2023高考科学复习解决方案-物理-旧教材第八章 能力培优提升

第八章能力培优提升

［培优思维提炼］

1.守恒思想：电荷守恒定律。

2.转换法

(1)利用验电器两金属箔片张开的角度大小显示带电体带电量的多少。

(2)利用静电计指针偏角显示电容器极板间电压大小。

3.放大法、转换法

(1)库仑扭秤实验。

(2)密立根油滴实验——电子电荷量的测定。

4.控制变量法

(1)探究影响电荷间相互作用力的演示实验。

(2)研究影响平行板电容器电容因素的演示实验。

5.比例法定义物理量

(1)电场强度的定义。

(2)电势的定义。

(3)电容的定义。

6.作图法

(1)用电场线、等势线(等势面)形象描述电场的性质。

(2)根据平行板电容器充放电时电流大小随时间的变化图象，求解电容器所带

的电荷量。

7.类比法

(1)等势线与等高线的类比。

(2)电容物理意义的理解。

(3)带电粒子在偏转电场中的运动——类平抛运动。

8.微元法：推导静电力做功特点的过程。

9.反证法：分析静电平衡状态导体内电场特点的思路。

10.等分法：确定电场线及电势高低的一种方法。

作等势线的垂

已知匀强电利用等分线得电场线

场中某些点法确定等

的电势势点由电势高低确

定电场线方向

11.等效法：分析带电物体在匀强电场与重力场作用下运动的模型——等效

重力场法：等效重力加速度、等效最高点、等效最低点。

［能力提升集训］

一、选择题（本题共6小题）

1.（2021.江西省鹰潭市高三下一模）匀强电场中有一与电场垂直的平面，面积

AE1AE

为is,该电场的电场强度随时间的变化率为五，静电力常量为左，则京7s对应

物理量的单位是（）

A.欧姆B.伏特C.安培D.特斯拉

答案C

丹要，可得人=念,单位为

因为后=疝，单位为N/（C-s）；由尸=

N-m2/C2;所以摄引的单位为而片•翁-m2=C/s,根据电流的定义式/=:,

C

可知；'=A,则对应的物理量的单位是安培。故选C。

2.（2021.内蒙古包头市高三二模）（多选）法国物理学家库仑于1785年利用他

发明的扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律，并测定出了静电力常数；1798

年，英国物理学家卡文迪许利用卡文迪许扭秤成功测定了引力常量，从而使牛顿

万有引力定律具有了实用价值（牛顿1687年发现万有引力定律）。关于万有引力定

律和库仑定律的研究，以下说法正确的是（）

A.两个实验都用到了“放大法”

B.卡文迪许扭秤实验和库仑扭秤实验的相似性，体现了“类比”是一种重

要的思维方式

C.卡文迪许精确测量引力常量的前提是确保研究小球为电中性

D.万有引力定律和库仑定律的相似性，说明了万有引力和库仑力是同一种

基本相互作用

答案ABC

解析库仑扭秤实验与卡文迪许扭秤实验都实现了微小力的测定，体现了放

大的思想，运用了放大法，故A正确；卡文迪许扭秤实验和库仑扭秤实验的相似

性，体现了“类比”是一种重要的思维方式，故B正确；引力常量非常小，小球

如果带电，对测量结果影响很大，故C正确；库仑力是电磁相互作用，与万有引

力不是同一种基本相互作用，故D错误。

3.（2021•江西省鹰潭市高三下一模）空间存在着平行纸面的匀强电场，但电场

的具体方向未知，现用仪器在纸面内沿互成60°角的OA、。8两个方向探测该静

电场中各点电势，得到各点电势8与。点距离的函数关系如图所示，则下列关于

该电场的电场强度E的大小、方向说法中正确的是（）

A.E=400V/m,沿AO方向

B.F=400V/m,沿80方向

C.E=40MV/m,与），轴负方向成30°斜向左下

D.E=4（）MV/m,与），轴正方向成30°斜向右上

答案A

解析由几何关系可知，在x轴和>轴上W=10V的点分别在x=2.5cm、y

=5cm处，连接两点，由几何关系可知该连线与垂直，场强方向与等势线垂

直，且沿场强方向电势降低，故场强方向沿A0方向，场强大小方=20；；；2m=

400V/m,故A正确，B、C、D错误。

4.（2021.陕西省咸阳市高三下高考模拟检测三）如图甲所示，充好电的电容器

与定值电阻接入电路，电压传感器与电流传感器对电路的影响可忽略不计。传感

器将测得的物理量输入计算机，计算机显示出物理量随着时间的变化情况。现闭

合开关后，在计算机上显示的电路中的电压与电流随时间的变化关系如图乙所示。

念时刻，电压与电流变为零。图乙中5与8为电流曲线在虚线MN两侧与坐标轴

围成的面积。下列说法中正确的是（）

A.图乙中电压与电流的比值逐渐变小

B.图乙中的S=S2

C.图乙中的Si>S2

D.图乙中电阻R在。〜白内产生的内能等于在力〜/2内产生的内能

答案B

解析题图乙中的电压与电流实际上反映的是定值电阻R上的物理量，它们

满足欧姆定律，故电压与电流的比值不变，A错误；电流曲线与坐标轴围成的面

积表示电容器放出的电荷量，电容器在。〜。时间内放出的电荷量为多,电压减

小了6V,在h〜亥时间内放出的电荷量为S2,电压又减小了6V,由夕=。。，可

知Si=S2,B正确，C错误；在每小段时间内，根据公式有AQ=?/?•△/,由于通

过R的电流在0〜力内的均高于在。〜/2内的，而两段时间的『加相同，故电阻R

在0〜4内产生的内能大于在力〜/2内产生的内能，D错误。

5.（2021.河南省济源、平顶山、许昌高三下第三次质量检测）静电场方向平行

于x轴，其电势s随x的分布可简化为如图所示的折线。将一个带负电的粒子在

x=d处由静止释放，它只在电场力作用下沿x轴运动。规定x轴正方向为电场强

度E、加速度。、速度。的正方向，下图分别表示x轴上各点的电场强度已粒子

的加速度八速度。和动能反随x的变化图象，其中正确的是（）

答案D

解析夕-x图象的斜率表示电场强度，沿电场方向电势降低，则知在x=0的

左侧，存在向左的匀强电场，x=0右侧存在向右的匀强电场，且两侧电场强度大

小相等，故A错误；根据牛顿第二定律知qE=〃以，粒子在匀强电场中运动时加

速度不变，由于粒子带负电，粒子在x=0左侧加速度为正值，大小不变，在尢=

0右侧加速度为负值，大小不变，故B错误；在x=0右侧粒子向左匀加速，在x

=0的左侧向左做匀减速运动，速度与位移不成线性关系，故C错误；在x=0左

侧，根据动能定理可得qEx=Ek-Eko,在x=0的右侧，根据动能定理可得-

=Ek-Eko,可知Ek-尤为一次函数图象组合，D正确。

6.（2021.安徽省芜湖市高三下第一次教学质量监控）（多选）如图甲所示，空间

有一水平向右的匀强电场，其中有一个半径为火=2m的竖直光滑圆环，环内有

两根光滑的弦轨道和AC,A点所在的半径与竖直直径成37°角。质量为

胴=0.08kg、电荷量为＜7=6X10-5c的带电小球（可视为质点）从A点静止释放，

分别沿弦轨道A8和AC到达圆周的运动时间相同。现去掉弦轨道A3和AC,如

图乙所示，给小球一个初速度，让小球恰能在圆环内做完整的圆周运动，不考虑

小球运动过程中电荷量的变化。下列说法正确的是（cos37°=0.8,g取10

m/s2）（）

B.匀强电场的电场强度大小为E=lX104V/m

C.小球做圆周运动过程中动能最小值是0.5J

D.小球做圆周运动过程中对环的压力最大值是6N

答案BD

解析由图甲结合等时圆知识，可知重力与电场力的合力沿A。方向，则功

=mgtan37°,代入数据可得，匀强电场的电场强度大小为E=1X也v/m,故B

正确；等效最低点为A。延长线与圆轨道交点，小球做圆周运动过程中在等效最

低点速度最大，动能最大，故A错误；重力与电场力的合力大小为F=

______________c^2

q（加g）2+（回）2=卒@小球恰能做圆周运动，则其在等效最高点有尸=〃?》,

此时小球速度最小，动能最小，最小动能为a=摄加2,解得Ek=lJ,故C错误；

11

小球从等效最高点运动至等效最低点过程中，由动能定理得FX2R=&〃1鼠0一3

mv2,在等效最低点小球对圆环压力最大，由牛顿第二定律得产N-尸=〃片\代入

数据解得FN=6.0N,由牛顿第三定律可知，小球做圆周运动的过程中对环的最

大压力是6.0N,故D正确。

二、非选择题（本题共2小题）

7.（2021•四川省成都市一诊模拟）如图所示，质量为m=1.0kg、带正电q=

1.0X10-4C的滑块从A点右侧光滑水平面以某一初速度冲上固定在竖直平面内

的光滑圆轨道，并沿光滑圆轨道内侧运动到8处后离开圆轨道，恰好从C处无碰

撞地冲上粗糙水平台面继续滑行03s停止运动，水平台面与滑块间动摩擦因数〃

=0.2o整个装置处于竖直向下的匀强电场中，场强E=LOX1（）5N/C。竖直圆轨

道在A点和光滑水平面相切，圆轨道半径R=0.1m,03与水平面夹角。=37°。

重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求：

⑴滑块在B处速度班的大小；

⑵滑块在A处受到圆轨道的支持力尸大小。

答案(1)2m/s(2)124N

解析(1)滑块从C到静止，对滑块根据动量定理可得：-〃(〃吆+%》=0-

mvc

解得：0c=1.2m/s

从8到C过程可以逆向分析，看做是类平抛运动，则在B点水平方向的分速

度等于比，

在8点根据运动的合成与分解(如图所示)可得：吁焉

解得：VB=2m/so

(2)从A到B根据动能定理可得：

-(mg+qE)R(l+sin8)=gm*-g/”品

在A处根据牛顿第二定律可得：

VQ

F-(mg+qE)=n斥

联立解得：F=124NO

8.(2020.天津高考)多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪

器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的

匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为/的漂移管(无

场区域)构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两

反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，

使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将

进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏8上被探测到，可测得离

子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为以不计离子重力。

I荧光屏

---------------------三B

离

源

「,

1

加漂移管(无场区域)"窗

速

电

场

质埴分析器