高考物理电场精讲精练电场线
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电场线的理解及应用
考向1:几种典型电场的电场线分布特点
(1)孤立点电荷的电场(如图甲、乙所示)
①正(负)点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外(内)部;
②离点电荷越近,电场线越密(场强越大);
③以点电荷为球心作一球面,则电场线处处与球面垂直,在此球面上场强大小相等,但方向不同.
(2)两种等量点电荷的电场
比较等量异种点电荷等量同种点电荷
连线上
的电场
强度
沿连线先变小后变大,中点O处电场强度最小
中垂线
上的电
场强度
O点最大,向外逐渐减小
O点为零,向外先变
大后变小
对点自测
1. 如图所示为两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出).图中C点为两点电荷连线的中点,MN为两点电荷连线的中垂线,D为中垂线上的一点,电场线的分布关于MN左右对称,则下列说法中正确的是( )
A.这两点电荷一定是等量异种电荷
B.这两点电荷一定是等量同种电荷
C.D、C两点的电场强度一定相等
D.C点的电场强度比D点的电场强度小
解析:选A.由电场线分布的特征可知,产生电场的两点电荷一定是等量异种电荷,A正确,B错误;C点电场线的密度比D点大,所以C点的电场强度大,C、D错误.
2. 如图所示,Q1和Q2是两个电荷量大小相等的点电荷,MN是两电荷的连线,HG是两电荷连线的中垂
线,O是垂足.下列说法正确的是( )
A.若两电荷是异种电荷,则OM的中点与ON的中点电势一定相等
B.若两电荷是异种电荷,则O点的电场强度大小,与MN上各点相比是最小的,而与HG上各点相比是最大的
C.若两电荷是同种电荷,则OM中点与ON中点处的电场强度一定相同
D.若两电荷是同种电荷,则O点的电场强度大小,与MN上各点相比是最小的,与HG上各点相比是最大的
解析:选B.若两电荷是异种电荷,则OM的中点与ON的中点电势一定不相等,选项A错误.若两电荷是异种电荷,根据两异种电荷电场特点可知,O点的电场强度大小,与MN上各点相比是最小的,而与HG上各点相比是最大的,选项B正确.若两电荷是同种电荷,则OM中点与ON中点处的电场强度大小一定相同,方向一定相反,选项C错误.若两电荷是同种电荷,则O点的电场强度为零,与MN上各点相比是最小的,与HG上各点相比也是最小的,选项D错误.
考向2:电场线与带电粒子在电场中运动轨迹的关系
一般情况下带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合,只有同时满足以下三个条件时,两者才会重合.
(1)电场线为直线;
(2)带电粒子初速度为零,或速度方向与电场线平行;
(3)带电粒子仅受电场力或所受其他力的合力方向与电场线平行.
例题1. (多选) 某电场的电场线分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.c点电场强度大于b点电场强度
B.a点电势高于b点电势
C.若将一试探电荷+q由a点释放,它将沿电场线运动到b点
D.若在d点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷+q由a移至b的过程中,电势能减小
解析:选BD.电场线越密的地方电场强度越大,E c<E b,A错误;沿着电场线的方向,电势逐渐降低,φa>φb,B正确;将试探电荷+q由a点释放,它将沿电场线的切线方向运动而不是沿电场线运动,C错误;在原电场中,将一试探电荷+q由a移至b的过程中,电场力做正功,在d点再固定一点电荷-Q,将一试探电荷+q由a移到b的过程中,在-Q形成的电场中电场力对试探电荷也做正功,所以在合电场中,将一试探电荷+q由a移至b的过程中,电场力做正功,电势能将减小,D正确.例题2. (多选)如图所示,实线为不知方向的三条电场线,从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子,仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示.则( )
A.a一定带正电,b一定带负电
B.a的速度将减小,b的速度将增大
C.a的加速度将减小,b的加速度将增大
D.两个粒子的电势能都减少
解析:选CD.因为电场线方向未知,不能确定a、b的电性,所以选项A错误;由于电场力对a、b都做正功,所以a、b的速度都增大,电势能都减少,选项B错误、D正确;粒子的加速度大小取决于电场力的大小,a向电场线稀疏的方向运动,b向电场线密集的方向运动,所以选项C正确.
电场线与轨迹问题判断方法
(1)“运动与力两线法”——画出“速度线”(运动轨迹在初始位置的切线)与“力线”(在初始位置电场线的切线方向),从两者的夹角情况来分析曲线运动的情况.
(2)“三不知时要假设”——电荷的正负、场强的方向或等势面电势的高低、电荷运动的方向.若已知其中的任一个,可顺次向下分析判定各待求量;若三个都不知,则要用“假设法”分别讨论各种情况.过关检测
1.有一负电荷自电场中的A点自由释放,只受电场力作用,沿电场线运动到B点,它运动的速度图象如图所示,则A、B所在电场区域的电场线分布可能是选项中的( )
解析:选B.由vt图象可知,负电荷的a和v均增加,故E B>E A,B点的电场线比A点的密,且电场力与v同向,E与v反向,故选项B正确.
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.2019年1月3日10时26分,“嫦娥四号”探测器成功在月球背面着陆,标志着我国探月航天工程达到了一个新高度,图示为“嫦娥四号”到达月球背面的巡视器。
已知地球和月球的半径之比约为4:1,其表面重力加速度之比约为6:1。
则地球和月球相比较,下列说法中最接近实际的是()
A.地球的密度与月球的密度比为3:2
B.地球的质量与月球的质量比为64:1
C.地球的第一宇宙速度与月球的第一宇宙速度比为8:1
D.苹果在地球表面受到的引力与它在月球表面受到的引力比为60:1
2.如图所示,水平虚线下方存在大小为B、方向水平向里的匀强磁场。
正方形金属线框abcd边长为L,质量为m,电阻为R。
将线框在虚线上方一定高度处由静止释放,运动过程中ab边始终水平,线框始终在竖直面内,所受空气阻力恒为f。
线框进入磁场的过程做匀速直线运动。
重力加速度为g。
则线框释放时ab边与水平虚线间的高度差为
A.B.
C.D.
3.我国南方多雨地区在建造房屋屋顶时,需要考虑将屋顶设置成一定的角度,以便雨水可以快速地流下。
若忽略雨水从屋顶流下时受到的阻力,为使雨水在屋顶停留时间最少,则屋顶应设计成下图中的
A.B.C.
D.
4.如图所示为学校的应急供电系统,由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。
发电机中矩形线圈所围成的面积为S,匝数为N,电阻不计,它可绕水平轴
在磁感应强度的水平匀强磁场中以加速度
匀速转动,矩形线圈通过滑环连接降压变压器,滑动触头
P上下移动时可改变输出电压,表示输电线的电阻。
以线圈平面与磁场垂直时为计时起点,下列判断不正确的是
A.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为
B.当滑动触头P向下移动时,变压器原线圈两端的电压将升高
C.当用户增加时,为使用户电压保持不变,滑动触头P应向上滑动
D.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈两端的电压瞬时值最大
5.如图所示,质量为m的小球(可看作质点)在竖直放置的半径为R的固定光滑圆环轨道内运动.若小球通过最高点时的速率为v0=,下列说法中正确的是( )
A.小球在最高点时只受到重力作用
B.小球在最高点对圆环的压力大小为2mg
C.小球绕圆环一周的时间等于2πR/v0
D.小球经过任一直径两端位置时的动能之和是一个恒定值
6.某课外探究小组用如图所示实验装置测量学校所在位置的地做地磁场的水平分量Bx。
将一段细长直导体棒南北方向放置,并与开关、导线、电阻箱和电动势为E、内阻为R的电源组成如图所示的电路。
在导体棒正下方距离为L处放一小磁针,开关断开时小磁针与导体棒平行,现闭合开关,缓慢调节电阻箱接入电路中的电阻值,发现小磁针逐渐偏离南北方向,当电阻箱接入电路的电阻值为9R时,小磁针的偏转角
恰好为60°。
已知通电长直导线周围某点磁感应强度为
(式中I为通过导线的电流强度,r为该点到通电长直导线的距离,k为常数),导体棒和导线电阻均可忽略不计,则该位置地磁场的水平分量大小为
A.B.
C.
D.
二、多项选择题
7.如图所示的火警报警装置,R1为热敏电阻,若温度升高,则R1的阻值会急剧减小,从而引起电铃电压的增加,当电铃电压达到一定值时,电铃会响。
下列说法正确的是()
A.要使报警的临界温度升高,可以适当增大电源的电动势
B.要使报警的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势
C.要使报警的临界温度升高,可以把R2的滑片P适当向下移
D.要使报警的临界温度降低,可以把R2的滑片P适当向下移
8.如图所示,空间中有匀强电场,在电场中做一个半径为R的圆,使圆所在的平面平行于电场线(电场线未画出),AB为一条直径,在圆上A点有一个粒子发射器,能沿平行于圆面向各个方向发射动能相同的粒子,粒子会经过圆周上不同的点,在这些点中,经过C点的粒子的动能最大,不考虑粒子间的相互作用。
若已知电场强度的大小为E,粒子电荷量为+q(q>0),忽略粒子重力,下列说法正确的是()
A.圆周上C点电势最低
B.电场线与AB夹角为60°
C.若粒子在A点垂直电场方向发射,恰能洛到C点,则初动能为
D.若粒子在A点垂直电场方向发射,恰能落到C点,则初动能为
9.如下图所示,导热的气缸开口向下,缸内活塞封闭了一定质量的理想气体,活塞可自由滑动且不漏气,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时,活塞恰好静止.现将沙桶底部钻一个小洞,让细砂慢慢漏出,气缸外部温度恒定不变.则
A.缸内气体压强减小,内能增加
B.缸内气体压强增大,内能不变
C.缸内气体压强增大,内能减少
D.外界对缸内气体做功
10.如图1所示,变化的磁场中放置一固定的导体圆形闭合线圈,图1中所示的磁感应强度和电流的方向为设定的正方向,已知线圈中感应电流i随时间t变化的图象如图2所示,则在下面可能是磁感应强度B 随时间t变化的图象是
A.B.
C.D.
三、实验题
11.如图所示的电路中,电阻R1=15Ω,R2=30Ω.当开关S1、S2都闭合时,电流表的读数I1=0.4A;当开关S1闭合、S2断开时,电流表的读数I2=0.3A;.求电源的电动势E和内阻r.
12.如图所示,完全相同的导热活塞A、B用轻杆连接,一定质量的理想气体被活塞A、B分成I、II两部分,封闭在导热性能良好的气缸内,活塞A与气缸底部的距离
=10 cm。
初始时刻,气体II的压强与外界大气压强相同,
温度T1=300 K。
已知活塞A、B的质量均为m=1 kg,横截面积均为S=10 cm2,外界大气压强p0=1×105 Pa,取重力加速度g=10 m/s2,不计活塞与气缸之间的摩擦且密封良好。
现将环境温度缓慢升高至T2=360 K,求此时:
①活塞A与气缸底部的距离;
②气体II的压强;
③轻杆对活塞B作用力的大小。
四、解答题
13.如图所示,金属板M、N板竖直平行放置,中心开有小孔,板间电压为U0,E、F金属板水平平行放置,间距为d,板长为L,其右侧区域有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场AC边界与AB竖直边界的夹角为60°,现有一质量为m、电荷量为q的正电粒子,从极板M的中央小孔s1处由静止出发,穿过小孔s2后沿EF板间中轴线进入偏转电场,从P处离开偏转电场,平行AC方向进入磁场,若P距磁场AC与AB两边界的交点A距离为a,忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应,试求:
(1)粒子到达小孔s2时的速度v0;
(2)EF两极板间电压U;
(3)要使粒子进入磁场区域后能从AB边射出,磁场磁感应强度的最小值。
14.如图所示,水平固定放置的气缸,由截面积不同的两圆筒连接而成。
活塞A、B面积分别为2S和S,汗塞A、B用长为2l的细直杆连接,活塞与筒壁气密性好且摩擦不计。
现活塞间密闭有一定质量的理想气体,两活塞外侧(A的左方和B的右方)都是大气,大气压强始终保持为p0,当气缸內气体温度为T0时,活
塞B与两圆筒连接处的距离为l且处于静止状态。
(i)现使气缸内气体温度缓慢下降,活塞A刚刚缓慢右移到两圆筒连接处时,求密闭气体的温度T1;(ii)若气缸内气体温度缓慢下降至T0/2,求细直杆对活塞的弹力大小F
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7.BD
8.ABC
9.BD
10.BD
三、实验题
11.6V;5Ω
12.①12 cm ②1.2×105 Pa ③30 N
四、解答题
13.(1) (2)
(3)
14.(1) (2)
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.下列关于物理学史和物理研究方法的叙述中正确的是()
A.控制变量法是科学探究两个量关系的重要方法
B.牛顿通过大量实验验证得出了牛顿第一定律
C.伽利略利用理想斜面实验和逻辑推理证明了自由落体运动是初速度为零的匀加速运动
D.法拉第发现电流的磁效应与他坚信电和磁之间一定存在联系的哲学思想是分不开的
2.材料相同、质量不同的两滑块,以相同的初动能在水平面上运动直到停止。
若两滑块运动过程中只受到水平面的摩擦力,则质量大的滑块
A.克服摩擦力做的功多
B.运动的位移大
C.运动的时间长
D.摩擦力的冲量大
3.2022年冬奥会将在北京召开。
如图所示是简化后的跳台滑雪的学道示意图,运动员从助滑雪道AB上由静止开始滑下,到达C点后水平飞出,落到滑道上的D点,E是运动轨迹上的某一点,在该点运动员的速度方向与轨道CD平行,设运动员从C到E与从E到D的运动时间分别为
、,EF垂
直CD,则
A.,
B.,
C.若运动员离开C点的速度加倍,则落在斜面上的距离也加倍
D.若运动员离开C点的速度加倍,则落在斜面上的速度方向不变
4.运动员在水上做飞行运动表演他操控喷射式悬浮飞行器将水带竖直送上来的水反转180°后向下喷出,令自己悬停在空中,如图所示。
已知运动员与装备的总质量为90kg,两个喷嘴的直径均为10cm,已知重力加速度大小g=10m/s2,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,则喷嘴处喷水的速度大约为
A.2.7m/s B.5.4m/s C.7.6m/s D.10.8m/s
5.如图所示,匀强电场的方向平行于xOy坐标系平面,其中坐标原点O处的电势为2V,a点的坐标为(0,4),电势为8V,b点的坐标为(3,0),电势为8V,则电场强度的大小为
A.250V/m B.200V/m
C.150V/m D.120V/m
6.如图所示,在倾角为θ的粗糙固定斜面上,有一质量为m的物块,用水平推力F作用使物块静止在斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数为μ,关于水平推力F,下面说法中一定成立的是()
A.F≥
B.F≤
C.≤F≤
D.无法确定
二、多项选择题
7.一定质量的理想气体从状态a开始,经历三个过程a到b、b到c、c到a回到原状态,其V-T图象如图所示,p a、p b、p c分别表示状态a、b、c的压强,下列说法正确的是_________
A.由a到b的过程中,气体一定吸热
B. p c> p b = p a
C.由b到c的过程中,气体放出的热量一定大于外界对气体做的功
D.由b到c的过程中,每一个气体分子的速率都减小
E. 由c到a的过程中气体分子的平均动能不变
8.如图所示五幅图分别对应五种说法,其中正确的是__________
A.甲图中微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动
B.乙图中当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等
C.丙图中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
D.丁图中小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用
E. 戊图中洁净的玻璃板接触水面,要使玻璃板离开水面,拉力必须大于玻璃板的重力,其原因是水分子和玻璃分子之间存在吸引力
9.如图所示是由电荷量分别为+6q和-q的两个点电荷组成的一个电荷系统,其中A、B是两点电荷所在位置,N、P、Q是AB连线上的三点,N点的电场强度为零。
若规定无限远处的电势为零,则下列说法正确的是
A.图中左侧A点为+6q的点电荷
B.N点的电势大于零
C.P点电势高于Q点电势
D.P点场强大于Q点场强
10.如图所示,一质量为m的铁环套在粗糙的水平横杆上,通过细线连接一质量也为m的小球,小球还用一水平细线拉着。
保持环和小球的位置不变,横杆的位置逐渐按图示方向转到竖直位置,在这个过程中环与杆相对静止,则()
A.连接环和小球的细线拉力增大
B.杆对环的作用力保持不变
C.杆对环的弹力一直减小,最小值为mg
D.杆对环的摩擦力先减小后增大,最大值为2mg
三、实验题
11.回旋加速器是利用磁场和电场共同作用对带电粒子进行加速的仪器。
现在有一个研究小组对回旋加速器进行研究。
研究小组成员分工合作,测量了真空中的D形盒的半径为R,磁感应强度方向垂直加速器向里,大小为B1,要加速粒子的电荷量为q,质量为m,电场的电压大小为U。
帮助小组成员完成下列计算:(1)本回旋加速器能将电荷加速到的最大速度是?
(2)求要达到最大速度,粒子要经过多少次电场加速?
(3)研究小组成员根据磁场中电荷偏转的规律设计了如图乙的引出装置。
在原有回旋加速器外面加装一个圆环,在这个圆环区内加垂直加速器向里的磁场B2,让带电粒子在加速器边缘恰好能偏转至圆环区域外边缘加以引导。
求圆环区域所加磁场的磁感应强度B2?
12.如图所示,一块薄木板长为 L=2 m、质量为 m=1 kg(质量分布均匀)置于倾角为θ=37°的粗糙台面上,它与合面动摩擦因数为µ=;已知薄木板有
露于台面外側,,现施加一平行于台面向下的恒力F=2N的作用,使木板由静止开始加速下滑。
(重力加速度取g=l0m/s2,sin37°=0.6, cos37°=0.8)求:
(1)薄木板斜面上运动的加速度大小;
(2)恒力一直作用于木板上,经过多长时间木板开始脱离台面。
四、解答题
13.如图所示,竖直平面内有一半径为R的光滑圆弧轨道,
其末端与足够长的水平轨道平滑连接,一质量为m的小球P从圆弧轨道顶端由静止开始沿轨道下滑,在圆弧轨道末端与质量为2m的静止小球Q发生对心碰撞。
小球P、Q与水平轨道间的动摩擦因数均为
=0.5,重力加速度大小为g。
假设小球P、Q间的碰撞为完全弹性碰撞,碰撞时间极短。
求:
(1)碰撞后瞬间小球P对圆弧轨道末端的压力大小;
(2)小球P、Q均停止运动后,二者之间的距离。
14.如图所示,倾角为37°的光滑导轨,顶端A点高H=1.45m,下端通过一小段光滑圆弧与薄壁细管做成的玩具轨道相接于最低端B。
玩具轨道由长度为x0的水平轨道BC、半径为R =0.5的圆轨道、足够长的水平轨道CE组成,整个玩具轨道固定在竖直平面内,整个轨道水平部分动摩擦因数μ=0.20,其它全部光滑。
一个质量m =0.50kg的小球在倾斜导轨顶端A以v0=2.0m/s速度水平发射,在落到倾斜导轨上P点(P点在图中未画出)时速度立即变成大小v P=3.0m/s,方向沿斜面向下,小球经过BC,并能恰好经过圆的最高点。
取g=10m/s2,求:
(1)求P点离A点的距离;
(2)x0的大小;
(3)小球最终停留位置与B的距离. 【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7.ACE
8.BDE
9.BC
10.BD
三、实验题
11.(1) ;(2)
;(3)
12.(1) (2)t=1s 四、解答题
13.(1)(2)14.(1)(2)
(3)。