高考物理电学部分典型题例析与探秘（一）_高中学习网-人民教育出版社人教版部编同步解析与测评答案-电子课本资料下载-知识点学习方法与技巧补课解题技巧学习计划表总结-人教网-高中试卷网题库网-中学学科网

1、如图1所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有小孔M、N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N三点在同一竖直线上)，空气阻力不计，到达N点时速度恰好为零，然后按原路径返回。若保持两板间的电压不变，则：

    A. 若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。
    B. 若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。
    C. 若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落。
    D. 若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落。
    分析与解：当开关S一直闭合时，A、B两板间的电压保持不变，当带电质点从M向N运动时，要克服电场力做功，W=qU_AB，由题设条件知：带电质点由P到N的运动过程中，重力做的功与质点克服电场力做的功相等，即：mg2d=qU_AB

    若把A板向上平移一小段距离，因U_AB保持不变，上述等式仍成立，故沿原路返回，应选A。
    若把B板下移一小段距离，因U_AB保持不变，质点克服电场力做功不变，而重力做功增加，所以它将一直下落，应选D。
    由上述分析可知：选项A和D是正确的。
    想一想：在上题中若断开开关S后，再移动金属板，则问题又如何?(选A、B)。
    2、两平行金属板相距为d，加上如图2(b)所示的方波形电压，电压的最大值为U0，周期为T。现有一离子束，其中每个离子的质量为m，电量为q，从与两板等距处沿着与板平行的方向连续地射入两板间的电场中。设离子通过平行板所需的时间恰为 T(与电压变化周期相同)，且所有离子都能通过两板间的空间打在右端的荧光屏上。试求：离子击中荧光屏上的位置的范围。(也就是与O’点的最大距离与最小距离)。重力忽略不计。

    分析与解：
    各个离子在电场中运动时，其水平分运动都是匀速直线运动，而经过电场所需时间都是T，但不同的离子进入电场的时刻不同，由于两极间电压变化，因此它们的侧向位移也会不同。

当离子在t=0，T，2T……时刻进入电场时，两板间在T/2时间内有电压U₀，因而侧向做匀加速运动，其侧向位移为y₁，速度为V。接着，在下一个T/2时间内，两板间没有电压，离子以V速度作匀速直线运动，侧向位移为y₂，如图2-3所示。这些离子在离开电场时，侧向位移有最大值，即(y₁+y₂)。

    当离子在T=t/2,3/2T,5/2T……时刻进入电场时，两板间电压为零，离子在水平方向做匀速直线运动，没有侧向位移，经过T/2时间后，两板间有电压U₀，再经过T/2时间，有了侧向位移y₁，如图2-3所示。这些离子离开电场时有侧向位移的最小值，即y₁。
    当离子在上述两种特殊时刻之外进入电场的，其侧向位移值一定在(y₁+y₂)与y₁之间。根据上述分析就可以求出侧向位移的最大值和最小值。

所以，离子击中荧光屏上的位置范围为：

3、如图3所示，R₁=R₂=R₃=R₄=R，电键S闭合时，间距为d的平行板电容器C 的正中间有一质量为m，带电量为q的小球恰好处于静止状态；电键S断开时，小球向电容器一个极板运动并发生碰撞，碰撞后小球带上与极板同种性质的电荷。设碰撞过程中没有机械能损失，小球反弹后恰好能运动到电容器另一极板。若不计电源内阻，求：(1)电源的电动势，(2)小球与极板碰撞后的带电量。

    分析与解：(1)电键S闭合时，R₁、R₃并联与R₄串联，(R₂中没有电流通过)
    U_C=U₄=(2/3)ε
    对带电小球有：mg=qE=qU_C/d=(2/3)qε/d 得：ε=(3/2)mgd/q
    (2)电键S断开后，R₁、R₄串联，则U_C’=ε/2=(3/4)mgd/q　 [1]
    小球向下运动与下极板相碰后，小球带电量变为q’，向上运动到上极板，全过程由动能定理得：mgd/2－qU_C’/2－mgd+q’U_C’=0　 [2]
    由[1][2]式解得：q’=7q/6。
    4、如图4所示为矩形的水平光滑导电轨道abcd，ab边和cd边的电阻均为5R₀，ad边和bc边长均为L，ad边电阻为4R₀，bc边电阻为2R₀，整个轨道处于与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感强度为B。轨道上放有一根电阻为R₀的金属杆mn，现让金属杆mn在平行轨道平面的未知拉力F作用下，从轨道右端以速率V匀速向左端滑动，设滑动中金属杆mn始终与ab、cd两边垂直，且与轨道接触良好。ab和cd边电阻分布均匀，求滑动中拉力F的最小牵引功率。

    分析与解：mn金属杆从右端向左端匀速滑动切割磁感线产生感应电动势，mn相当于电源，其电路为内电路，电阻为内电阻。当外电阻最大时，即当mn滑到距离ad=(2/5)ab时，此时电阻R_madn=R_mbcn=8R₀时，外阻最大值R_max=4R₀，这时电路中电流最小值：I_min=ε/(R_max+r)=BLV/(4R₀+R₀)=BLV/5R₀

    所以，P_min=F_minV=BLI_minV=BLVBLV/5R₀=B²L²V²/5R₀
     (责任编辑：admin)

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