时还有动能，因此滑块从B点离开AB区域，速度大小为2%,方向水平向右.(2)要使小滑块在AB区域内运动的时间到达最长，必须使滑块运动至B点停下，然后再向左加速运动，最后从A点离开AB区域.滑块从C点运动至B点过程，由动能定理得(qE2+f)•5d=5mvc2④

由①④两式可得电场强度渭块运动至E点后，因为亚尸Wf>f,所以滑块向左加速运动，从E运动至