高考物理一轮复习 第七章 静电场 核心素养提升学案 粤教版-粤教版高三全册物理学案.doc

第七章静电场
1.科学态度与责任(电场中的STSE问题)
应用现代科技
【典例1】[机器人上的传感器](多选)如图1为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为θ，则被测物体()

图1
A.向左移动时，θ增大B.向右移动时，θ增大
C.向左移动时，θ减小D.向右移动时，θ减小
解析由公式C＝eq\f(εrS,4πkd)，可知当被测物体带动电介质板向左移动时，导致两极板间电介质的相对介电常数εr增大，则电容C增大，由公式C＝eq\f(Q,U)可知电荷量Q不变时，U减小，则θ减小，故A错误，C正确；由公式C＝eq\f(εrS,4πkd)，可知当被测物体带动电介质板向右移动时，导致两极板间电介质的相对介电常数εr减小，则电容C减小，由公式C＝eq\f(Q,U)可知电荷量Q不变时，U增大，则θ增大，故B正确，D错误。
答案BC
【典例2】[智能手机上的电容触摸屏](多选)目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，它是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO(纳米铟锡金属氧化物)，夹层ITO涂层作为工作面，四个角引出四个电极，当用户手指触摸电容触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，因为工作面上接有高频信号，电流通过这个电容器分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置。对于电容触摸屏，下列说法正确的是()

图2
A.电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号
B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
C.手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小
D.手指与屏的接触面积变大时，电容变大
解析据题意知，电容触摸屏只需要触摸，由于流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器就能确定手指的位置，因此不需要手指有压力，故A正确；绝缘笔与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作，故B错误；手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容将变大，故C错误；手指与屏的接触面积变大时，电容变大，故D正确。
答案AD
【典例3】[电子束熔炼](多选)(2020·山西太原模拟)电子束熔炼是指高真空下，将高速电子束的动能转换为热能作为热源来进行金属熔炼的一种熔炼方法。如图3所示，阴极灯丝被加热后产生初速度为0的电子，在3×104V加速电压的作用下，以极高的速度向阳极运动；穿过阳极后，在金属电极A1、A2间1×103V电压形成的聚焦电场作用下，轰击到物料上，其动能全部转换为热能，使物料不断熔炼。已知某电子在熔炼炉中的轨迹如图中虚线OPO′所示，P是轨迹上的一点，聚焦电场过P点的一条电场线如图，则()

图3
A.电极A1的电势高于电极A2的电势
B.电子在P点时速度方向与聚焦电场强度方向夹角大于90°
C.聚焦电场只改变电子速度的方向，不改变电子速度的大小
D.电子轰击到物料上时的动能大于3×104eV
解析由粒子运动轨迹与力的关系可知电子在P点受到的电场力斜向左下方，电子带负电，所以电场强度方向斜向右上方，即电极A1的电势高于电极A2的电势，故A正确；电子在P点时速度方向与聚焦电场强度方向夹角大于90°，故B正确；聚焦电场不仅改变电子速度的方向，也改变电子速度的大小，故C错误；由动能定理，电子到达P点时动能已经为3×104eV，再经过聚焦电场加速，可知电子轰击到物料上时的动能大于3×104eV，故D正确。
答案ABD
【典例4】[质谱仪]飞行时间质谱仪研究，我国再获技术成果。其原理如图4所示，它可以根据测出的带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析。在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同正离子，这些正离子自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的方形区域，然后到达紧靠在其右侧的探测器。已知极板a、b间的电压为U0，间距为d，极板M、N正对且长度和间距均为L，测出某一离子从a板到b板的飞行时间为t，不计离子重力及经过a板时的初速度。

图4
(1)求该离子的比荷eq\f(q,m)；
(2)若在M、N间加上偏转电压U，为保证上述离子能直接打在探测器上，求U与U0的关系。
解析(1)离子在a、b板间加速时，由动能定理得
qU0＝eq\f(1,2)mv2－0
离子在a、b间板运动时间为t，故d＝eq\f(1,2)vt
联立解得eq\f(q,m)＝eq\f(2d2,U0t2)。
(2)M