2021年上海市高考物理专题复习：电场(含答案解析)

2021年上海市高考物理专题复习：电场

1．如图所示，水平轨道AB与半径为R的竖直半圆轨道BC相切于B点，AB长为2R，水平轨道和半圆轨道均光滑且绝缘。在轨道所在空间内存在着水平向右的匀强电场。带电量为+q、质量为m的小球自A点由静止释放，经B点沿半圆轨道运动到C点后落回到

水平轨道上。已知电场强度大小E=2mg

q，求：

（1）小球从A点运动到B点所用的时间；

（2）小球经过C点时对轨道的作用力；

（3）小球离开C点至落回到水平轨道的过程中，经过多长时间动能最小及此动能的最小值。

2．磁学的研究经历了磁荷观点和电流观点的发展历程。

（1）早期磁学的研究认为磁性源于磁荷，即磁铁N极上聚集着正磁荷，S极上聚集着负磁荷（磁荷与我们熟悉的电荷相对应）。类似两电荷间的电场力，米歇尔和库仑通过实验

测出了两磁极间的作用力F＝K m p1p2

r2

，其中p1和p2表示两点磁荷的磁荷量，r是真空中

两点磁荷间的距离，K m为常量。

请类比电场强度的定义方法写出磁场强度H的大小及方向的定义；并求出在真空中磁荷量为P0的正点磁荷的磁场中，距该点磁荷为R1处的磁场强度大小H1。

（2）安培分子电流假说开启了近代磁学，认为磁性源于运动的电荷，科学的发展证实了分子电流由原子内部电子的运动形成。毕奥、萨伐尔等人得出了研究结论：半径为R x、

电流为I x的环形电流中心处的磁感应强度大小为B=K n I x

R x，其中K n为已知常量。

a．设氢原子核外电子绕核做圆周运动的轨道半径为r，电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，求该“分子电流”在圆心处的磁感应强度大小B1。

b．有人用电流观点解释地磁成因：在地球内部的古登堡面附近集结着绕地轴转动的管状电子群，转动的角速度为ω，该电子群形成的电流产生了地磁场。如图所示，为简化问

题，假设古登堡面的半径为R，电子均匀分布在距地心R、直径为d的管道内，且d＝R．试证明：此管状电子群在地心处产生的磁感应强度大小B2∝ω。

3．如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置在两个固定的等量正点电荷P、Q的中垂线上，A、B、C是细杆上的三个点，且AB＝BC＝L；点电荷P、Q到B、C的距离都是L；质量m、电荷量q的有孔带电小球套在杆上，从A点无初速度下滑，小球滑到B点时的速度大小为√3gL．若等量点电荷的电荷量为Q（q＜＜Q），静电力常量为k，重力加速度为g。求：（1）小球带何种电性A、B两点的电势差U AB；

（2）小球到达C点时的速度大小；

（3）小球到达C点的加速度并简单描述小球从B到C的运动清况。

4．如图，空间的水平向右的匀强电场E＝5.0×105N/C，一根长L＝0.2m不可伸长的不导电细绳一端固定于O点，另一端连着一个质量为m＝10g、带电荷量为q＝2×10﹣7C的带负电的金属小球A．把小球拉起直至细线与电场线平行，然后无初速度释放。小球A通过第一次通过最低点C后水平方向电场突然改为竖直向上（电场空间足够大），电场大小不变，重力加速度g均取10m/s2，求：

（1）小球A从水平无初速度释放到第一次通过C点时的时间。

（2）小球A在OC左侧能摆到多高处。