2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章 靜電場本章科學(xué)素養(yǎng)提升學(xué)案.doc

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第七章 靜電場 規(guī)范答題要求：必要過程的敘述、遵循規(guī)律的敘述、假設(shè)物理量的敘述. 經(jīng)典案例 審題流程 例1　如圖1所示，A、B為兩塊平行金屬板，A板帶正電、B板帶負(fù)電．兩板之間存在著勻強(qiáng)電場，兩板間距為d、電勢差為U，在B板上開有兩個(gè)間距為L的小孔．C、D為兩塊同心半圓形金屬板，圓心都在貼近B板的O′處，C帶正電、D帶負(fù)電．兩板間的距離很近，兩板末端的中心線正對(duì)著B板上的小孔，兩板間的電場強(qiáng)度可認(rèn)為大小處處相等，方向都指向O′.半圓形金屬板兩端與B板的間隙可忽略不計(jì)．現(xiàn)從正對(duì)B板小孔緊靠A板的O處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電微粒(微粒的重力不計(jì))，求： 圖1 (1)微粒穿過B板小孔時(shí)的速度多大？ (2)為了使微粒能在C、D板間運(yùn)動(dòng)而不碰板，C、D板間的電場強(qiáng)度大小應(yīng)滿足什么條件？ (3)從釋放微粒開始，經(jīng)過多長時(shí)間微粒會(huì)通過半圓形金屬板間的最低點(diǎn)P點(diǎn)？ 滿分規(guī)范 評(píng)分細(xì)則答題規(guī)則 (1)設(shè)微粒穿過B板小孔時(shí)的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理得 qU＝mv2①(3分) 解得：v＝(2分) (2)微粒進(jìn)入半圓形金屬板后，電場力提供向心力，由牛頓第二定律得：qE＝m＝m②(3分) 聯(lián)立①②解得：E＝(2分) (3)微粒從釋放開始經(jīng)t1射入B板的小孔，則： d＝vt1③(2分) 解得：t1＝2d(1分) 設(shè)微粒在半圓形金屬板間運(yùn)動(dòng)經(jīng)過t2第一次到達(dá)最低點(diǎn)P點(diǎn)，則：t2＝＝＝④(2分) 從釋放微粒開始到微粒第一次到達(dá)P點(diǎn)經(jīng)過的時(shí)間： t1＋t2＝(2d＋) ⑤(2分) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，再經(jīng)過2(t1＋t2)時(shí)間微粒再一次經(jīng)過P點(diǎn)，所以微粒經(jīng)過P點(diǎn)的時(shí)間： t＝(2k＋1)(2d＋) (k＝0、1、2……)⑥(3分) 第一問： (1)只列出①式，沒能計(jì)算出結(jié)果，只得3分. (2)不列①式，而列出的是q＝ma和v2＝2ad也可得3分，計(jì)算結(jié)果正確再得2分. 答題規(guī)則：題目中已有物理量符號(hào)，一定要用題目中的字母表達(dá)方程，否則計(jì)算結(jié)果容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，影響步驟分. 第二問： (1)不列②式，而列出的是qE＝m和L＝2R也可得3分. (2)如果只列qE＝m，沒有列出L與R的關(guān)系式，計(jì)算結(jié)果正確，扣1分，如果計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤，只得2分. 答題規(guī)則：解題過程中，必要的幾何關(guān)系即使簡單也不能少，否則將會(huì)失去步驟分. 第三問： (1)只列出③式，沒有計(jì)算出結(jié)果，但最終結(jié)果正確，不扣分，計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤，只得2分. (2)沒有列出④式，而列出的是T＝和t2＝T，最終結(jié)果正確，不扣分，計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤，只得1分. (3)沒有考慮到運(yùn)動(dòng)的周期性，但說明了再經(jīng)過2(t1＋t2)時(shí)間微粒再一次經(jīng)過P點(diǎn)，且結(jié)果正確，可得1分. 答題規(guī)則：在時(shí)間比較緊張的情況下，要盡量根據(jù)題設(shè)條件寫出必要的方程，力爭多得步驟分. “等效法”在電場中的應(yīng)用 處理帶電粒子在“等效力場”中的運(yùn)動(dòng)，要關(guān)注以下兩點(diǎn)：一是對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí)，注意帶電粒子受到的電場力的方向與運(yùn)動(dòng)方向所成的夾角是銳角還是鈍角，從而決定電場力做功情況；二是注意帶電粒子的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)． 1．等效重力法．將重力與電場力進(jìn)行合成，如圖2所示，則F合為等效重力場中的“重力”，g′＝為等效重力場中的“等效重力加速度”，F(xiàn)合的方向等效為“重力”的方向，即在等效重力場中的豎直向下方向． 圖2 2．物理最高點(diǎn)與幾何最高點(diǎn)．在“等效力場”做圓周運(yùn)動(dòng)的小球，經(jīng)常遇到小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度問題．小球能維持圓周運(yùn)動(dòng)的條件是能過最高點(diǎn)，而這里的最高點(diǎn)不一定是幾何最高點(diǎn)，而應(yīng)是物理最高點(diǎn)． 例2　如圖3所示，在豎直邊界線O1O2左側(cè)空間存在一豎直向下的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E＝100N/C，電場區(qū)域內(nèi)有一固定的粗糙絕緣斜面AB，其傾角為30，A點(diǎn)距水平地面的高度為h＝4m．BC段為一粗糙絕緣平面，其長度為L＝m．斜面AB與水平面BC由一段極短的光滑小圓弧連接(圖中未標(biāo)出)，豎直邊界線O1O2右側(cè)區(qū)域固定一半徑為R＝0.5m的半圓形光滑絕緣軌道，CD為半圓形光滑絕緣軌道的直徑，C、D兩點(diǎn)緊貼豎直邊界線O1O2，位于電場區(qū)域的外部(忽略電場對(duì)O1O2右側(cè)空間的影響)．現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m＝1kg、電荷量為q＝0.1C的帶正電的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))在A點(diǎn)由靜止釋放，且該小球與斜面AB和水平面BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝.求：(g取10m/s2) 圖3 (1)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大?。? (2)小球到達(dá)D點(diǎn)時(shí)所受軌道的壓力大??； (3)小球落地點(diǎn)距離C點(diǎn)的水平距離． 答案　(1)2m/s　(2)30N　(3)m 解析　(1)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，由A點(diǎn)至C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理可得 (mg＋Eq)h－μ(mg＋Eq)cos 30－μ(mg＋Eq)L＝mv－0，解得vC＝2 m/s. (2)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，在由C點(diǎn)至D點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中， 根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得 mv＝mv＋mg2R 在最高點(diǎn)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，可得FN＋mg＝m， 解得FN＝30 N，vD＝2 m/s. (3)設(shè)小球做類平拋運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，根據(jù)牛頓第二定律可得mg＋qE＝ma，解得a＝20 m/s2 假設(shè)小球落在BC段，則應(yīng)用類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律列式可得x＝vDt,2R＝at2， 解得x＝ m＜ m，假設(shè)正確．