高中物理电学部分典型例题集锦.doc

高中物理电学部分典型例题集锦.doc高中物理电学部分典型例题集锦山东贾玉兵 1、如图 22 -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 23 -1(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。设图 22 -1 图 23 -1图 23 -1(b) 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 U 0, 因而侧向做匀加速运动, 其侧向位移为 y 1 ,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 y 2 ,如图 23 -2 所示。这些离子在离开电场时, 侧向位移有最大值,即(y 1 +y 2)。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 U 0 ,再经过 T/2 时间,有了侧向位移 y 1 ,如图 23 -3 所示。这些离子离开电场时有侧向位移的最小值,即 y 1。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(y 1 +y 2)与y 1 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: 图 23-2图 23-3 3、如图 24 -1 所示,R 1 =R 2 =R 3 =R 4 =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, R 1、R 3 并联与 R 4 串联, (R 2中没有电流通过)U C =U 4 =(2/3) ε对带电小球有: mg=qE=qU C /d=(2/3)q ε/d 得: ε=(3/2)mgd/q (2) 电键 S 断开后, R 1、R 4 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 25 -1 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 5R 0,ad 边和 bc 边长均为 L, ad 边电阻为 4R 0, bc 边电阻为 2R 0, 整个轨道处于与轨道平面垂直的匀强磁场