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1、高考物理三轮冲刺大题提分大题精做电场中的力和能大题精做七电场中的力和能1以以下图，在竖直平面内存在竖直方向的匀强电场。长度为l的轻质绝缘细绳一端固定在O点，另一端连结一质量为m、电荷量为q的小球(可视为质点)，初始时小球静止在电场中的a点，此时细绳拉力为2mg，g为重力加快度。(1)求电场强度E和a、O两点的电势差UaO；(2)小球在a点获取一水平初速度va，使其能在竖直面内做圆满的圆周运动，则va应知足什么条件？【解析】(1)小球静止在a点时，由共点力均衡可得mg2mgqE得E，方向竖直向上在匀强电场中，有UOaEl则a、O两点电势差UaO(2)小球从a点恰巧运动到b点，设到b点速度大小为v
2、b，由动能定理得qE2lmg2lmvb2mva2小球做圆周运动经过b点时，由牛顿第二定律可得qEmgm联立可得va，故应知足va。2如图(a)所示，倾角30的圆滑固定斜杆底端固定一电量为Q2104C的正点电荷，将一带正电小球(可视为点电荷)从斜杆的底端(但与Q未接触)静止开释，小球沿斜杆向上滑动过程中能量随位移的变化图象如图(b)所示，此中线1为重力势能随位移变化图象，线2为动能随位移变化图象，静电力恒量k9109Nm2/C2，则：(1)请描绘小球向上运动过程中的速度与加快度的变化状况；(2)求小球的质量m和电量q；(3)求斜杆底端至小球速度最大处由底正直点电荷Q形成的电场的电势差U。【解析】
3、(1)先沿斜面向上做加快度渐渐减小的加快运动，再沿斜面向上做加快度渐渐增大的减速运动，直至速度为零。(2)由线1可得EPmghmgsin斜率20mgsin30，因此m4kg当达到最大速度时带电小球受力均衡mgsinkqQ/s由线2可得s01m得qmgssin/kQ1.11105C(3)由线2可合适带电小球运动至1m处动能最大为27J。依据动能定理WGW电EkmghqUEkm0代入数据得U4.23106V1以以下图，质量为m的小球A穿在绝缘细杆上，杆的倾角为，小球A带正电，电荷量为q。在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷。将A由距B竖直高度为H处无初速度开释，小球A下滑过程中电荷量不变。不计A
4、与细杆间的摩擦，整个装置处在真空中，已知静电力常量k和重力加快度g。求：(1)A球刚开释时的加快度大小；(2)当A球的动能最大时，A球与B点的距离。【解析】（1）由牛顿第二定律可知mgsinFma依据库仑定律FkQqr2，rH/sin得agsinkQqsin2mH2.（2）当A球遇到协力为零、加快度为零时，动能最大设此时A球与B球间的距离为R，则mgsinkQqR2解得RkQqmgsin。2在足够长的粗拙绝缘板A上放一个质量为m、电荷量为q的小滑块B。用手托住A置于方向水平向左、场兴盛小为E的匀强电场中，此时A、B均能静止，以以下图。现将绝缘板A从图中地点P垂直电场线移至地点Q，发现小滑块B相
5、关于A发生了运动。为研究方便能够将绝缘板A的运动简化成先匀加快接着匀减速到静止的过程。丈量发现竖直方向加快的时间为0.8s，减速的时间为0.2s。P、Q地点高度差为0.5m。已知匀强电场的场强E；A、B之间动摩擦因数0.4，g取10m/s2。求：(1)绝缘板A加快和减速的加快度分别为多大？(2)滑块B最后停在离出发点水平距离多大处？【解析】(1)设绝缘板A加快和减速的加快度大小分别为a1、a2。加快阶段的末速度为v，x1t1x2t2va1t1va2t2联立解得：v1m/s，a11.25m/s2，a25m/s2。(2)研究滑板B，在绝缘板A匀减速的过程中，由牛顿第二定律可得竖直方向上：mgNma
6、2水平方向上：EqNma3求得：a30.1g1m/s2在这个过程中滑板B的水平位移大小为x312a3t220.02m在绝缘板A静止后，滑板B将沿水平方向做匀减速运动，设加快度大小为a4，有mgEqma4，得a40.1g1m/s2该过程中滑板B的水平位移大小为x4x30.02m最后滑板B静止时离出发点的水平距离xx4x30.04m3以以下图，电源电动势E64V，内阻不计，电阻R14，R212，R316，开始开关S1闭合，S2断开，平行板电容器的两极板A、B与水平面的夹角37，两极板A、B间的距离d0.4m，板间有一个传动装置，绝缘传达带与极板平行，皮带传动装置两轮轴心相距L1m，传达带逆时针匀速
7、转动，其速度为v4m/s。现有一个质量m0.1kg、电荷量q0.02C的工件（可视为质点，电荷量保持不变）轻放在传达带底端(工件与传达带间的动摩擦因数0.25)，同时开关S2也闭合，极板间电场反向，电路瞬时能坚固下来。求：（g10m/s2，sin370.6，cos370.8）(1)开关S1闭合，S2断开时，两极板A、B间的场兴盛小和方向；(2)工件在传达带上运动的加快度大小；(3)工件从底端运动到顶端过程中，工件因与传达带摩擦而产生的热量。【解析】(1)开关S1闭合，S2断开时，R1与R2串联，电路中的电流：I1ER1+R2644+12A4A此时A、B之间的电势差等于R1两头的电压，因此：UB
8、AUR1I1R14416V两极板A、B间的场兴盛小：E1UBAd160.440V/m电场方向为由B指向A；(2)开关S2也闭合，R1与R2串联电压不变，因此流过它们的电流不变，此时A、B之间的电势差等于R2两头的电压，因此：UABUR2I1R241248V两极板A、B间的场兴盛小：E2UABd480.4120V/m此时工件的受力如图，则沿传达带的方向由牛顿第二定律得：f-mgsinma垂直于传达带的方向：Nmgcos+qE2fN0.253.20.8Naf-mgsinm0.8-0.1100.60.1m/s22m/s2(3)工件达到4m/s需要的时间：tva42s2s工件的位移：x112at212
9、2224m1m因此工件应当向来做加快运动，L12t02t02La2121s此时传达带的位移：x2工件相关于传达带的位移：xx2x14m-1m3m工件与传动带因摩擦而产生的热量：Qfx0.832.4J4以以下图，在沿水平方向的匀强电场顶用一根长度l0.8m的绝缘细绳把质量为m0.20kg、带有正电荷的金属小球悬挂在固定点O点，小球静止在B点时细绳与竖直方向的夹角为37。现将小球拉至地点A使细线水平后由静止开释，求：（g10m/s2，sin370.6，cos370.8）(1)从A到C静电力对小球做的功；(2)小球经过最低点C时的速度的大小；(3)小球在摇动过程中细线对小球的最大拉力。【解析】（1）
10、小球遇到电场力qE，重力mg和绳的拉力F的作用下处于静止，依据共点力的均衡条件有：qEmgtan37小球从A到C的过程中，W-qEL-1.2J（2）A到C的过程中，依据动能定理有：mgL-qEL12mvc2可得：vc2m/s（3）在摇动过程中，经B点时，细线的拉力最大，从A到B的过程中，依据动能定理可得：mgLcos37-qEL（1-sin37）12vB2在B点时，知足:F-mgcos370vB2L拉力:F4.5N5在粗拙的水平面有一绝缘的足够长的薄长平板，在其左端放一个带电体(可看作质点)，带电量q110-2C，整个空间处于向右的匀强电场中，电场强度E102N/C，平板质量M2kg，带电体质
11、量m1kg，带电体与平板间动摩擦系数10.2，平板与地面间动摩擦系数20.1。现给平板一个向左v07m/s的初速，g取10m/s2，求：(1)带电体运动的总时间；(2)整个过程带电体电势能的变化量及摩擦生热的内能。【解析】（1）对平板，设加快度大小为a11mg+2(mg+Mg)Ma1(1)解得，a12.5m/s2对带电体，设加快度大小为a21mg-qEma2(2)解得，a21m/s2设经过时间t1达到共速，v0-a1t1a2t1(3)解得，t12s此时速度v2m/s设一同做减速运动的加快度为a32(mg+Mg)+qE(m+M)a3(4)解得，a31.33m/s2再经时间t2停止运动，va3t2(5)解得，t21.5s则运动的总时间为tt1+t23.5s（2）整个过程中带电体向来向左运动，加快阶段，带电体的位移x112a2t12平板的位移x2(v+v0)2t19m减速阶段，带电体的位移x312vt21.5m则电势能的增添量为qE(x1x3)3.5J内能的增添量为1x2-x1)+2(m+M)g(x2+x3)45.5J
