第七章 素养提升课(九)-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

电场的性质在高考中的应用 授课提示：对应学生用书第204页 　如图所示，圆弧状带电体ABC上电荷分布均匀。ABC对应的圆心角为120°，B为圆弧中点。若带电体上的全部电荷在圆心P处产生的电场强度大小为E，则AB段上所带的电荷在圆心P处产生的电场强度大小为(　　) A．E　　　　　　　　　 B．E C．E D．E [解析]　假设圆弧状带电体ABC带正电，根据电场的叠加规律可知ABC在P点产生的电场强度方向沿F连线向下；AB段产生的场强沿AB中点与P点连线向下，BC段产生的场强沿BC中点与P点的连线向上，并且AB和BC段在P点产生的电场强度大小相等；而P点处总的电场强度为AB和BC段单独产生的电场强度的合场强，如图所示，根据几何关系可知E＝2EABcos 30°，解得AB段上所带的电荷在圆心P处产生的电场强度大小EAB＝，故C正确，A、B、D错误。 [答案]　C 　(多选)如图甲所示，过均匀带电金属球的球心O建立一维坐标系。以无穷远处的电势为零，x轴上的电势φ分布如图乙所示。已知|x1|<x2，下列说法正确的是(　　) A．该带电体带负电 B．x1处的电场强度比x2处的电场强度小 C．电子在x1处的电势能比在x2处的大 D．将质子从x1处移到x2处，电场力做正功 [解析]　以无穷远处的电势为零，那么负电荷周围的电势为负值，所以该带电体带负电，则A正确；由对称性可知离带电体越远的位置场强越小，或者由电势与距离的图象的斜率的绝对值越大的位置场强越大，则x1处的电场强度比x2处的电场强度大，所以B错误；由电势与距离的图象可知，x1处的电势比在x2处的小，但是负电荷在电势越小的位置电势能越大，所以电子在x1处的电势能比在x2处的大，则C正确；质子从x1处移到x2处，电势能增大，由功能关系可知，电场力做正功电势能减小，电场力做负功电势能增大，所以将质子从x1处移到x2处，电场力做的总功为负值，则D错误。 [答案]　AC 　如图甲所示，A、B为两块相距很近的平行金属板，A、B间电压UAB＝－U0，紧贴A板有一个电子源，不停地飘出质量为m、带电荷量为e的电子(可视为初速度为0)。在B板右侧两块平行金属板M、N间加有如图乙所示的电压，电压变化的周期T＝L，板间中线与电子源在同一水平线上。极板长L，距偏转板右边缘s处有荧光屏，经时间t统计(t≫T)只有50%的电子能打到荧光屏上(板外无电场)，求： (1)电子进入偏转板时的速度； (2)T时刻沿中线射入偏转板间的电子刚射出偏转板时与板间中线的距离； (3)电子打在荧光屏上的范围Y。 [解析]　(1)由eU0＝mv2 解得v＝ 。 (2)运动时间t0＝＝L＝T T时刻沿中线射入偏转板间的电子，在电场方向先加速再减速，然后反向加速再减速，各段位移大小相等，故一个周期内，侧移量为零。 (3)电子应在一个周期的时间内射出偏转板，有50%的电子由于偏转量太大，不能射出。 电子在T～T，T～T(k＝0，1，2，…)时进入偏转极板，能射出。 设两极板间距为d，则 a＝，＝2×a(T)2，d＝L ＝2×a(T)2－2×a(T)2，Y＝L 因为电子射出偏转板时，竖直方向速度为0，所以荧光屏上的范围 Y＝L。 [答案]　(1) 　(2)距离为零　(3)L 　(多选)如图所示，一个质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为E的匀强电场中，以初速度v0沿直线ON做匀变速运动，直线ON与水平面的夹角为30°。若小球在初始位置的电势能为零，重力加速度为g，且mg＝Eq，下列说法正确的是(　　) A．电场方向竖直向上 B．小球运动的加速度大小为g C．小球上升的最大高度为 D．小球电势能的最大值为 [解析]　因为小球做匀变速直线运动，则小球所受的合力与速度方向在同一条直线上，结合平行四边形定则知，电场力的方向与水平方向夹角为30°，斜向上，如图所示，所以电场方向不沿竖直方向，A错误；根据平行四边形定则知，小球所受的重力和电场力相等，两个力的夹角为120°，所以合力大小与分力大小相等，等于mg，根据牛顿第二定律知，小球运动的加速度大小为g，B正确；小球斜向上做匀减速直线运动，匀减速直线运动的位移s＝＝，则小球上升的最大高度h＝s·sin 30°＝，C错误；在整个过程中电场力做功W＝qEs cos 120°＝－mv02，电势能增加，所以小球电势能的最大值为，D正确。 [答案]　BD 　如图所示的竖直平面内，真空中的匀强电场与水平方向成15°角斜向下，现有一质量为m、电荷量为＋q的小球在A点以初速度v0水平向右抛出，经时间t小球下落到C点(图中未画出)时速度大小仍为v0，则小球由A点到C点的过程中(　　) A．重力做功为mg2t2 B．小球做匀变速曲线运动 C．C点电势可能低于A点 D．A、C连线一定与电场线垂直 [解析]　小