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高中物理各版块练习题.doc

高中物理各版块练习题

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2009-11-07 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《高中物理各版块练习题doc》,可适用于求职/职场领域

专题一运动和力【知识结构】【典型例题】例、如图所示质量为m=kg的物体置于一倾角为°的粗糙斜面体上用一平行于斜面的大小为N的力F推物体使物体沿斜面向上匀速运动斜面体质量M=kg始终静止取g=ms求地面对斜面体的摩擦力及支持力.例、如图所示声源S和观察者A都沿x轴正方向运动相对于地面的速率分别为vS和vA空气中声音传播的速率为设空气相对于地面没有流动.()若声源相继发出两个声信号时间间隔为△t请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔△t′.()利用()的结果推导此情形下观察者接收到的声源频率与声源发出的声波频率间的关系式.例、假设有两个天体质量分别为m和m它们相距r其他天体离它们很远可以认为这两个天体除相互吸引作用外不受其他外力作用.这两个天体之所以能保持距离r不变完全是由于它们绕着共同“中心”(质心)做匀速圆周运动它们之间的万有引力作为做圆周运动的向心力“中心”O位于两个天体的连线上与两个天体的距离分别为r和r.()r、r​各多大?()两天体绕质心O转动的角速度、线速度、周期各多大?例、A、B两个小球由柔软的细线相连线长l=m将A、B球先后以相同的初速度v=ms从同一点水平抛出(先A、后B)相隔时间△t=s.()A球抛出后经多少时间细线刚好被拉直?()细线刚被拉直时A、B球的水平位移(相对于抛出点)各多大?(取g=ms)例、内壁光滑的环形细圆管位于竖直平面内环的半径为R(比细管的半径大得多).在细圆管中有两个直径略小于细圆管管径的小球(可视为质点)A和B质量分别为m和m它们沿环形圆管(在竖直平面内)顺时针方向运动经过最低点时的速度都是v设A球通过最低点时B球恰好通过最高点此时两球作用于环形圆管的合力为零那么m、m、R和v应满足的关系式是.例、有两架走时准确的摆钟一架放在地面上另一架放入探空火箭中.假若火箭以加速度a=g竖直向上发射在升高时h=km时发动机熄火而停止工作.试分析计算:火箭上升到最高点时两架摆钟的读数差是多少?(不考虑g随高度的变化取g=ms)例、光滑的水平桌面上放着质量M=kg的木板木板上放着一个装有小马达的滑块它们的质量m=kg.马达转动时可以使细线卷在轴筒上从而使滑块获得v=ms的运动速度(如图),滑块与木板之间的动摩擦因数=.开始时我们用手抓住木板使它不动开启小马达让滑块以速度v运动起来当滑块与木板右端相距l=m时立即放开木板.试描述下列两种不同情形中木板与滑块的运动情况并计算滑块运动到木板右端所花的时间.图()线的另一端拴在固定在桌面上的小柱上.如图(a).()线的另一端拴在固定在木板右端的小柱上.如图(b).线足够长线保持与水平桌面平行g=ms.例、相隔一定距离的A、B两球质量相等假定它们之间存在着恒定的斥力作用.原来两球被按住处在静止状态.现突然松开同时给A球以初速度v使之沿两球连线射向B球B球初速度为零.若两球间的距离从最小值(两球未接触)在刚恢复到原始值所经历的时间为t求B球在斥力作用下的加速度.(本题是年春季招生北京、安徽地区试卷第题)【跟踪练习】、如图所示A、B两球完全相同质量为m用两根等长的细线悬挂在O点两球之间夹着一根劲度系数为k的轻弹簧静止不动时弹簧位于水平方向两根细线之间的夹角为.则弹簧的长度被压缩了()A.B.C.D.、如图所示半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内两个轻质小圆环套在大圆环上一根轻质长绳穿过两个小圆环它的两端都系上质量为m的重物忽略小圆环的大小.()将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧=°的位置上(如图)在两个小圆环间绳子的中点C处挂上一个质量的重物使两个小圆环间的绳子水平然后无初速释放重物M设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略求重物M下降的最大距离.()若不挂重物M小圆环可以在大圆环上自由移动且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略问两个小圆环分别在哪些位置时系统可处于平衡状态?、图中的A是在高速公路上用超声测速仪测量车速的示意图测速仪发出并接收超声波脉冲信号.根据发出和接收到的信号间的时间差测出被测物体的速度图B中P、P是测速仪发出的超声波信号n、n分别是P、P由汽车反射回来的信号设测速仪匀速扫描P、P之间的时间间隔△t=s超声波在空气中传播的速度v=ms若汽车是匀速行驶的则根据图中可知汽车在接收到P、P两个信号之间的时间内前进的距离是m汽车的速度是ms.图、利用超声波遇到物体发生反射可测定物体运动的有关参量图(a)中仪器A和B通过电缆线连接B为超声波发射与接收一体化装置仪器A和B提供超声波信号源而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形.现固定装置B并将它对准匀速行驶的小车C使其每隔固定时间T发射一短促的超声波脉冲如图(b)中幅度较大的波形反射波滞后的时间已在图中标出其中T和△T为已知量另外还知道该测定条件下超声波在空气中的速度为v根据所给信息求小车的运动方向和速度大小.图、关于绕地球匀速圆周运动的人造地球卫星下列说法中正确的是()A.卫星的轨道面肯定通过地心B.卫星的运动速度肯定大于第一宇宙速度C.卫星的轨道半径越大、周期越大、速度越小D.任何卫星的轨道半径的三次方跟周期的平方比都相等、某人造地球卫星质量为m其绕地球运动的轨道为椭圆.已知它在近地点时距离地面高度为h速率为v加速度为a在远地点时距离地面高度为h速率为v设地球半径为R则该卫星.()由近地点到远地点过程中地球对它的万有引力所做的功是多少?()在远地点运动的加速度a多大?、从倾角为的斜面上的A点以水平初速度v抛出一个小球.问:()抛出后小球到斜面的最大(垂直)距离多大?()小球落在斜面上B点与A点相距多远?、滑雪者从A点由静止沿斜面滑下经一平台后水平飞离B点地面上紧靠平台有一个水平台阶空间几何尺度如图所示.斜面、平台与滑雪板之间的动摩擦因数为假设滑雪者由斜面底端进入平台后立即沿水平方向运动且速度大小不变.求:()滑雪者离开B点时的速度大小()滑雪者从B点开始做平抛运动的水平距离.、如图所示悬挂在小车支架上的摆长为l的摆小车与摆球一起以速度v匀速向右运动.小车与矮墙相碰后立即停止(不弹回)则下列关于摆球上升能够达到的最大高度H的说法中正确的是()A.若则H=lB.若则H=lC.不论v多大可以肯定H≤总是成立的D.上述说法都正确、水平放置的木柱横截面为边长等于a的正四边形ABCD摆长l=a的摆悬挂在A点(如图所示)开始时质量为m的摆球处在与A等高的P点这时摆线沿水平方向伸直已知摆线能承受的最大拉力为mg若以初速度v竖直向下将摆球从P点抛出为使摆球能始终沿圆弧运动并最后击中A点.求v的许可值范围(不计空气阻力).、已知单摆a完成次全振动的时间内单摆b完成次全振动两摆长之差为m则两摆长与分别为()A.B.C.D.、一列简谐横波沿直线传播传到P点时开始计时在t=s时P点恰好完成了次全振动而在同一直线上的Q点完成了次全振动已知波长为.试求P、Q间的距离和波速各多大.、如图所示小车板面上的物体质量为m=kg它被一根水平方向上拉伸了的弹簧拉住而静止在小车上这时弹簧的弹力为N.现沿水平向右的方向对小车施以作用力使小车由静止开始运动起来运动中加速度由零逐渐增大到ms随即以ms的加速度做匀加速直线运动.以下说法中正确的是()A.物体与小车始终保持相对静止弹簧对物体的作用力始终没有发生变化B.物体受到的摩擦力先减小、后增大、先向左、后向右C.当小车加速度(向右)为ms时物体不受摩擦力作用D.小车以ms的加速度向右做匀加速直线运动时物体受到的摩擦力为N、如图所示一块质量为M长为L的均质板放在很长的光滑水平桌面上板的左端有一质量为m的小物体(可视为质点)物体上连接一根很长的细绳细绳跨过位于桌边的定滑轮.某人以恒定的速率v向下拉绳物体最多只能到达板的中点而板的右端尚未到达桌边定滑轮处.试求:()物体刚达板中点时板的位移.()若板与桌面之间有摩擦为使物体能达到板的右端板与桌面之间的动摩擦因数的范围是多少.、在水平地面上有一质量为kg的物体物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动s后拉力大小减为该物体的运动速度随时间变化的图像如图所示求:()物体受到的拉力F的大小()物体与地面之间的动摩擦因数(g取ms).、如图所示一高度为h=m粗糙的水平面在B点处与一倾角为=°的斜面BC连接一小滑块从水平面上的A点以v=ms的速度在粗糙的水平面上向右运动.运动到B点时小滑块恰能沿光滑斜面下滑.已知AB间的距离S=m求:()小滑块与水平面间的动摩擦因数.()小滑块从A点运动到地面所需的时间.()若小滑块从水平面上的A点以v=ms的速度在粗糙的水平面上向右运动运动到B点时小滑块将做什么运动?并求出小滑块从A点运动到地面所需时间(取g=ms).专题二动量与机械能命题导向动量守恒与能量守恒是近几年高考理科综合物理命题的重点、热点和焦点也是广大考生普遍感到棘手的难点之一.动量守恒与能量守恒贯穿于整个高中物理学习的始终是联系各部分知识的主线.它不仅为解决力学问题开辟了两条重要途径同时也为我们分析问题和解决问题提供了重要依据.守恒思想是物理学中极为重要的思想方法是物理学研究的极高境界是开启物理学大门的金钥匙同样也是对考生进行方法教育和能力培养的重要方面.因此两个守恒可谓高考物理的重中之重常作为压轴题出现在物理试卷中如年各地高考均有大题.纵观近几年高考理科综合试题两个守恒考查的特点是:①灵活性强难度较大能力要求高内容极丰富多次出现在两个守恒定律网络交汇的综合计算中②题型全年年有不回避重复考查平均每年有道题是区别考生能力的重要内容③两个守恒定律不论是从内容上看还是从方法上看都极易满足理科综合试题的要求经常与牛顿运动定律、圆周运动、电磁学和近代物理知识综合运用在高考中所占份量相当大.从考题逐渐趋于稳定的特点来看我们认为:年对两个守恒定律的考查重点仍放在分析问题和解决问题的能力上.因此在第二轮复习中还是应在熟练掌握基本概念和规律的同时注重分析综合能力的培养训练从能量、动量守恒的角度分析问题的思维方法.【典型例题】【例】(年理科综合)下列是一些说法:①一质点受到两个力作用且处于平衡状态(静止或匀速)这两个力在同一段时间内的冲量一定相同②一质点受两个力作用且处于平衡状态(静止或匀速)这两个力在同一时间内做的功或者都为零或者大小相等符号相反③在同样时间内作用力力和反作用力的功大小不一定相等但正负符号一定相反④在同样的时间内作用力和反作用力的功大小不一定相等正负号也不一定相反.以上说法正确的是()A.①②B.①③C.②③D.②④【例】(石家庄)为了缩短航空母舰上飞机起飞前行驶的距离通常用弹簧弹出飞机使飞机获得一定的初速度进入跑道加速起飞.某飞机采用该方法获得的初速度为v之后在水平跑道上以恒定功率P沿直线加速经过时间t离开航空母舰且恰好达到最大速度vm.设飞机的质量为m飞机在跑道上加速时所受阻力大小恒定.求:()飞机在跑道上加速时所受阻力f的大小()航空母舰上飞机跑道的最小长度s.【例】如下图所示质量为m=kg的物体在水平力F=N的作用下由静止开始沿水平面向右运动.已知物体与水平面间的动摩擦因数=.若F作用t​​=s后撤去撤去F后又经t=s物体与竖直墙壁相碰若物体与墙壁作用时间t=s碰墙后反向弹回的速度=ms求墙壁对物体的平均作用力(g取ms).【例】有一光滑水平板板的中央有一小孔孔内穿入一根光滑轻线轻线的上端系一质量为M的小球轻线的下端系着质量分别为m和m的两个物体当小球在光滑水平板上沿半径为R的轨道做匀速圆周运动时轻线下端的两个物体都处于静止状态(如下图).若将两物体之间的轻线剪断则小球的线速度为多大时才能再次在水平板上做匀速圆周运动?【例】如图所示水平传送带AB长l=m质量为M=kg的木块随传送带一起以v=ms的速度向左匀速运动(传送带的传送速度恒定)木块与传送带间的动摩擦因数=.当木块运动至最左端A点时一颗质量为m=g的子弹以=ms水平向右的速度正对射入木块并穿出穿出速度u=ms以后每隔s就有一颗子弹射向木块设子弹射穿木块的时间极短且每次射入点各不相同g取ms.求:()在被第二颗子弹击中前木块向右运动离A点的最大距离?()木块在传达带上最多能被多少颗子弹击中?()从第一颗子弹射中木块到木块最终离开传送带的过程中子弹、木块和传送带这一系统产生的热能是多少?(g取ms)【例】质量为M的小车静止在光滑的水平面上小车的上表面是一光滑的曲面末端是水平的如下图所示小车被挡板P挡住质量为m的物体从距地面高H处自由下落然后沿光滑的曲面继续下滑物体落地点与小车右端距离s若撤去挡板P物体仍从原处自由落下求物体落地时落地点与小车右端距离是多少?【例】如下图所示一辆质量是m=kg的平板车左端放有质量M=kg的小滑块滑块与平板车之间的动摩擦因数=开始时平板车和滑块共同以v=ms的速度在光滑水平面上向右运动并与竖直墙壁发生碰撞设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变但方向与原来相反.平板车足够长以至滑块不会滑到平板车右端.(取g=ms)求:()平板车每一次与墙壁碰撞后向左运动的最大距离.()平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度v.()为使滑块始终不会滑到平板车右端平板车至少多长?【例】如图所示光滑水平面上有一小车B右端固定一个砂箱砂箱左侧连着一水平轻弹簧小车和砂箱的总质量为M车上放有一物块A质量也是M物块A随小车以速度v向右匀速运动.物块A与左侧的车面的动摩擦因数为与右侧车面摩擦不计.车匀速运动时距砂面H高处有一质量为m的泥球自由下落恰好落在砂箱中求:()小车在前进中弹簧弹性势能的最大值.()为使物体A不从小车上滑下车面粗糙部分应多长?【跟踪练习】.物体在恒定的合力F作用下作直线运动在时间△t内速度由增大到v在时间△t内速度由v增大到v.设F在△t内做的功是W冲量是I​在△t内做的功是W冲量是I那么()A.B.C.D..矩形滑块由不同材料的上、下两层粘在一起组成将其放在光滑的水平面上如图所示.质量为m的子弹以速度v水平射向滑块.若射击上层则子弹刚好不穿出若射击下层整个子弹刚好嵌入则上述两种情况比较说法正确的是()①两次子弹对滑块做功一样多②两次滑块所受冲量一样大③子弹嵌入下层过程中对滑块做功多④子弹击中上层过程中产生的热量多A.①④B.②④C.①②D.②③.如图所示半径为R内表面光滑的半球形容器放在光滑的水平面上容器左侧靠在竖直墙壁.一个质量为m的小物块从容器顶端A无初速释放小物块能沿球面上升的最大高度距球面底部B的距离为.求:()竖直墙作用于容器的最大冲量()容器的质量M..离子发动机是一种新型空间发动机它能给卫星轨道纠偏或调整姿态提供动力其中有一种离子发动机是让电极发射的电子撞击氙原子使之电离产生的氙离子经加速电场加速后从尾喷管喷出从而使卫星获得反冲力这种发动机通过改变单位时间内喷出离子的数目和速率能准确获得所需的纠偏动力.假设卫星(连同离子发动机)总质量为M每个氙离子的质量为m电量为q加速电压为U设卫星原处于静止状态若要使卫星在离子发动机起动的初始阶段能获得大小为F的动力则发动机单位时间内应喷出多少个氙离子?此时发动机动发射离子的功率为多大?.如图所示AB为斜轨道与水平方向成°角BC为水平轨道两轨道在B处通过一段小圆弧相连接一质量为m的小物块自轨道AB的A处从静止开始沿轨道下滑最后停在轨道上的C点已知A点高h物块与轨道间的滑动摩擦系数为求:()在整个滑动过程中摩擦力所做的功.()物块沿轨道AB段滑动时间t与沿轨道BC段滑动时间t之比值.()使物块匀速地、缓慢地沿原路回到A点所需做的功..如图所示粗糙的斜面AB下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B整个装置竖直放置C是最低点圆心角∠BOC=°D与圆心O等高圆弧轨道半径R=m斜面长L=m现有一个质量m=kg的小物体P从斜面AB上端A点无初速下滑物体P与斜面AB之间的动摩擦因数为=.求:()物体P第一次通过C点时的速度大小和对C点处轨道的压力各为多大?()物体P第一次离开D点后在空中做竖直上抛运动不计空气阻力则最高点E和D点之间的高度差为多大?()物体P从空中又返回到圆轨道和斜面多次反复在整个运动过程中物体P对C点处轨道的最小压力为多大?.如图所示光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点衔接导轨半径为R.一个质量为m的静止物块在A处压缩弹簧在弹力的作用下获一向右的速度当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的倍之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C点.求:()弹簧对物块的弹力做的功.()物块从B至C克服阻力做的功.()物块离开C点后落回水平面时其动能的大小..(’全国高考)理综·分一传送带装置示意如下图其中传送带经过AB区域时是水平的经过BC区域时变为圆弧形(圆弧由光滑模板形成未画出)经过CD区域时是倾斜的AB和CD都与BC相切.现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上放置时初速为零经传送带运送到D处D和A的高度差为h.稳定工作时传送带速度不变CD段上各箱等距排列相邻两箱的距离为L.每个箱子在A处投放后在到达B之前已经相对于传送带静止且以后也不再滑动(忽略经BC段时的微小滑动).已知在一段相当长的时间T内共运送小货箱的数目为N.这装置由电动机带电传送带与轮子间无相对滑动不计轮轴处的摩擦.求电动机的平均输出功率..如图所示质量M=kg的带有小孔的塑料块沿斜面滑到最高点C时速度恰为零此时与从A点水平射出的弹丸相碰弹丸沿着斜面方向进入塑料块中并立即与塑料块有相同的速度.已知A点和C点距地面的高度分别为:H=mh=m弹丸的质量m=kg水平初速度v=ms取g=ms.求:()斜面与水平地面的夹角θ.(可用反三角函数表示)()若在斜面下端与地面交接处设一个垂直于斜面的弹性挡板塑料块与它相碰后的速率等于碰前的速率要使塑料块能够反弹回到C点斜面与塑料块间的动摩擦因数可为多少?.(’江苏)(分)一个质量为M的雪橇静止在水平雪地上一条质量为m的爱斯基摩狗站在雪橇上.狗向雪橇的正后方跳下随后又追赶并向前跳上雪橇其后狗又反复地跳下、追赶并跳上雪橇.狗与雪橇始终沿一条直线运动.若狗跳离雪橇时雪橇的速度为V则此时狗相对于地面的速度为V+u(其中u为狗相对于雪橇的速度V+u为代数和若以雪橇运动的方向为正方向则V为正值u为负值.)设狗总以速度v追赶和跳上雪橇雪橇与雪地间的摩擦忽略不计.已知v的大小为msu的大小为msM=kgm=kg.()求狗第一次跳上雪橇后两者的共同速度的大小.()求雪橇最终速度的大小和狗最多能跳动上雪橇的次数.(供使用但不一定用到的对数值:lg=lg=).(汕头)如下图所示光滑水平面上质量为m的小球B连接着轻质弹簧处于静止状态质量为m的小球A以大小为v的初速度向右运动接着逐渐压缩弹簧并使B运动过一段时间A与弹簧分离.()当弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能Ep多大?()若开始时在B球的右侧某位置固定一块挡板在A球与弹簧未分离前使B球与挡板发生碰撞并在碰后立刻将挡板撤走.设B球与挡板的碰撞时间极短碰后B球的速度大小不变但方向相反.欲使此后弹簧被压缩到最短时弹簧势能达到第()问中Ep的倍必须使B球在速度多大时与挡板发生碰撞?.(’全国高考)天津江西·分在原子核物理中研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”.这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似.两个小球A和B用轻质弹簧相连在光滑的水平直轨道上处于静止状态.在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P右边有一个小球C沿轨道以速度v射向B球如图所示.C与B发生碰撞并立即结成一个整体D.在它们继续向左运动的过程中当弹簧长度变到最短时长度突然被锁定不再改变.然后A球与挡板P发生碰撞碰后A、D都静止不动A与P接触而不粘连.这一段时间突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失).已知A、B、C三球的质量为m.()求弹簧长度刚被锁定后A球的速度()求在A球离开挡板P之后的运动过程中弹簧的最大弹性势能..(广州)用轻弹簧相连的质量均为kg的A、B两物块都以v=ms的速度在光滑的水平地面上运动弹簧处于原长质量kg的物块C静止在前方如下图所示.B与C碰撞后二者粘在一起运动.求:在以后的运动中:()当弹簧的弹性势能最大时物体A的速度多大?()弹性势能的最大值是多大?()A的速度有可能向左吗?为什么?.(’广东)(分)图中轻弹簧的一端固定另一端与滑块B相连B静止在水平直导轨上弹簧处在原长状态.另一质量与B相同的滑块A从导轨上的P点以某一初速度向B滑行.当A滑过距离l时与B相碰碰撞时间极短碰后A、B紧贴在一起运动但互不粘连.已知最后A恰好返回到出发点P并停止.滑块A和B与导轨的滑动摩擦因数都为运动过程中弹簧最大形变量为l重力加速度为g.求A从P点出发时的初速度v..(’春季招生)(分)如下图所示A、B是静止在水平地面上完全相同的两块长木板.A的左端和B的右面端相接触.两板的质量皆为M=kg长度皆为l=m.C是一质量为m=kg的小物块.现给它一初速度v=ms使它从B板的左端开始向右滑动已知地面是光滑的而C与A、B之间的动摩擦因数为=.求最后A、B、C各以多大的速度做匀速运动.(取重力加速度g=ms).如图所示一个长为L质量为M的长方形木块静止在光滑水平面上一个质量为m的物块(可视为质点)以水平初速度v从木块的左端滑向另一端设物块与木块间的动摩擦因数为当物块与木块达到相对静止时物块仍在长木块上求系统机械能转化成内能的量Q.专题三电场和磁场【方法归纳】一、场强、电势的概念、电场强度E①定义:放入电场中某点的电荷受的电场力F与它的电量q的比值叫做该点的电场强度。②数学表达式:单位:③电场强度E是矢量规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向即为该点的电场强度的方向④场强的三个表达式定义式决定式关系式表达式选用范围对任何电场E的大小及方向都适用。与检验电荷的电量的大小、电性及存在与否无关。q:是检验电荷只对真空的点电荷适用。Q:是场源电荷的电量。r:研究点到场源电荷的距离。只对匀强电场适用。U:电场中两点的电势差。d:两点间沿电场线方向的距离。说明电场强度是描述电场力的性质的物理量。电场E与F、q无关取决于电场本身。当空间某点的电场是由几个点电荷共同激发的则该点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和。⑤比较电场中两点的电场强度的大小的方法:由于场强是矢量。比较电场强度的大小应比较其绝对值的大小绝对值大的场强就大绝对值小的场强就小。Ⅰ在同一电场分布图上观察电场线的疏密程度电场线分布相对密集处场强较大电场较大电场线分布相对稀疏处场强较小。Ⅱ形成电场的电荷为点电荷时由点电荷场强公式可知电场中距这个点电荷Q较近的点的场强比距这个点电荷Q较远的点的场强大。Ⅲ匀强电场场强处处相等Ⅳ等势面密集处场强大等势面稀疏处场强小、电势、电势差和电势能①定义:电势:在电场中某点放一个检验电荷q若它具有的电势能为E则该点的电势为电势能与电荷的比值。电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功。也等于该点相对零电势点的电势差。电势差:电荷在电场中由一点A移到另一点B时电场力做功与电荷电量q的比值称为AB两点间的电势差也叫电压。电势能:电荷在电场中所具有的势能在数值上等于将电荷从这一点移到电势能为零处电场力所做的功。②定义式:或单位:V单位:J③说明:Ⅰ电势具有相对性与零电势的选择有关一般以大地或无穷远处电势为零。Ⅱ电势是标量有正负其正负表示该的电势与零电势的比较是高还是低。Ⅲ电势是描述电场能的物理量④关于几个关系关于电势、电势差、电势能的关系电势能是电荷与电场所共有的电势、电势差是由电场本身因素决定的与检验电荷的有无没有关系。电势、电势能具有相对性与零电势的选择有关电势差具有绝对性与零电势的选择无关。关于电场力做功与电势能改变的关系电场力对电荷做了多少功电势能就改变多少电荷克服电场力做了多少功电势能就增加多少电场力对电荷做了多少正功电势能就减少多少即。在学习电势能时可以将“重力做功与重力势能的变化”作类比。关于电势、等势面与电场线的关系电场线垂直于等势面且指向电势降落最陡的方向等势面越密集的地方电场强度越大。⑤比较电荷在电场中某两点的电势大小的方法:Ⅰ利用电场线来判断:在电场中沿着电场线的方向电势逐点降低。Ⅱ利用等势面来判断:在静电场中同一等势面上各的电势相等在不同的等势面间沿着电场线的方向各等势面的电势越来越低。Ⅲ利用计算法来判断:因为电势差结合若则若则若则⑥比较电荷在电场中某两点的电势能大小的方法:Ⅰ利用电场力做功来判断:在电场力作用下电荷总是从电势能大的地方移向电势能小的地方。这种方法与电荷的正负无关。Ⅱ利用电场线来判断:正电荷顺着电场线的方向移动时电势能逐渐减少逆着电场线方向移动时电势能逐渐增大。负电荷则相反。二、静电场中的平衡问题电场力(库仑力)虽然在本质上不同于重力、弹力、摩擦力但是产生的效果是服从牛顿力学中的所有规律所以在计算其大小、方向时应按电场的规律而在分析力产生的效果时应根据力学中解题思路进行分析处理。对于静电场中的“平衡”问题是指带电体的加速度为零的静止或匀速直线运动状态属于“静力学”的范畴只是分析带电体受的外力时除重力、弹力、摩擦力等等还需多一种电场而已。解题的一般思维程序为:①明确研究对象②将研究对象隔离出来分析其所受的全部外力其中电场力要根据电荷的正负及电场的方向来判断。③根据平衡条件或列出方程④解出方程求出结果。三、电加速和电偏转、带电粒子在电场中的加速在匀强电场中的加速问题一般属于物体受恒力(重力一般不计)作用运动问题。处理的方法有两种:①根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解②根据动能定理与电场力做功运动学公式结合求解基本方程:在非匀强电场中的加速问题一般属于物体受变力作用运动问题。处理的方法只能根据动能定理与电场力做功运动学公式结合求解。基本方程:、带电粒子在电场中的偏转设极板间的电压为U两极板间的距离为极板长度为。运动状态分析:带电粒子垂直于匀强电场的场强方向进入电场后受到恒定的电场力作用且与初速度方向垂直因而做匀变速曲线运动类似平抛运动如图。图运动特点分析:在垂直电场方向做匀速直线运动在平行电场方向做初速度为零的匀加速直线运动通过电场区的时间:粒子通过电场区的侧移距离:粒子通过电场区偏转角:带电粒子从极板的中线射入匀强电场其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中点。所以侧移距离也可表示为:四、电容器的动态分析这类问题关键在于弄清楚哪些是变量哪些是不变量哪些是自变量哪些是因变量。同时要注意对公式的理解定义式适用于任何电容器而电容C与Q、U无关。区分两种基本情况:一是电容器两极间与电源相连接则电容器两极间的电势差U不变二是电容器充电后与电源断开则电容器所带的电量Q保持不变。电容器结构变化引起的动态变化问题的分析方法平行板电容器是电容器的一个理想化模型其容纳电荷的本领用电容C来描述当改变两金属板间距d、正对面积S或其中的介质时会引起C值改变。给两个金属板带上等量异号电荷Q后板间出现匀强电场E存在电势差U。若改变上述各量中的任一个都会引起其它量的变化。若两极板间一带电粒子则其受力及运动情况将随之变化与两极板相连的静电计也将有显示等等。解此类问题的关键是:先由电容定义式、平行板电容器电容的大小C与板距d、正面积S、介质的介电常数的关系式和匀强电场的场强计算式导出等几个制约条件式备用。接着弄清三点:①电容器两极板是否与电源相连接?②哪个极板接地?③C值通过什么途径改变?若电容器充电后脱离电源则隐含“Q不改变”这个条件若电容器始终接在电源上则隐含“U不改变”(等于电源电动势)这个条件若带正电极板接地则该极板电势为零度电场中任一点的电势均小于零且沿电场线方向逐渐降低若带负电极板接地则该极板电势为零电场中任一点电势均大于零。五、带电粒子在匀强磁场的运动、带电粒子在匀强磁场中运动规律初速度的特点与运动规律①为静止状态②则粒子做匀速直线运动③,则粒子做匀速圆周运动其基本公式为:向心力公式:运动轨道半径公式:运动周期公式:动能公式:T或、的两个特点:T、和的大小与轨道半径(R)和运行速率()无关只与磁场的磁感应强度(B)和粒子的荷质比()有关。荷质比()相同的带电粒子在同样的匀强磁场中、和相同。④与B成(角则粒子做等距螺旋运动、解题思路及方法圆运动的圆心的确定:①利用洛仑兹力的方向永远指向圆心的特点只要找到圆运动两个点上的洛仑兹力的方向其延长线的交点必为圆心.②利用圆上弦的中垂线必过圆心的特点找圆心六、加速器问题、直线加速器①单级加速器:是利用电场加速如图所示。粒子获得的能量:图缺点是:粒子获得的能量与电压有关而电压又不能太高所以粒子的能量受到限制。②多级加速器:是利用两个金属筒缝间的电场加速。粒子获得的能量:缺点是:金属筒的长度一个比一个长占用空间太大。、回旋加速器采用了多次小电压加速的优点巧妙地利用电场对粒子加速、利用磁场对粒子偏转实验对粒子加速。①回旋加速器使粒子获得的最大能量:在粒子的质量、电量磁感应强度B、D型盒的半径R一定的条件下由轨道半径可知即有所以粒子的最大能量为由动能定理可知加速电压的高低只会影响带电粒子加速的总次数并不影响引出时的最大速度和相应的最大能量。②回旋加速器能否无限制地给带电粒子加速?回旋加速器不能无限制地给带电粒子加速在粒子的能量很高时它的速度越接近光速根据爱因斯坦的狭义相对论这里粒子的质量将随着速率的增加而显著增大从而使粒子的回旋周期变大(频率变小)这样交变电场的周期难以与回旋周期一致这样就破坏了加速器的工作条件也就无法提高速率了。七、粒子在交变电场中的往复运动当电场强度发生变化时由于带电粒子在电场中的受力将发生变化从而使粒子的运动状态发生相应的变化粒子表现出来的运动形式可能是单向变速直线运动也可能是变速往复运动。带电粒子是做单向变速直线运动还是做变速往复运动主要由粒子的初始状态与电场的变化规律(受力特点)的形式有关。图图、若粒子(不计重力)的初速度为零静止在两极板间再在两极板间加上图的电压粒子做单向变速直线运动若加上图的电压粒子则做往复变速运动。、若粒子以初速度为从B板射入两极板之间并且电场力能在半个周期内使之速度减小到零则图的电压能使粒子做单向变速直线运动则图的电压也不能粒子做往复运动。所以这类问题要结合粒子的初始状态、电压变化的特点及规律、再运用牛顿第二定律和运动学知识综合分析。八、粒子在复合场中运动、在运动的各种方式中最为熟悉的是以垂直电磁场的方向射入的带电粒子它将在电磁场中做匀速直线运动那么初速v的大小必为EB这就是速度选择器模型关于这一模型我们必须清楚它只能选取择速度而不能选取择带电的多少和带电的正负这在历年高考中都是一个重要方面。、带电物体在复合场中的受力分析:带电物体在重力场、电场、磁场中运动时其运动状态的改变由其受到的合力决定因此对运动物体进行受力分析时必须注意以下几点:①受力分析的顺序:先场力(包括重力、电场力、磁场力)、后弹力、再摩擦力等。②重力、电场力与物体运动速度无关由物体的质量决定重力大小由电场强决定电场力大小但洛仑兹力的大小与粒子速度有关方向还与电荷的性质有关。所以必须充分注意到这一点才能正确分析其受力情况从而正确确定物体运动情况。、带电物体在复合场的运动类型:①匀速运动或静止状态:当带电物体所受的合外力为零时②匀速圆周运动:当带电物体所受的合外力充当向心力时③非匀变速曲线运动当带电物体所受的合力变化且和速度不在一条直线上时、综合问题的处理方法()处理力电综合题的的方法处理力电综合题与解答力学综合题的思维方法基本相同先确定研究对象然后进行受力分析(包括重力)、状态分析和过程分析能量的转化分析从两条主要途径解决问题。①用力的观点进解答常用到正交分解的方法将力分解到两个垂直的方向上分别应用牛顿第三定律列出运动方程然后对研究对象的运动进分解。可将曲线运动转化为直线运动来处理再运用运动学的特点与方法然后根据相关条件找到联系方程进行求解。②用能量的观点处理问题对于受变力作用的带电体的运动必须借助于能量观点来处理。即使都是恒力作用的问题用能量观点处理也常常显得简洁具体方法有两种:ⅰ用动能定理处理思维顺序一般为:a弄清研究对象明确所研究的物理过程b分析物体在所研究过程中的受力情况弄清哪些力做功做正功还是负功c弄清所研究过程的始、末状态(主要指动能)ⅱ用包括静电势能和内能在内的能量守恒定律处理列式的方法常有两种:a从初、末状态的能量相等(即)列方程b从某些能量的减少等于另一些能量的增加(即)列方程c若受重力、电场力和磁场力作用由于洛仑兹力不做功而重力与电场力做功都与路径无关只取决于始末位置。因此它们的机械能与电势能的总和保持不变。()处理复合场用等效方法:各种性质的场与实物(由分子和原子构成的物质)的根本区别之一是场具有叠加性。即几个场可以同时占据同一空间从而形成叠加场对于叠加场中的力学问题可以根据力的独立作用原理分别研究每一种场力对物体的作用效果也可以同时研究几种场力共同作用的效果将叠加紧场等效为一个简单场然后与重力场中的力学问题进行类比利用力学的规律和方法进行分析与解答。【典例分析】图【例】如图所示AB是一个接地的很大的薄金属板其右侧P点有带量为Q的正电荷N为金属板外表面上的一点P到金属板的垂直距离M为PN连线的中点关于M、N两点的场强和电势有如下说法:①M点的电势比N点电势高M点的场强比N点的场强大②M点的场强大小为③N点的电势为零场强不为零④N点的电势和场强都为零上述说法中正确的是()A①③B②④C①④D②③【例】如图所示两根长为的绝缘细线上端固定在O点下端各悬挂质量为的带电小球A、BA、B带电分别为、今在水平向左的方向上加匀强电场场强E使连接AB长为的绝缘细线拉直并使两球处于静止状态问要使两小球处于这种状态外加电场E的大小为多少?图【例】如图所示是示波管工作原理示意图电子经加速电压U加速后垂直进入偏转电场离开偏转电场时的偏转量为两平行板间的距离为电势差为U板长为为了提高示波管的灵敏度(单位偏转电压引起的偏转量)可采取哪些措施?图【例】(年安徽高考题)一平行板电容器两板间的距离和两板面积都可调节电容器两极板与电池相连接以表示电容器的电量表示两极间的电场强度则下列说法中正确的是()A当增大S不变时减小E减小B当S增大不变时增大E增大C当减小S增大时增大E增大D当S减小减小时不变E不变【例】如图所示在S点的电量为q质量为m的静止带电粒子被加速电压为U极板间距离为d的匀强电场加速后从正中央垂直射入电压为U的匀强偏转电场偏转极板长度和极板距离均为L带电粒子离开偏转电场后即进入一个垂直纸面方向的匀强磁场其磁感应强度为B。若不计重力影响欲使带电粒子通过某路径返回S点求:()匀强磁场的宽度D至少为多少?()该带电粒子周期性运动的周期T是多少?偏转电压正负极多长时间变换一次方向?图【例】N个长度逐个增大的金属筒和一个靶沿轴线排列成一串如图所示(图中只画出个圆筒作为示意)各筒和靶相间地连接到频率为f最大电压值为U的正弦交流电源的两端整个装置放在高度真空容器中圆筒的两底面中心开有小孔现有一电量为q、质量为m的正离子沿轴线射入圆筒并将在圆筒间及圆筒与靶间的缝隙处受到电场力作用而加速(设圆筒内部没有电场)缝隙的宽度很小离子穿过缝隙的时间可以不计已知离子进入第一个圆筒左端的速度为v且此时第一、二两个圆筒间的电势差U-U=-U为使打到靶上的离子获得最大能量各个圆筒的长度应满足什么条件?并求出在这种情况下打到靶上的离子能量。v图【例】一水平放置的平行板电容器置于真空中开始时两极板的匀电场的场强大小为E这时一带电粒子在电场的正中处于平衡状态。现将两极板间的场强大小由E突然增大到E但保持原来的方向不变持续一段时间后突然将电场反向而保持场强的大小E不变再持续一段同样时间后带电粒子恰好回到最初的位置已知在整个过程中粒子并不与极板相碰求场强E的值。【例】如图所示在xOy平面内有场强E=NC方向沿x轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=T、方向垂直xOy平面指向纸里的匀强磁场.一个质量m=×kg电量q=×C带正电的微粒在xOy平面内做匀速直线运动运动到原点O时撤去磁场经一段时间后带电微粒运动到了x轴上的P点.求:()P点到原点O的距离()带电微粒由原点O运动到P点的时间.【跟踪练习】.如图所示P、Q是两个电量相等正的电荷它们连线的中点是Oa、b是中垂线上的两点用、、、分别表示a、b两点的场强和电势则()图A一定大于一定大于B不一定大于一定大于C一定大于不一定大于D不一定大于不一定大于.一个电量为的正电荷从电场外移到电场里的A点,电场做功,则A点的电势UA等于多少如果此电荷移到电场里的另一点B,电场力做功×-则A、B两点间的电势差UAB等于多少?如果有另一电量是的负电荷从A移到B则电场力做功为多少?图.如图所示质量为的小球B带电量为用绝缘细线悬挂在O点球心到O点的距离为在O点的正下方有一个带同种电荷的小球A固定不动A的球心到O点的距离也为改变A球的带电量B球将在不同的位置处于平衡状态。当A球带电量为B球平衡时细线受到的拉力为若A球带的电量为B球平衡时细线受到的拉力为则与的关系为()A>B<C=D==.有三根长度皆为的不可伸长的绝缘轻线其中两根的一端固定在天花板上的O点另一端分别拴有质量皆为的带电小球A和B它们的电量分别为和。A、B之间用第三根线连接起来。空间中存在大小为的匀强电场场强方向沿水平向右平衡时A、B球的位置如图所示。现将O、B之间的线烧断由于有空气阻力A、B球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少。(不计两带电小球间相互作用的静电力)图图.如图所示电子在电势差为U的加速电场中由静止开始运动然后射入电势差为U的两平行极板间的电场中射入方向与极板平行整个装置处在真空中重力可忽略在满足电子能射出平行板区的条件下下述四种情况中一定能使电子的偏转角变大的是()AU变大U变大BU变小U变大CU变大U变小DU变小U变小.(年全国题)如图()所示真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过伏的加速电场后由小孔S沿两水平金属板A、B间的中防线射入A、B板长米相距米加在A、B两板间的电压u随时间t变化ut图线如图()所示设A、B间的电场可看作是均匀的且两板外无电场在每个电子通过电场区域的极短时间。内电场可视作恒定的。两板右侧放一记录圆筒筒的左侧边缘与极右端距离米筒绕其竖直轴匀速转动周期T秒筒的周长米筒能接收到通过A、B板的全部电子。()以t=时见图()此时u=电子打到圆筒记录纸上的点作为xy坐标系的原点并取y轴竖直向上试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和x坐标。(不计重力作用)()在给出的坐标纸图()上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线。图.(年全国题)在图中所示的实验装置中平行板电容器的极板A与灵敏的静电计相接极板B接地若极板B稍向上移动一点由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论其依据是()A两极板间的电压不变极板上的电量变小B两极板间的电压不变极板上的电量变大C极板上的电量几乎不变两极板间的电压变小D极板上的电量几乎不变两极板间的电压变大图.如图所示已充电的平行板电容器带正电的极板接地两极板间于P点处固定一负的点电荷若将上极板下移至虚线位置则下列说法中正确的是()A两极间的电压和板间场强都变小B两极间的电压变小但场强不变CP点的电势升高点电荷的电势能增大DP点的电势不变点电荷的电势能也不变.如图所示在x轴上方有匀强磁场(磁感强度为B)一个质量为m带电量为q的粒子以速度v从坐标原点O射入磁场v与x轴的负方向夹角为不计重力求粒子在磁场中飞行的时间和飞出磁场的坐标(磁场垂直纸面不考虑粒子的重力)图.如图所示x轴上方有匀强磁场磁感应强度为B方向如图所示下方有匀强电场场强为E。今有电量为q质量为m的粒子位于y轴N点坐标(-b)。不计粒子所受重力。在x轴上有一点M(L)。若使上述粒子在y轴上的N点由静止开始释放在电磁场中往返运动刚好能通过M点。已知OM=L。求:()粒子带什么电()释放点N离O点的距离须满足什么条件图()从N到M点粒子所用最短时间为多少图.图中A、B是一对平行的金属板。在两板间加上一周期为T的交变电压。A板的电势UA=B板的电势UB随时间的变化规律为在到T的时间内UB=U(正常数)在T到达T的时间内UB=-U在T到T的时间内UB=U在T到T的时间UB=U…现有一电子从A板上的小孔进入两板间的

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