备战2021新高考物理-基础专题-静电场(二)(含解析)

/备战2021新高考物理-基础专题-静电场（二）一、单选题1.如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示．则（

）

A.

a一定带正电，b一定带负电

B.

a的速度将减小，b的速度将增加

C.

a的加速度将减小，b的加速度将增加

D.

两个粒子的电势能一个增加一个减小2.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心初产生的电场．如图所示，在半球面AB上均匀分布正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM=ON=2R．已知M点的场强大小为E，则N点的场强大小为（

）A.

﹣E

B.

C.

﹣E

D.

+E3.如图所示，平行板电容器的两个极板为A、B，B板接地，A板带有电荷量+Q，B板带有电荷量﹣Q，板间电场中有一个固定的点P，以下说法正确的是（

）A.

若将B板固定，A板下移时，P点的电场强度不变，P点的电势降低

B.

若将B板固定，A板下移时，P点的电场强度增大，P点的电势升高

C.

若将A板固定，B板上移时，P点的电场强度不变，P点的电势降低

D.

如果A板固定，B板上移时，P点的电场强度增大，P点的电势升高4.如图所示，一个带电粒子从粒子源飘入(初速度很小，可忽略不计)电压为U1的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中线射入，A、B板长为L，相距为d，电压为U2．则带电粒子能从A、B板间飞出应该满足的条件是(

)A.

B.

C.

D.

5.一带负电的微粒只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能随位移x变化的关系如图所示，其中0~x1段是曲线，x1~x2段是平行于x轴的直线，x2~x3段是倾斜直线，则下列说法正确的是（

）A.

0~x1段电势逐渐升高

B.

0~x1段微粒的加速度逐渐减小

C.

x2~x3段电场强度减小

D.

x2处的电势比x3处的电势高6.两块大小、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S，电源即给电容器充电（）A.

保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小

B.

保持S接通，减小两极板的正对面积，则极板上的电荷量增大

C.

充电后断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差增大

D.

充电后断开S，减小两极板的正对面积，则两极板间的电势差增大7.如图所示，一个绝缘圆环，当它的均匀带电且电荷量为+q时，圆心O处的电场强度大小为E，现使半圆ABC均匀带电+2q，而另一半圆ADC均匀带电–2q，则圆心O处电场强度的大小和方向为（

）A.

2E，方向由O指向D

B.

4E，方向由O指向D

C.

2E，方向由O指向B

D.

08.将一正点电荷从无穷远处移向M点，电场力做功为7.0×10﹣9J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功6.0×10﹣9J，设无穷远处电势为零，则M，N两点的电势φM，φN有下列关系（

）A.

φM＜φN＜0

B.

φN＜φM＜0

C.

φM＞φN＞0

D.

φN＞φM＞09.真空中，两个相距L的固定点电荷P、Q所带的电荷量的绝对值分别为和，在它们共同形成的电场中，有一条电场线如图中实线所示，实线上的箭头表示电场线的方向，电场线上标出了M、N两点，其中过N点的切线与P、Q连线平行，且，则（

）A.

P带负电，Q带正电

B.

点电荷P、Q所带电荷量的关系为

C.

在M点由静止释放一带正电的检验电荷，该电荷仅在电场力的作用下有可能沿电场线运动到N点

D.

带负电的检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能10.空间有一匀强电场，在电场中建立如图所示的直角坐标系O-xyz，M、N、P为电场中的三个点，M点的坐标为（0，a，0），，N点的坐标为（a，0，0），P点的坐标为（a，，），已知电场方向平行直线MN，M点电势为0，N点电势为1V，则P点的电势为（

）

A.

B.

C.

D.

二、多选题11.如图所示，图中MN是由负点电荷产生的电场中的一条电场线．一带电粒子+q飞入电场后，只在电场力作用下沿图中虚线运动，a、b是该曲线上的两点，则下列说法正确是（

）

a点的电场强度小于b点的电场强度

B.

a点的电势低于b点的电势

C.

粒子在a点的动能小于在b点的动能

D.

粒子在a点的电势能小于在b点的电势能12.汤姆孙利用真空玻璃管测得了电子的电量与质量的比值，叫电子的比荷。大致测量方法是：①在同一区域中加上相互垂直的匀强电场和匀强磁场，控制场强和磁感应强度，让加速后的电子从O’位置进入该区域后做直线运动，打到荧光屏上O点；②撤去电场，电子束将打在荧光屏上P点。简化情形如图所示，为得到比荷（

）A.

需要直接测量电子进入O’位置时的速度v

B.

需要直接测出OP的距离，并根据仪器参数得到OO’的距离

C.

需要记录匀强电场的场强和匀强磁场的磁感应强度

D.

若撤去电场后玻璃管中漏入少量空气，电子运动会受到一定阻碍，比荷的测量值会偏大13.下列物理量中哪些与检验电荷无关？（

）A.

电场强度E

B.

电势U

C.

电势能ε

D.

电场力F14.用比值法定义物理量是物理学中一种常用方法,以下物理量表达式中属于比值法定义的是（

）A.

B.

C.

D.

15.如图所示，矩形ABCD位于匀强电场中,且与匀强电场方向平行．已知AB=2BC=4m，A、B、D的电势分别为6V、2V、4V．初动能为24eV、电荷量大小为4e的带电粒子从A沿着AC方向射入电场，恰好经过B，不计粒子的重力，下列说法正确的是(

)

该粒子一定带负电

该粒子到达B点时的动能为40eV

C.

该匀强电场的电场强度大小为V/m

D.

该粒子到达B点时的电势能为8eV16.某带电粒子仅在电场力作用下由A点运动到B点，电场线、粒子在A点的初速度及运动轨迹如图所示，可以判定（

）

A点的电势高于B点的电势

粒子在A点的动能小于它在B点的动能

C.

粒子在A点的电势能小于它在B点的电势能

D.

粒子在A点的加速度大于它在B点的加速度17.如图，C为中间插有电介质的电容器，b极板与静电计金属球连接，a极板与静电计金属外壳都接地。开始时静电计指针张角为零，在b板带电后，静电计指针张开了一定角度。以下操作能使静电计指针张角变大的是（

）A.

将b板也接地

B.

b板不动、将a板向右平移

C.

将a板向上移动一小段距离

D.

取出a、b两极板间的电介质18.如图所示，A、B是电场中两点，下列说法正确的是（

）

A点的场强比B点的场强大

一个正电荷在A点的电势能比B点的电势能大

C.

一个负电荷从A点移到B点，电场力做正功

D.

A点的电势比B点的电势高19.如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图。电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小，下列关于该仪器的说法正确的是（

）A.

该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电液体

B.

芯柱外套的绝缘层越厚，该电容器的电容越大

C.

如果指示器显示出电容增大，则说明容器中液面升高

D.

如果指示器显示出电容减小，则说明容器中液面升高20.如图所示，长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为+q、质量为m的小球，以初速度v0从斜面底端A点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端B点时，速度仍为v0，则（

）A.

A，B两点间的电压一定等于

B.

小球在B点的电势能一定大于在A点的电势能

C.

若电场是匀强电场，则该电场的电场强度的最大值一定为

D.

如果该电场由斜面中点正上方某处的点电荷产生，则该点电荷必为负电荷三、实验探究题21.如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连．（1）使电容器带电后与电源断开①上移左极板，可观察到静电计指针偏转角________(选填“变大”“变小”或“不变”);②将极板间距离减小时，可观察到静电计指针偏转角________(选填“变大”“变小”或“不变”)；③两板间插入一块玻璃，可观察到静电计指针偏转角________(选填“变大”“变小”或“不变”)．（2）下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有（______）A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况

B.使用静电计的目的是测量电容器电荷量的变化情况

C.静电计可以用电压表替代

D.静电计可以用电流表替代四、综合题22.如图所示，一固定在竖直平面内的光滑绝缘半圆形轨道ABC，其半径为R=0.4m．轨道在C处与水平绝缘板相切．在绝缘板上距C点2m的D点静置一质量m=20g的小物块（可看作质点），小物块带正电，电量为q=1C，今在空间加一水平向左的匀强电场，场强方向与导轨共面，发现小物块恰能通过轨道最高点A．取g=10m/s2，求：（1）匀强电场的电场强度E；（2）小物块的落点到C点的距离x．23.如图甲所示，真空中的电极被连续不断均匀地发出电子（设电子的初速度为零），经加速电场加速，由小孔穿出，沿两个彼此绝缘且靠近的水平金属板、间的中线射入偏转电场，、两板距离为、、板长为，两板间加周期性变化的电场，如图乙所示，周期为，加速电压为，其中为电子质量、为电子电量，为、板长，为偏转电场的周期，不计电子的重力，不计电子间的相互作用力，且所有电子都能离开偏转电场，求：（1）电子从加速电场飞出后的水平速度大小？（2）时刻射入偏转电场的电子离开偏转电场时距、间中线的距离；（3）在足够长的时间内从中线上方离开偏转电场的电子占离开偏转电场电子总数的百分比。

答案一、单选题1.【答案】C【分析】粒子在电场力作用下做曲线运动，电场力指向轨迹的凹侧，电从图中轨道变化来看电场力都做正功，动能都增大，电势能都减少．场线的方向不知，所以粒子带电性质不定；所以ABD错误，电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小，所以a受力减小，加速度减小，b受力增大，加速度增大，所以C正确。

【点评】中等难度。分析带电粒子在电场中运动轨迹问题时，应明确：(1)做曲线运动的粒子所受合外力方向指向曲线凹侧。(2)速度方向沿轨迹的切线方向．根据电场线的分布情况，由牛顿第二定律判断出粒子加速度，速度的变化情况．：根据功能关系或能量的转化与守恒定律求出粒子的能量变化情况。2.【答案】A【解答】解：若将带电量为2q的球面的球心放在O处，均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场．则在M、N点所产生的电场为E==，由题知当半球面如图所示产生的场强为E′，则N点的场强为E′=﹣E，故选：A．【分析】均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场，假设将带电量为2q的球面放在O处在M、N点所产生的电场和半球面在M点的场强对比求解．3.【答案】C【解答】由题可知，电容器两极板所带电荷量不变，正对面积不变，A板下移时，根据、和可推出可知，P点的电场强度E不变。P点与下板的距离不变，根据公式U=Ed，P点与下极板的电势差不变，则P点的电势不变，故AB错误。B板上移时，同理得知，P点的电场强度不变，根据公式U=Ed，P点与下极板的电势差减小，而P点的电势高于下极板的电势，下极板的电势为零，所以P点的电势降低，故C正确，D错误。【分析】充电完成的电容器场强不随距离的改变而改变，故而pb间电势差与pb间距成正比，故而电势差减小，b点电势不变，p点电势降低。4.【答案】C【解答】带电粒子在电场中被加速，则有（1）带电粒子在偏转电场中做类平抛运动，可看成匀速直线运动与匀加速直线运动的两分运动．匀速直线运动：由运动学公式得

L=vt

（2）匀加速直线运动：设位移为x，则有（3）要使带电粒子能飞出电场，则有（4）由（1）-（4）可得：故答案为：C．

【分析】粒子在水平方向沿匀速直线运动，在竖直方向上受电场力的方向而做加速运动，竖直方向的偏移量，利用牛顿第二定律和匀变速直线运动公式求解即可。5.【答案】B【解答】A．电势能，由于粒子带负电，0~x1段电势能变大，所以电势变小，A不符合题意B．根据电场力做功与电势能关系：，图像斜率代表场强大小，0~x1段图像斜率变小，场强变小，受力减小，加速度逐渐变小，B符合题意C．x2~x3段斜率为0，场强为零，C不符合题意D．x2到x3，电势能减小，粒子带负电，所以电势增大，D不符合题意故答案为：B

【分析】利用电势能的变化结合电性可以判别电势的变化和比较电势的大小；利用斜率可以判别场强的大小变化及加速度大小变化。6.【答案】D解答：A、保持S接通，则两板间的电势差不变，因d减小，由可知，两极板间的电场的电场场强增大，故A错误；B、保持S接通，两板间的电势差不变，在减小正对面积，则电容减小，则由Q=UC可知极板上的电量减小，故B错误；C、断开S，两板上所带电量不变，减小距离d，电容增大，但根据可知电场强度保持不变；故C错误；D、断开S，减小正对面积，则电容减小，电量不变，U增大；故D正确；故选：D．分析：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，则由Q=UC可知电压或电量的变化，由可求得电场强度的变化．7.【答案】A【解答】当圆环的均匀带电，电荷量为+q时，圆心O处的电场强度大小为E，当半圆ABC的带电荷量为+2q，由如图所示的矢量合成可得，在圆心处的电场强度大小为，方向由B到D；当另一半圆ADC均匀带电−2q，同理，在圆心处的电场强度大小为，方向由O到D；根据矢量的合成法则，圆心O处的电强度的大小为，方向由O到D，选项A正确，BCD错误。【分析】依然每四分之一圆弧在中心场强为E，AB,CD在中心和场强为2E,BC,AD在中心和场强为2E，则总场强为2E的根号二倍，方向竖直向下8.【答案】A【解答】解：正电荷从无穷处移向电场中M点，电场力做功为7.0×10﹣9J，电荷的电势能减小，则M点的电势小于无穷远的电势，即φM＜0．等量的负电荷从电场中N点移向无穷远处，电场力做功为6.0×10﹣9J，电势能减小，则N点的电势小于无穷远的电势，即φN＜0．由于两电荷电量相等，M点移向无穷远处电场力做功较大，M点与无穷远间的电势差较大，则M点的电势低于N点的电势，即得到φM＜φN＜0．故选：A．【分析】根据电场力做功与电荷电势能变化的关系，由电场力做功情况分析电荷电势能的变化，判断电势高低，从而即可求解．9.【答案】B【解答】A．根据电场线的指向可知带正电，带负电，A不符合题意；B．根据电场线可知点场强水平向右，根据场强的叠加法则可知在点场强关系为根据可知B符合题意；C．在M点由静止释放一带正电的检验电荷，假设该电荷能够沿电场线做曲线运动，电场力的方向时刻为电场线的切线方向，不能够提供曲线运动的向心力，因此不能沿电场线运动，C不符合题意；D．沿电场线方向电势降低，所以检验电荷带负电，根据可知D不符合题意。故答案为：B。

【分析】利用电场线方向可以判别场源电荷的电性；利用场强的叠加可以判别场强的大小；利用运动方向及电场力方向可以判别粒子的运的轨迹；利用电势大小结合电性可以比较电势能的大小。10.【答案】D【分析】根据题意已知电场方向平行于直线MN，点M的电势为0，点N的电势为1V，故

①

将电场强度沿着-x方向和+y方向正交分解，设合场强为E，则-x和+y方向的分量分别为：

②

设P在x0y平面上的投影为P′点，投影点的坐标为：（a，0.5a,0）则

（由①②式得）

又因N点电势为1V，则P′点势为0.75V即P点电势为0.75V则A

BC

错误，D正确。

【点评】本题运用正交分解法，将电场沿着坐标轴方向正交分解，从而利用U=Ed列示求解。二、多选题11.【答案】B,D【解答】解：A、B、由于该粒子只受电场力作用且做曲线运动物体外力指向轨迹内侧，故该带正电的粒子所受电场力向左，因此电场线由N指向M，所以场源电荷在左侧，根据负电荷周围电场分布特点可知：a点的电场强度大于b点的电场强度，a点的电势低于b点的电势，故A错误，B正确；C、D、粒子从a运动到b的过程中，电场力做负功，电势能增加，动能减小，故C错误，D正确．故选：BD．【分析】解答本题的突破口是根据粒子的运动轨迹确定其所受电场力方向，从而确定电场线MN的方向以及负点电荷的位置，然后根据负点电荷周围电场分布情况，进一步解答．12.【答案】B,C,D【解答】当电子匀速穿过电磁场时，有：Eq=Bqv，解得：，再根据电子在磁场中做圆周运动规律，测出OP以及OO′的距离，即可明确电子转动半径，再根据洛伦兹力充当向心力即可求出比荷，所以不需要测量速度；但需要记录匀强电场的场强和匀强磁场的磁感应强度以及直接测出OP的距离，并根据仪器参数得到OO′的距离，A不符合题意，BC符合题意；若撤去电场后玻璃管中漏入少量空气，电子运动会受到一定的阻碍，电子的速度减小，对应的半径减小，根据，可知：，则说明比荷的测量值会偏大，D符合题意。所以BCD符合题意，A不符合题意。故答案为：BCD【分析】利用洛伦兹力提供向心力，可以知道要求比荷要知道速度，磁感应强度和半径，利用几何知识可以求出半径，利用场强和磁感应强度就可以求出速度，求出比荷大小就可以利用速度和半径大小判断比荷的变化。13.【答案】A,B【解答】解：电场强度E=和电势

φ=分别从力和能量的角度来描述电场的，均是采用比值定义法定义的，它们的大小均与电量无关，由电场本身决定的，与检验电荷无关，而电势能EP和电场力F均与电荷有关，故CD错误，AB正确．故选：AB．【分析】本题考查了对电场中几个概念的理解情况，物理中有很多物理量是采用比值法定义的，要正确理解比值定义法的含义．14.【答案】A,C,D【解答】电场中两端的电势差与移动的电荷和电场力所做的功无关，所以是比值定义法，A符合题意；两端间电势差不变时，d变化，电场强度也变化．所以不是电场强度的定义式，B不符合题意；电场中某一点的电势与放入电场中的电荷无关，电荷量变大，电势能也变大，电势不变，所以为比值法定义式，C符合题意；电容器的电容有本身性质决定，与所带的电量和两端间的电势差无关，所以比值法定义式，D符合题意。所以ACD符合题意，B不符合题意。故答案为：ACD【分析】利用比值定义法定义得来的公式不能用来讨论该物理量的决定因素，只能用来求解该物理量。15.【答案】A,C【解答】AC．取AB中点为O，则O点的电势为：所以连接OD则为等势面，因为电场强度与等势面垂直且由高电势指向低电势，所以场强垂直OD斜向上，由物体做曲线运动的条件可可知电场力斜向下，故粒子带负电；又由题设条件可知设A点到OD的距离为d：所以电场强度为：所以A正确；C正确.BD．粒子从A到B由动能定理可知：代入数据得：故B错误，D错误.

【分析】利用电势的分布可以找出等势面，利用等势面可以判别电场强度的方向；利用粒子的运动轨迹可以判别电场力的方向及粒子的电性；利用动能定理可以求出末动能的大小；利用电势差和距离的关系可以求出场强的大小；利用电势能和动能之和保持不变可以求出电势能的大小。16.【答案】A,B【解答】解：A、沿电场线方向电势逐渐降低，A点的电势高于B点的电势，所以A正确；B、粒子受到的电场力指向曲线弯曲的内侧，所以受到的电场力的方向是沿电场线向上的，所以粒子从A到B的过程中，电场力做正功，电荷的电势能减小，动能增加，所以粒子在A点的动能小于它在B点的动能，粒子在A点的电势能大于它在B点的电势能，故B正确，C错误；D、由电场线可知，B点的电场线密，所以B点的电场强度大，粒子受的电场力大，加速度也就大，故D错误；故选：AB．【分析】电场线密的地方电场的强度大，电场线疏的地方电场的强度小．根据带电粒子轨迹的弯曲方向判断出电场力的方向，根据电场力做功正负，判断动能和电势能的变化；沿电场线的方向，电势降低．17.【答案】C,D【解答】将b板也接地，电容器带电量不变，两板间的电势差不变，则静电计指针张角不变，A不符合题意；b板不动、将a板向右平移，根据可知d变小时，C变大，Q不变时，根据C=Q/U，可知U减小，即静电计指针张角变小，B不符合题意；将a板向上移动一小段距离，根据可知S变小时，C变小，Q不变时，根据C=Q/U，可知U变大，即静电计指针张角变大，C符合题意；取出a、b两极板间的电介质，根据可知C变小，Q不变时，根据C=Q/U，可知U变大，即静电计指针张角变大，D符合题意；故答案为：CD.

【分析】静电计夹角显示电压大小，要使夹角变大，两板电荷量保持不变那么需要减小电容的大小。18.【答案】A,B,D【解答】解：A、电场线越密的地方电场强度越大，所以场强EA＞EB．故A正确；B、沿着电场线电势降低，所以电势φA＞φB；一个正电荷在A点的电势能比B点的电势能大．故B正确，D正确；C、一个负电荷从A点移到B点，电场力的方向与运动的方向相反，电场力做负功；故C错误；故选：ABD．【分析】电场强度的大小看电场线的疏密程度，电场线越密的地方电场强度越大；电势的高低看电场线的指向，沿着电场线电势一定降低．19.【答案】A,C【解答】由电容器的定义可知，该仪器中的芯柱和导电液体相当于电容器的两个极板，故A正确；绝缘层厚度越厚，则电容器的d越大，则电容越小，B错误；设芯柱的半径为r，芯柱外套的绝缘层厚度为d，则该装置的电容值为C=εrS/4πkd=εr·2πrh/4πkd∝h，C增大，液面升高，C正确D错误。

【分析】电容器的电极分布是芯柱和导电液；绝缘层越厚则电容越小；利用正对面积可以判别电容的大小。20.【答案】A,D【解答】解：A、根据动能定理得：﹣mgLsinθ+qUAB=mv02﹣m0v2=0，得到，UAB=，故A正确；B、小球从A运动到B的过程中，重力势能增加，电势能减小，则小球在B点的电势能一定小于小球在A点的电势能．故B错误．C、若电场力与重力、支持力的合力为零时，电场力有最小值，无最大值，小球做匀速直线运动，到达B点时小球速度仍为v0．小球的重力沿斜面向下的分力为mgsinθ一定，则当电场力沿斜面向上，大小为F=mgsinθ时，电场力最小，场强最小，又电场力F=Eq，则该电场的场强的最小值一定是．故C错误．D、粒子带正电，电场力要做正功，则受到向上的电场力，如果该电场由斜面中点正上方某处的点电荷产生，则该点电荷必为负电荷．故D正确．故选