第8章 静电场 章末提升创新应用(8)-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版多选 新教材 新高考）

章末提升创新应用(八) 授课提示：对应学生用书第223页 新教材人教版必修第三册第九章复习与提高B组第4题 如图，电荷量为q的点电荷与均匀带电薄板相距2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。若图中A点的电场强度为0，求带电薄板产生的电场在图中B点的电场强度。 解析：若图中A点的电场强度为0，则q在A点的电场强度与带电薄板在A点的电场强度等大反向。q在A点的电场强度的大小EA＝＝，方向向左，故带电薄板在A点的场强方向向右，大小也为。根据对称性可知，带电薄板在B点的电场强度方向向左，大小也为。 答案：，方向向左 高考链接1　(2022·山东卷)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置，圆心位于O点，环上均匀分布着电量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分，取走A、B处两段弧长均为ΔL的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点，O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变，q为(　　) A．正电荷，q＝　　　　　 B．正电荷，q＝ C．负电荷，q＝ D．负电荷，q＝ 解析：在取走A、B处两段小圆弧上的电荷之前，整个圆环上的电荷在O点产生的场强为零，而取走的A、B处的电荷的电量qA＝qB＝ΔL，qA、qB在O点产生的合场强为EAB＝EA＝＝，方向为从O指向C，故取走A、B处的电荷之后，剩余部分在O点产生的场强大小为，方向由C指向O，而点电荷q放在D点后，O点场强为零，故q在O点产生的场强与qA、qB在O点产生的合场强相同，所以q为负电荷，即有k＝k，解得q＝，C项正确。 答案：C 试题链接2　如图所示，边长为L的正六边形ABCDEF的5条边上分别放置5根长度也为L的相同绝缘细棒。每根细棒均匀带上正电。现将电荷量为＋Q的点电荷置于BC中点，此时正六边形几何中心O点的电场强度为零。若移走＋Q及AB边上的细棒，则O点电场强度大小为(k为静电力常量，不考虑绝缘棒及＋Q之间的相互影响)(　　) A.　 B.　　 C.　　 D. 解析：根据对称性，AF与CD上的细棒在O点产生的电场强度叠加为零，AB与ED上的细棒在O点产生的电场强度叠加为零。BC中点的点电荷在O点产生的电场强度为＝，因EF上的细棒与BC中点的点电荷在O点产生的电场强度叠加为零，EF上的细棒在O点产生的电场强度为，故每根细棒在O点产生的电场强度均为。移走＋Q及AB边上的细棒，O点的电场强度为EF与ED上的细棒在O点产生的电场强度的矢量和，这两个电场强度夹角为60°，所以叠加后的电场强度为2cos 30°＝，故D正确。 答案：D 授课提示：对应学生用书第224页 典例　多反射飞行时间质谱仪是一种测量离子质量的新型实验仪器，其基本原理如图所示，从离子源A处飘出的离子初速度不计，经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器。质量分析器由两个反射区和长为l的漂移管(无场区域)构成，开始时反射区1、2均未加电场，当离子第一次进入漂移管时，两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场，其电场强度足够大，使得进入反射区的离子能够反射回漂移管。离子在质量分析器中经多次往复即将进入反射区2时，撤去反射区的电场，离子打在荧光屏B上被探测到，可测得离子从A到B的总飞行时间。设实验所用离子的电荷量均为q，不计离子重力。 (1)求质量为m的离子第一次通过漂移管所用的时间T1； (2)反射区加上电场，电场强度大小为E，求离子能进入反射区的最大距离x； (3)已知质量为m0的离子总飞行时间为t0，待测离子的总飞行时间为t1，两种离子在质量分析器中反射相同次数，求待测离子质量m1。 思维过程科学化、可视化、规范化 审情境⇒ 物理建模 模型1　经电压为U的匀强电场加速后射入质量分析器⇒分析得到：电场中的匀加速直线运动模型 模型2　开始时反射区1、2均未加电场⇒分析得到：匀速直线运动模型 模型3　两反射区开始加上电场强度大小相等、方向相反的匀强电场⇒分析得到：电场中初速度为零的匀加速直线运动和末速度为零的匀减速直线运动模型 审设问⇒ 问题逻辑 设问1　通过漂移管所用的时间⇒离开加速电场时的速度⇒动能定理 设问2　离子进入反射区的最大距离⇒末速度为零⇒全过程应用动能定理 设问3　求待测离子质量⇒离开加速电场时的速度⇒不同粒子匀速直线运动路程相等、匀变速直线运动路程相等⇒运动学公式 两种离子在质量分析器中反射相同次数，所以总路程相等 选规律⇒ 过程再现 过程1　匀加速直线运动⇒动能定理求速度 过程2　匀减速直线运动⇒全过程应用动能定理 过程3　相同规律的多次往返⇒运动学公式 写答案⇒规范生成 解析：(1)设离子经加速电场加速后的速度大小为v，有qU＝mv2① 离子在漂移管中做匀速直线运动，则 T1＝② 联立①②式，得T1＝③ (2)根据动能定理，有qU－qEx＝0④ 得