高考物理1_5轮资料汇编 专题08 静电场

专题08 静电场一、单选题1如图，在水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，斜面上有一带电金属块沿斜面滑下，已知在金属块滑下的过程中动能增加了14J，金属块克服摩擦力做功10J，重力做功22J，则以下判断正确的是 （ ）A. 金属块带正电荷B. 金属块克服电场力做功8JC. 金属块的电势能减少2JD. 金属块的机械能减少10J【答案】 C【点睛】根据动能定理求出电场力做功即可判断电场力方向与场强的关系，分析金属块的电性知道电场力做功量度电势能的改变知道重力做功量度重力势能的改变除重力以外的力做功等于机械能的变化2质量为m、电荷量为+Q的带电小球A固定在绝缘天花板上，带电小球B，质量也为m，在空中水平面内的某一圆周上绕O点做半径为R的匀速圆周运动，如图所示，已知小球A、B间的距离为，重力加速度大小为g，静电力常量为k，则 （ ）A. 小球A和B一定带同种电荷B. 小球B转动的线速度为C. 小球B所带的电荷量为D. A、B两球间的库仑力对B球做正功【答案】 B【解析】依据题意，小球B在小球A和B的库仑引力与小球B的重力的合力作用下，做匀速圆周运动，因此两球带异种电荷，A错误；对小球B受力分析，如图所示：由几何关系可知： ，故合力，由牛顿第二定律得： ，联立解得： ，B正确；由受力分析图得库仑力，根据库仑定律有： ，联立解得： ，C错误；由题意可知，库仑引力总与速度垂直，库仑力不做功，D错误；选B.3如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的粒子仅在电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法正确的是 （ ）A. 三个等势面中，等势面a的电势最高B. 带电质点一定是从P点向Q点运动C. 带电质点通过P点时的速率比通过Q点时小D. 带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小【答案】 C【解析】作出电场线，根据轨迹弯曲的方向和正电荷可知，电场线向下故a点电势最低A错误根据已知条件无法判断粒子的运动方向B错误从P到Q过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故P点的速率小于Q点的速率，C正确等势面在P处密，故P处电场强度大，电场力大，加速度大D错误选C.【点睛】作出电场线，根据轨迹弯曲的方向可知，电场线向下故a点电势最低；根据推论，正电荷在电势高处电势能大，可知电荷在P点的电势能大，总能量守恒；由电场线疏密确定出P点场强大，电场力大，加速度大4如图所示，电荷量相等的两个电荷Q1和Q2，两者连线及中垂线上分别有A点和B点，则下列说法正确的是 （ ）A. 若两者是同种电荷，则A点的电势一定高于B点的电势B. 若两者是同种电荷，则A点的场强一定大于B点的场强C. 若两者是异种电荷，则A点的电势一定高于B点的电势D. 若两者是异种电荷，则A点的场强一定大于B点的场强【答案】 D【点睛】若两电荷是同种电荷，根据电场的对称性分析电场强度的关系，电场线越密，场强越大若两电荷是异种电荷，根据顺着电场线方向降低，分析电势的高低；在两电荷的连线上，O点场强最小，在连线的中垂线上O点的场强最大5两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关K，电源即给电容器充电 （ ）A. 保持K接通，增加两极板间距，则两极板间的电场强度增大B. 保持K接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量减小C. 断开K，减小两极板间距，则两极板间的电压减小D. 断开K，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电压增大【答案】 C【解析】保持K接通，则两板间的电势差不变，d增大，由可知，两极板间的电场强度减小，A错误；保持K接通，两板间的电势差不变，插入介质后，由可知电容增大，由可知，极板上的电量增大，B错误；断开K，两板上所带电量不变，d减小，由可知电容增大，由可知U减小，C正确；断开K，两板上所带电量不变，插入介质后，由可知电容增大，由可知U减小，D错误；选C.【点睛】电容器与电源相连，两极板间的电势差不变，通电后断开，则两极板上的电量不变； 由平行板电容器电容，根据某些量的变化可知电容的变化，由可知电压或电量的变化.6真空中一点电荷形成的电场中的部分电场线如图所示，分别标记为1、2、3、4、5，且1、5和2、4分别关于3对称。以电场线3上的某点为圆心画一个圆，圆与各电场线的交点分别为a、b、c、d、e，则下列说法中正确的是 （ ）A. 电场强度EadC. 将一正电荷由a点移到d点，电场力做正功D. 将一负电荷由b点移到e点，电势能增大【答案】 D【解析】任意延长两条线，交与一点，该点就是点电荷的位置，以交点为圆心，做过C点 的圆，如图，则该圆上的各点的电势相等，场强的大小也相等a比c离点电荷近，所以：EaEc，故A错误；bd两点是对称的，所以：势b=d，故B错误；a比d离点电荷近，所以d点的电势比a的高，将一正电荷由a点移到d点，电场力做负功，故C错误，e比b离点电荷近，所以b点的电势比e点高，将一负电荷由b点移到e点，电场力做负功，电势能增大，故D正确故选D.7一段均匀带电的半圆形细线在其圆心O处产生的场强为E，把细线分成等长的圆弧、，则圆弧在圆心O处产生的场强为 （ ）A. E B. C. D. 【答案】 D【解析】如图所示，B、C两点把半圆环等分为三段设每段在O点产生的电场强度大小为E，E相等，AB段和CD段在O处产生的场强夹角为120，它们的合场强大小为E，则O点的合场强：E=2E，则：E=，故圆弧BC在圆心O处产生的场强为故选D.8如图所示，在电场强度大小为E0的水平匀强电场中，a、b两点电荷分别固定在光滑水平面上，两者之间的距离为l当a、b的电量均为+Q时，水平面内与两点电荷距离均为l的O点处有一电量为+q的点电荷恰好处于平衡状态如果仅让点电荷a带负电，电量大小不变，其他条件都不变，则O点处电荷的受力变为 （ ）A. B. C. D. 【答案】 D【解析】开始时，对放在O点的点电荷由平衡知识可知： ；当让点电荷a带负电时，则a、b对O点点电荷的库仑力竖直向上在，则O点处电荷的受力变为，故选D.9水平面内有一等边三角形ABC，O点为三角形的几何中心，D点为O点正上方一点，O点到A、B、C、D四点的距离均为L。现将三个电荷量均为Q的正点电荷分别固定在A、B、C三处，已知静电常量为k,则D点的场强大小为 （ ）A. B. C. D. 【答案】 D10如图所示，水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，一带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，由此可知 （ ）A. 从B到C，小球的机械能减小B. 从B到C，小球的电势能减小C. 从A到B与从B到C小球的运动时间一定相等D. 从A到B与从B到C小球的速度变化量相同【答案】 A【解析】进入电场前，小球受重力；进入电场后，小球受重力、和竖直方向的电场力；所以小球水平方向做匀速直线运动。由题意得小球竖直方向先加速(A到B)后减速到零(B到C)。AB：B到C小球竖直方向做减速运动，所以电场力向上；B到C，电场力对小球做负功，小球的电势能增加，机械能减小。故A项正确，B项错误。C：A到B与B到C水平方向以及竖直方向的位移关系均未知，则从A到B与从B到C小球的运动时间关系不确定。故C项错误。D：从A到B与从B到C小球水平方向速度不变，竖直方向速度变化相反。故D项错误。点睛：将曲线运动分解成简单的直线运动是常用的解题方法。11如图所示，空间有两个等量的异种点电荷M、N固定在水平面上，虚线POQ为MN连线的中垂线，a、b为关于POQ对称的两点，且aPb在一条直线上，一负的试探电荷在电场力的作用下从P点运动到Q点，其轨迹为图中的实线，轨迹与MN连线的交点为A。则下列叙述正确的是 （ ）A. 电势B. 电势C. 电场强度D. 电场强度【答案】 A【解析】N点的点电荷对负试探电荷是排斥的，所以N点放的是负点电荷，M点放置的是正点电荷，等量异种点电荷电场线如图所示，根据沿电场线方向电势降低以及电场线越密电场强度越大可知， ，A正确12如图所示为示波管内的聚焦电场，图中实线为电场线,虚线为等势线，a，b，c为静电场中的三点，b，c在同一条直线的电场线上，则下列说法正确的是 （ ）A. a，b,c三点中，c点电势最高B. a,b,c三点中，a点场强最大C. 正电荷在b点的电势能大于在c点的电势能D. 负电荷在b点由静止释放，仅在电场的作用下能沿直线由b点运动到c【答案】 C【点睛】沿着电场线方向，电势降低，电场线的疏密程度反映场强的大小，电势能由求出。13如图所示，在一条直线上有两个相距0.4 m的点电荷A、B，A带电Q，B带电9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为 （ ）A. 正，B的右边0.4 m处 B. 正，B的左边0.2 m处C. 负，A的左边0.2 m处 D. 负，A的右边0.2 m处【答案】 C【解析】AB：若C带正电若C放在A左边，B所受库仑力均向左，B不可能平衡。则不可能；若C放在AB连线上，C受力均向右，C不可能平衡。则不可能；若C放在B的右边，A的电荷量小于B且AC距离大于BC距离，据可得A对C的力小于B对C的力，C不可能平衡。则不可能。综上，AB两项均不正确。CD：若C带负电若C放在B的右边，A受力均向右，A不可能平衡。则不可能；若C放在AB连线上，C受力均向左，C不可能平衡。则不可能；若C放在A左边，设AC间距为x，AB间距为r，则要使三者均平衡，对C分析可得： ，解得： 综上C项正确，D项错误。点睛：三个点电荷的自平衡可总结为：两同夹异(从力的方向角度分析)，两大夹小(从力的大小角度分析)。14一带电粒子在电场中仅受静电力作用，做初速度为零的直线运动取该直线为x轴，起始点O为坐标原点，其电势能Ep与位移x的关系如图所示下列图象中合理的是 （ ）A. B. C. D. 【答案】 D【解析】粒子仅受电场力作用，做初速度为零的加速直线运动，电场力做功等于电势能的减小量，故： ，即图象上某点的切线的斜率表示电场力；A、 图象上某点的切线的斜率表示电场力，故电场力逐渐减小，根据，故电场强度也逐渐减小，A错误；B、根据动能定理，有： ，故图线上某点切线的斜率表示电场力；由于电场力逐渐减小，与B图矛盾，B错误；C、按照C图，速度随着位移均匀增加，根据公式，匀变速直线运动的图象是直线，题图图象是直线；相同位移速度增加量相等，又是加速运动，故增加相等的速度需要的时间逐渐减小，故加速度逐渐增加；而电场力减小导致加速度减小；故矛盾，C错误；D、粒子做加速度减小的加速运动，D正确；故选D。视频15如图所示，一平行板电容器与电源连接，开关S先接通，过一会再断开，在电容器中间的M点固定一一个正点电荷，用C表示电容器的电容；用E表示两板间的电场强度； 表示M点的电势；Ep表示点电荷的电势能。将B板向上移一小段距离x，则下列图像关系正确的是 （ ）A. A B. B C. C D. D【答案】 C16x轴上固定两个点电荷、，其在x轴上产生的电势随x变化的关系如图像所示，M、N、P是x轴上的三点，N为图像的最低点，且MN=NP，下列说法正确的是 （ ）A. M点的电场强度为零B. N点的电场强度为零C. M、N之间的电场方向沿x轴的负方向D. 将一个带正电的试探电荷从M点沿x轴移到P点，静电力先做负功后做正功【答案】 B【解析】A.x图线的切线斜率表示电场强度的大小，可知N处场强为零，M处的场强不为零，故A错误，B正确；C. M点的电势为零，N电势小于零，因沿电场线方向电势降低，故在MN间电场方向由M指向N，沿x轴正方向，故C错误；D. 从M点沿x轴移到P点，电势先降低后升高，正电荷电势能先减小后增大，故静电力先做正功后做负功，故D错误。故选：B。点睛：-x图线的切线斜率表示电场强度的大小，在-x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向，根据沿电场线方向电势降低，由电势能的变化判断做功。17如图所示，真空中A、B两个点电荷的电荷量分别为+Q和-q，放在光滑绝缘水平面上，A、B之间用绝缘轻弹簧连接，当系统静止时弹簧的压缩量为，下列过程都在弹性限度内，则下列说法正确的是 （ ）A. 仅将+Q变成-Q，平衡时弹簧伸长量等于B. 仅将+Q变成-Q，平衡时弹簧伸长量大于C. 仅将+Q变成+2Q，平衡时弹簧压缩量等于2D. 仅将+Q变成+2Q，平衡时弹簧压缩量大于2【答案】 D【解析】设弹簧的劲度系数为K，原长为x.当系统平衡时,弹簧的伸长量为x0，则有： AB. 保持q不变,将Q变为Q,平衡时有： ，由于x+x1x-x0，则x10)的固定点电荷。已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量) （ ）A. B. C. D. 【答案】 B【解析】因为圆盘上电荷分布均匀，并且形状规则，故可圆盘可等效看做为电荷集中在c点，带电量为Q的点电荷，q在b点产生的电场强度大小为，Q在b点产生的电场强度大小为，因为b点电场强度为零，所以，解得，Q带正电，q在d处此时的电场强度大小为，方向向右；Q在d处产生的电场强度大小为，方向向右，故d点的合场强为，B正确22如图所示，虚线A、B、C为某电场中的三条等势线，其电势分别为3 V、5 V、7 V，实线为带电粒子在电场中运动时的轨迹，P、Q为轨迹与等势线A、C的交点，带电粒子只受电场力的作用，则下列说法不正确的是 （ ）A. 粒子可能带正电B. 粒子在P点的动能大于在Q点动能C. 粒子在P点电势能小于粒子在Q点电势能D. 粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度【答案】 A【解析】A因电场线与等势面相互垂直,且由高电势指向低电势,故电场线如图所示,由粒子运动的轨迹弯曲的方向可知粒子受力沿电场线的方向,故粒子带正电;故A错误;BC、若粒子从P到Q,则电场力做负功,粒子动能减小,电势能增加，故P点动能大于Q点动能，P点电势能小于Q点电势能，故B对，C对；D、因Q点处的等势面密集,故Q点的电场强度大,故电荷在Q点受到的电场力大于P点受到的电场力,故D对；本题不正确的是：A综上所述本题答案是：A23在某匀强电场中有M、N、P三点，在以它们为顶点的三角形中，M30、P90，直角边NP的长度为4 cm。已知电场方向与三角形所在平面平行，M、N和P点的电势分别为3 V、15 V和12 V。则电场强度的大小为 （ ）A. B. C. D. 【答案】 A综上所述本题答案是：A24如图所示，P、Q是两个电荷量相等的异种点电荷，在其电场中有a、b、c三点在一条直线上，平行于P、Q的连线，b在P、Q连线的中垂线上，abbc，下列说法正确的是 （ ）A. 电势：abcB. 电势：acbC. 电场强度：EaEbEcD. 电场强度：EbEaEc【答案】 A【解析】根据等量异种点电荷电场线的分布特点知，a、c两点对称，场强大小相等，由a、c两点处的电场线分布比b点处的密，故a、c两点处的场强大于b点处的场强，沿着电场线方向电势逐渐降低，故A正确；综上所述本题答案是：A25将两个质量均为m的小球a、b用绝缘细线相连，竖直悬挂于O点，其中球a带正电、电荷量为q，球b不带电，现加一电场强度方向平行竖直平面的匀强电场(没画出)，使整个装置处于平衡状态，且绷紧的绝缘细线Oa与竖直方向的夹角为30，如图所示，则所加匀强电场的电场强度大小可能为 （ ）A. B. C. D. 【答案】 B【解析】取小球a、b整体作为研究对象，则受重力2mg、悬线拉力FT和电场力F作用处于平衡，此三力满足如图所示的三角形关系，由图知F的最小值为，由，知 ，故B对综上所述所述本题答案是：B26一对正、负电子可形成一种寿命比较短的称为“电子偶素”的新粒子。电子偶素中的正电子与负电子都以速率v绕它们连线的中点做圆周运动。假定玻尔关于氢原子的理论可用于电子偶素，电子的质量m、速率v和正、负电子间的距离r的乘积也满足量子化条件，即，式中n称为量子数，可取整数值1、2、3、，h为普朗克常量。已知静电力常量为k，电子质量为m、电荷量为e，当它们之间的距离为r时，电子偶素的电势能，则关于电子偶素处在基态时的能量，下列说法中正确的是 （ ）A. B. C. D. 【答案】 C【解析】试题分析：由正负电子的库仑力提供向心力，从而求出电子的动能；由题意可知，系统的电势能，及电子的动能，可求得n=1时，“电子偶素”的能量设n=1时电子运转轨道半径为，此时正负电子间库仑力，此库仑作为向心力，由题中量子化理论可知，n=1时，联立上式可得，由题意可知，系统的电势能，每个电子动能，系统的能量，联立可得，C正确27在某一静电场中建立x轴，其电势随坐标x变化的图线如图所示。若将一带负电的粒子（重力不计）从坐标原点O处由静止释放，电场中P、Q两点位于x轴上，其横坐标分别为lcm、4cm。则下列说法正确的是 （ ）A. 粒子经过P点与Q点时，动能相等B. 粒子经过P、Q两点时，加速度大小之比1：1C. 粒子经过P、Q两点时，电场力功率之比1：1D. 粒子恰能运动到离原点12cm处【答案】 A【解析】A、由图可知，横坐标为1cm和4cm的P、Q两点电势相等，粒子经过P点到Q点的过程中，电场力做功为零，动能相等，A正确；B、x图象的斜率大小等于场强E.，则知P点的场强为Q点的场强的二倍，电场力为二倍，加速度之比为2:1，B错误；C、根据功率P=Fv，功率之比为2:1，C错误；D、根据顺着电场线方向电势降低可知，02cm内，电场线沿x轴负方向，粒子所受的电场力方向沿x轴正方向做加速运动；在26cm内电场线沿x轴正方向，粒子所受的电场力方向沿x负方向做减速运动，6cm处粒子的速度为零；然后粒子向左先做加速运动后做减速运动。即在06cm间做往复运动。故D错误。故选：A。28如图所示，两根等长带电棒放置在第一、二象限，其端点在两坐标轴上，棒与坐标轴围成等腰直角三角形两棒带电量相等，且电荷均匀分布，此时O点电场强度大小为2E撤去其中一根带电棒后，O点的电场强度大小变为 （ ）A. B. C. E D. 【答案】 D【解析】两根等长带电棒等效成两个正点电荷如图：设每一根带电棒产生的场强为E1，两正点电荷在O点产生的场强的小为2E=E1，故撤走一根带电棒后,在O点产生的场强为E1= ，故选：D。点睛：先把带电棒等效成点电荷，利用点电荷产生的场强进行矢量求解解可。29如图所示，在光滑绝缘的水平面上固定两个等量负点电荷A和B，O点为AB连线的中点，C、D为AB连线上关于O点对称的两个点，且COODL.一带正电的可视为点电荷的小球以初速度v0从C点运动到D点设O点的电势00，取C点为坐标原点，向右为x轴的正方向，下列关于小球的电势能Ep、小球的动能Ek、电势、电场强度E随小球运动的位移x变化的图象，可能正确的是 （ ）A. A B. B C. C D. D【答案】 B【解析】AC、从C点到D点，电场线方向先向左后向右，则电势先升高后降低，则小球的电势能先增大后减小，小球在C、D两点处的电势能相同，故A、C错误；B、由于小球的电势能先增大后减小，在C、D两点处的电势能相同，由能量守恒定律得知，动能先减小后增大，在C、D两点处的动能相同，故B正确；D、设ACBDr，点电荷A和B的电荷量大小为Q，则当位移为x时，由数学知识得知E与x是非线性关系，图象是曲线，故D错误。故选：B。30如图所示，在真空中电荷量相等的离子P1、P2分别以相同初速度从O点沿垂直于电场强度的方向射入匀强电场，粒子只在电场力的作用下发生偏转，P1打在极板B上的C点，P2打在极板B上的D点G点在O点的正下方，已知GCCD，则离子P1、P2的质量之比为 （ ）A. 11 B. 12 C. 13 D. 14【答案】 D【解析】设离子的初速度为v0，电荷量为q，质量为m，加速度为a，运动的时间为t，则加速度a，离子运动的时间，由于GCCD，所以飞行的时间之比t1t212，离子的偏转量，因为P1带电荷量与P2的带电荷量相同，可得P1、P2的质量之比m1m2为14，D正确，ABC错误故选：D。31如图所示在光滑、绝缘的水平面上，沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C（可视为质点）.若它们恰能处于平衡状态.那么这三个小球所带的电荷量及电性的关系，下面的情况可能的是 （ ）A. 3、-2、6B. -9、4、-36C. -3、2、8D. 4、9、36【答案】 B【解析】题中要求三个小球均能处于平衡状态，则要使A平衡，BC所带电性相反（BC对A的力方向必须相反）；同理，则要使C平衡，AB所带电性相反；综上，电荷电性需满足“两同夹异”，排除CDA：若A选项正确：对小球B受力分析，则 ，代入数据得： 对小球A受力分析，则，代入数据得： 两式相互矛盾，故A错误B：若B选项正确：对小球B受力分析，则 ，代入数据得： 对小球A受力分析，则，代入数据得： 两式一致，故B正确。点睛：三个电荷的自平衡问题，从力的方向角度满足“两同夹异”，从力的大小角度满足“两大夹小”。32在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势在x轴上分布如图所示。下列说法正确的是 （ ）A. x1处的电场强度为零B. q1、q2一定为异种电荷C. 负电荷从x1移到x2，电势能增大D. 负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大【答案】 B33如图所示，A、B是两个带异号电荷的小球，其质量分别为m1和m2，所带电荷量分别为+q1和q2，A用绝缘细线L1悬挂于O点，A、B间用绝缘细线L2相连整个装置处于水平方向的匀强电场中，平衡时L1向左偏离竖直方向，L2向右偏离竖直方向，则可以判定 （ ）A. m1=m2 B. m1m2 C. q1q2 D. q1q2【答案】 C【解析】试题分析：把两小球看成整体分析，两球之间的库仑力为内力，整体上受到重力向左的电场力和向右的电场力、的拉力，根据平衡条件判断两电场力的大小，从而可知电荷量的大小两球整体分析，如图所示，根据平衡条件可知， ，即，而两球的质量无法比较其大小，故C正确34如图所示，某一空间存在正交的匀强电场和匀强磁场共存的场区，三个速度不同的质子沿垂直电场线和磁感线方向从同一点射入场区，其轨迹为图中、三条虚线设三个质子沿轨迹、进入场区时速度大小分别为v1、v2、v3，射出场区时