内容正文:
第十章 静电场中的能量
本章复习提升
易混易错练
易错点1 不理解电势的相对意义
1.(2024福建福州第十一中学期中)如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一固定在P点的点电荷。以E表示两板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则 ( )
A.θ增大,E增大
B.θ增大,Ep增大
C.θ减小,Ep减小
D.θ减小,E不变
易错点2 将电场线与等势面混淆而出错
2.(2024福建厦门湖滨中学期中)如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三个等势面,相邻等势面之间的电势差相等,即Uab=Ubc,实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、Q是这条轨迹上的三点,R点在等势面b上,据此可知 ( )
A.三个等势面中,c的电势最高
B.带电质点在P点的加速度比在Q点的小
C.带电质点在P点的电势能比在Q点的大
D.带电质点从Q点到P点,电场力做正功
易错点3 未掌握判断荧光屏上亮点数的方法
3.(2024四川雅安中学期中)如图,平行板电容器的两极板均水平放置,质子H)、氘核H)和α粒子He)都沿两极板间中线OO'方向垂直于电场线射入板间的匀强电场,射出后都打在同一个与OO'垂直且紧靠极板右侧边缘的荧光屏上,使荧光屏上出现亮点。不计粒子重力,则 ( )
A.若它们射入电场时的速度相等,在荧光屏上将出现3个亮点
B.若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的,在荧光屏上将出现3个亮点
C.若它们射入电场时的动能相等,在荧光屏上将出现2个亮点
D.若它们射入电场时的质量与速度的乘积相等,在荧光屏上将出现1个亮点
易错点4 认为做类平抛运动的带电粒子只能从极板一侧偏离
4.平行板电容器的两金属板A、B水平放置,质量为5.0×10-6 kg的带电粒子以v0=2.0 m/s的水平速度从两板正中位置射入电场,如图所示,A、B间距为4 cm,板长为10 cm,g取10 m/s2,当UAB=1 000 V,粒子恰好不发生偏转。欲使该粒子能穿出电场,求A、B间所加的电压。
易错点5 死搬硬套圆周运动的临界条件出错
5.如图,细线一端系住质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动。若小球带正电,电荷量为q,空间有场强大小为E、方向竖直向上的匀强电场,为了使小球能做完整的圆周运动,在最低点A处小球应具有多大的速度?(重力加速度为g)
思想方法练
一、图像法
方法概述
在解决某些物理问题时,根据题意画出图像,再利用图像分析寻找答案,能够避免烦琐的计算,迅速得出正确结果。如P45第3题、P56第8题就应用了此方法。
1.如图a所示,两平行正对的金属板A、B间加有如图b所示的交变电压,一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处。若在t0时刻释放该粒子,粒子会时而向A板运动,时而向B板运动,并最终打在A板上。则t0可能属于的时间段是 ( )
A.0<t0<
B.<t0<
C.<t0<T
D.T<t0<
二、等效转换法
方法概述
等效转换法是指灵活地转换研究对象或将陌生的情境转换成熟悉的情境,进而快速求解的方法。本章涉及的常用方法是“等效重力法”,如P48的第6题、第7题、第8题。
2.(2023重庆八中月考)如图所示,长为L的轻绳一端系在O点,另一端系着质量为m、电荷量为-q的小球(可视为质点),空间存在着与竖直面平行的匀强电场,现在最低点A处给小球某一垂直轻绳的初速度v0(未知),可让小球在竖直面内做完整的圆周运动。已知小球从A点运动到B点过程中,电场力做的功为6mgL,小球从C点运动到D点过程中,电场力做的功为3mgL,AB与CD之间的夹角为60°,重力加速度大小为g。求:
(1)电场强度的大小和方向;
(2)初速度v0的最小值。
三、结论法
方法概述
结论法是指直接利用已知的定义、定理、定律及由它们推导出的其他结论解题的方法。利用结论法时要清楚该结论成立的条件。如P44第8题就应用了此方法。
3.(2023广东珠海第一中学月考)如图所示,一质量m=2.0×10-18 kg、电荷量q=1.0×10-12 C的带正电的粒子由静止经加速电场加速后,从O点沿中心线OO'方向进入偏转电场,并从另一侧射出打在荧光屏上的某点。O'点是荧光屏的中心,已知加速电场电压U0=2 500 V,偏转电场电压U=100 V,极板的长度L1=6.0 cm,板间距离d=2.0 cm,极板的末端到荧光屏的距离L2=3.0 cm,不计粒子重力,求:
(1)粒子射入偏转电场时的初速度v0的大小;
(2)粒子打在荧光屏上的点到O'点的距离Y;