12.(天津卷)(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。

5.(天津卷)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

33．(上海物理)(14分)如图，一质量不计，可上下自由一点的活塞将圆筒分为上下两室，两室中分别封闭有理想气体，筒的侧壁为绝缘体，上底N，下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积。在电键K断开时，两室中气体压强均为，ND间距，DM间距，将变阻器的滑片P滑到左端B，闭合电键后，活塞D与下底M分别带有等量异种电荷，并各自产生匀强电场，在电场力作用下活塞D发生移动。稳定后，ND间距，DM间距，活塞D所带电流的绝对值(式中E为D与M所带电荷产生的合场强，常量)求：

(1)两室中气体的压强(设活塞移动前后气体温度保持不变)；

(2)活塞受到的电场力大小F；

(3)M所带电荷产生的场强大小和电源电压U;

(4)使滑片P缓慢地由B向A滑动，活塞如何运动，并说明理由。

解析：

(1) 解得P₁=80Pa

，解得P₂=720Pa

(2)根据活塞受力的平衡，N。

(3)因为E为D与M所带电荷产生的合场强，E_M是M所带电荷产生的场强大小，所以E=2E_M，所以，所以，得

。

电源电压

分别封闭有理想气体，筒的侧壁为绝缘体，上底N，下底M及活塞D均为导体并按图连接，活塞面积。在电键K断开时，两室。

(4)因减小，减小，向下的力减小，增大，减小，向上的力增大，活塞向上移动。

本题考查电场、电场力，气体等综合知识和分析综合能力。

难度：难。

把电场和气体结合一起，具有新意。

9.(上海物理) 三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点出的场强大小分别为、，电势分别为，则

(A)＞，＞

(B)＜，＜

(C)＞，＜

(D)＜，＞

答案：C

解析：根据电场线的疏密表示场强大小，沿电场线电势降落(最快)，选C。

本题考查电场线与场强与电势的关系。

难度：易。

18．(北京卷)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素(如图)。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若

A.　　　 保持S不变，增大d，则变大

B.　　　 保持S不变，增大d，则变小

C.　　　 保持d不变，增大S，则变小

D.　　 保持d不变，增大S，则不变

[答案]A

[解析]由知保持S不变，增大d，电容减小，电容器带电能力降低，电容器电量减小，静电计所带电量增加，变大；保持d不变，减小S，电容减小，变大。正确答案A。

17.(全国卷2) 在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为V/m.已知一半径为1mm的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10m/,水的密度为kg/。这雨滴携带的电荷量的最小值约为

　　 A．2C　　　 B. 4C　　　 C. 6C　　　 D. 8C

　　 [答案]B

[解析]带电雨滴在电场力和重力最用下保持静止，根据平衡条件电场力和重力必然等大反向mg=Eq，则。

[命题意图与考点定位]电场力与平衡条件的结合。

(新课标卷)17.静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器.某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线为该收尘板的横截面.工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上.若用粗黑曲线表示原来静止于点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)

答案：A

解析：粉尘受力方向应该是电场线的切线方向，从静止开始运动时，只能是A图那样，不可能出现BCD图的情况。

16．(全国卷1)关于静电场，下列结论普遍成立的是

A．电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关

B．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低

C．将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零

D．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向

[答案]C

[解析]在正电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势高，离正电荷远，电场强度小，电势低；而在负电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势低，离负电荷远，电场强度小，电势高，A错误。电势差的大小决定于两点间距和电场强度，B错误；沿电场方向电势降低，而且速度最快，C正确；场强为零，电势不一定为零，如从带正电荷的导体球上将正电荷移动到另一带负电荷的导体球上，电场力做正功。

[命题意图与考点定位]考查静电场中电场强度和电势的特点，应该根据所学知识举例逐个排除。

1．[答案]D

[解析]观察图形可知,则，即对应点H(2，－1)，故D正确.

2. (2010福建理数)

(2010湖北理数)1．若i为虚数单位，图中复平面内点Z表示复数Z，则表示复数的点是

A．E　 B.F　 C.G　 D.H

1.B

[解析]，选B.

[规律总结]为分式形式的复数问题，化简时通常分子与分母同时乘以分母的共轭复数，然后利用复数的代数运算，结合得结论.