2010年高考物理试题分类汇编——电场（3）

（天津卷）5.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则 A．b点的电场强度一定比a点大        B．电场线方向一定从b指向a C．b点的电势一定比a点高            D．该电荷的动能一定减小 答案：C  （天津卷）12.（20分）质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L，板右端到屏的距离为D，且D远大于L，O’O为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间偏离O’O的距离。以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向。 （1）设一个质量为m0、电荷量为q0的正离子以速度v0沿O’O的方向从O’点射入，板间不加电场和磁场时，离子打在屏上O点。若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀强电场，求离子射到屏上时偏离O点的距离y0; (2)假设你利用该装置探究未知离子，试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。 上述装置中，保留原电场，再在板间加沿-y方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流，仍从O’点沿O’O方向射入，屏上出现两条亮线。在两线上取y坐标相同的两个光点，对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm，其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的，另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完全相同，但入射速度都很大，且在板间运动时O’O方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度。 解析：（1）离子在电场中受到的电场力                                               ① 离子获得的加速度                                                ② 离子在板间运动的时间                                                  ③  到达极板右边缘时，离子在 方向的分速度                                                ④  离子从板右端到达屏上所需时间                                                 ⑤ 离子射到屏上时偏离 点的距离             由上述各式，得                                                ⑥ （2）设离子电荷量为 ，质量为 ，入射时速度为 ，磁场的磁感应强度为 ，磁场对离子的洛伦兹力                                               ⑦ 已知离子的入射速度都很大，因而离子在磁场中运动时间甚短，所经过的圆弧与圆周相比甚小，且在板间运动时， 方向的分速度总是远大于在 方向和 方向的分速度，洛伦兹力变化甚微，故可作恒力处理，洛伦兹力产生的加速度                                                ⑧ 是离子在 方向的加速度，离子在 方向的运动可视为初速度为零的匀加速直线运动，到达极板右端时，离子在 方向的分速度                                    ⑨ 离子飞出极板到达屏时，在 方向上偏离 点的距离                             ⑩ 当离子的初速度为任意值时，离子到达屏上时的位置在 方向上偏离 点的距离为 ，考虑到⑥式，得                                                   ⑾ 由⑩、⑾两式得                                                      ⑿ 其中     上式表明， 是与离子进入板间初速度无关的定值，对两种离子均相同，由题设条件知， 坐标3.24mm的光点对应的是碳12离子，其质量为 ， 坐标3.00mm的光点对应的是未知离子，设其质量为 ，由⑿式代入数据可得                                          ⒀ 故该未知离子的质量数为14。 （重庆卷）18.某电容式话筒的原理示意图如题18图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距离增大过程中， A．P、Q构成的电容器的电容增大 B  P上电荷量保持不变 C  M点的电势比N点的低 D  M点的电势比N点的高 答案：D 【解析】电容式话筒与电源串联，电压保持不变。在P、Q间距增大过程中，根据电容决定式 得电容减小，又根据电容定义式 得电容器所带电量减小，电容器的放电电流通过R的方向由M到N，所以M点的电势比N点的高。D正确。