高中物理精题：9静电场含解析.doc

【灵犀一指】12电荷在某点具有的电势能,等于把它从该点移动到零势能面位置时电场力所做的功.电势能是相对的,通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.3定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势,用 表示.在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功,电势是标量,只有大小,没有方向,但有正负. 【精题百萃】一、选择题1如图所示，一水平放置的平行板电容器充完电后一直与电源相连，带正电的极板接地，两极板间在P点固定一带正电的点电荷，若将负极板向下移动一小段距离稳定后（两板仍正对平行），则下列说法中正确的是 （ ）A. P点的电势升高 B. 两板间的场强不变 C. 点电荷的电势能降低 D. 两极板所带的电量不变2如图所示,在方向向下的匀强电场中,一个带负电的小球被绝缘细线拴住在竖直面内做圆周运动,则( ).A. 小球可能做匀速圆周运动B. 当小球运动到最高点时,线拉力一定最小C. 当小球运动到最高点时,电势能最大D. 小球在运动过程中,机械能一定不守恒3、如图所示，平行直线表示电场线，但未标方向，电量为+102C的粒子在电场中只受电场力作用，由M点移到N点，动能损失0.1J，若M点电势为10V，则（ ）A电场线方向从右向左B粒子的运动轨迹一定是轨迹1CN点的电势为0伏D此过程中粒子的电势能减小0.1J4【江西省赣州市十三县（市）十四校2017届高三上学期期中联考】如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场左端的中点P以相同的初速度沿水平方向垂直于电场方向进入电场，它们分别落在A、B、C三点，可以判断（ ）A小球A带正电，B不带电，C带负电B三个小球在电场中运动时间相等C三个小球到达极板时的动能EkAEkBaBaC5 【题号：3200003000】一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器（ ）A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变 6 【题号：3200003006】如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知（ ）A.点的电势比点高B.油滴在点的动能比它在点的大C.油滴在点的电势能比它在点的大D.油滴在点的加速度大小比它在点的小 7.如图有一接地的金属球A，其半径为R，有一点电荷的电量Q，到球心距离为r，该点电荷的电场在球心O处的场强等于 ( )A B. C. 0 D. 8（2016-2017学年北京市密云二中高二（上）期中）在物理学中常用比值法定义物理量下列不是用比值法定义的物理量的是（）A用E=定义电场强度B用C=定义电容器的电容C用C=定义电容器的电容D用I=定义电流强度9、电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是 ( )A铜丝编织的衣服不易被拉破，所以用铜丝编织B电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用C电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用D铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用 10、如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，且相邻等势面之间电势差相等，实线为一带正电的质点仅在电场力作用下依次通过a、b、c三个等势面区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点，据此可知 ( )A三个等势面中，a的电势最高；B带电质点在P点时的电势能较在Q点大；C带电质点在P点时的动能较在Q点大；D带电质点在P点时的加速度较在Q点大11（2015-2016学年北京四十七中高二（上）期中）四种电场的电场线如图所示一正电荷q仅在电场力作用下由M点向N点作加速运动且加速度越来越大则该电荷所在的电场是图中的（）ABCD 12、一带负电小球在从空中的a点运动到b点的过程中，受重力、空气阻力和电场力作用，重力对小球做功3.5 J，小球克服空气阻力做功0.5 J，电场力对小球做功1 J，则下列错误的选项是 ( ) A小球在a点的重力势能比在b点大3.5 J B小球在a点的机械能比在b点大0.5 J C小球在a点的电势能比在b点少l J D小球在a点的动能比在b点少4 J13.在图中，虚线表示电场中的等势面，相邻两等势面间的电势差相等，有一带正电的粒子在电场中运动，轨迹如图中实线所示。不计重力，粒子在 a 点时的动能为20 e V，运动到 b 点时，动能为 2 eV，取 c 点为零势能点，则粒子的电势能为6eV时，它的动能为 （ ）A. 16eV B. 14eV C. 6eV D. 4eV14（2016-2017学年北京市昌平区临川育人学校高二（上）期中）用电场线能很直观、很方便地比较电场中各点的强弱在图中，左边是等量异种点电荷形成电场的电场线，右边是场中的一些点：O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称则（）AB、C两点场强大小和方向都相同BA、D两点场强大小相等，方向相反CE、O、F三点比较，O的场强最弱DB、O、C三点比较，O点场强最弱15 一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性很好，内部有两个完全相同的弹性金属小球A和B，带电量分别为9Q和Q，两球从图示的位置由静止释放，那么两球再次经过图中的原静止位置时，A球的瞬时加速度为释放时的（ ）A16/9倍 B9/16倍C1倍 D3/20倍16如图所示的电场中，一个正电荷从C点分别沿直线移到A点和B点，在这两种过程中，均需克服电场力做功，且做功的数值相同，有可能满足这种做功情况的电场是： ( )在y方向的匀强电场 在负x方向的匀强电场 ；在第象限内有负点电荷；在第象限内有正点电荷A B C D17（2016-2017学年北京市昌平区临川育人学校高二（上）期中）如图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q，在x轴上C点有点电荷Q，且CO=OD，ADO=60下列判断正确的是（）AO点电场强度为零BD点电场强度为零C若将点电荷+q从O移向C，电势能增大D若将点电荷q从O移向C，电势能增大18 【题号：3200003059】、关于静电场的等势面，下列说法正确的是（ ）A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功 19 【题号：3200003090】一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示。容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，下列说法正确的是（ ）（A）A点的电场强度比B点的大（B）小球表面的电势比容器内表面的低（C）B点的电场强度方向与该处内表面垂直（D）将检验电荷从A点沿不同路径到B点，电场力所做的功不同 20（2016年北京市海淀区高三上学期期末考试）如图11甲所示，在某电场中建立x坐标轴，A、B为x轴上的两点，xA、xB分别为A、B两点在x轴上的坐标值。一电子仅在电场力作用下沿x轴运动，该电子的电势能Ep随其坐标x变化的关系如图11乙所示，则下列说法中正确的是 A该电场一定不是孤立点电荷形成的电场BA点的电场强度小于B点的电场强度C电子由A点运动到B点的过程中电场力对其所做的功W=EpAEpBD电子在A点的动能小于在B点的动能21（2016-2017学年北京市密云二中高二（上）期中）空间某一静电场的电势在x轴上分布如图所示，x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是EBx、Ecx，下列说法中正确的有（）AB、C两点的电场强度大小EBxEcxBEBx的方向沿x轴正方向C电荷在O点受到的电场力在x方向上的分量最大D负电荷沿x轴从B移到C的过程中，电场力先做正功，后做负功22【广东省韶关市六校2017届高三10月联考】如图所示，直线MN是某电场中的一条电场线（方向未画出）。虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，由a运动到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线。下列判断正确的是( )A电场线MN的方向一定是由N指向MB带电粒子由a运动到b的过程中动能不一定增加C带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能D带电粒子在a点的加速度不定大于在b点的加速度23【题文】（物理卷2015届河南省南阳一中高三上期第一次月考（2014.10）8如图所示，平行板电容器AB两极板水平放置，A在上方，B在下方，现将其和二极管串联接在电源上，已知A和电源正极相连，二极管具有单向导电性，一带电小球沿AB中心水平射入，打在B极板上的N点，小球的重力不能忽略，现通过上下移动A板来改变两极板AB间距（两极板仍平行），则下列说法正确的是 ( )A若小球带正电，当AB间距增大时，小球打在N的右侧B若小球带正电，当AB间距减小时，小球打在N的右侧C若小球带负电，当AB间距减小时，小球可能打在N的右侧D若小球带负电，当AB间距增大时，小球可能打在N的左侧24（2016届高三北京市石景山区一模）示波器是一种用来观察电信号的电子仪器，其核心部件是示波管，下图是示波管的原理图。示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。电子从灯丝K发射出来（初速度可不计），经电压为U0的加速电场加速后，以垂直于偏转电场的方向先后进入偏转电极YY、XX。当偏转电极XX、YY上都不加电压时，电子束从电子枪射出后，沿直线运动，打在荧光屏的中心O点，在那里产生一个亮斑。若要荧光屏上的A点出现亮斑，则A电极X、Y接电源的正极，X、Y接电源的负极B电极X、Y接电源的正极，X、Y接电源的负极C电极X、Y接电源的正极，X、Y接电源的负极D电极X、Y接电源的正极，X、Y接电源的负极二、实验1在用模拟法描绘静电场等势线的实验中，（1）某同学发现描绘的等势线发生畸变，则产生误差的可能原因是（ ）A电流表的灵敏度不高 B电极与导电纸接触不良C导电纸涂层不均匀 D有一个电极靠近导电纸边缘（2）某同学进行了实验探究，做了以下的实验：把两条长条形电极紧压在导电纸上（导电纸铺在平木板上），并分别接在低压恒定直流电源两极，现取一金属环，将圆环放在两电极中间的导电纸上，再在灵敏电流计正、负接线柱上分别接两探针和（电源从灵敏电流计正接线柱流入时，指针右偏）作如下测试如图：a当两探针和与金属环内导电纸上任意两点接触时，电流表指针将 （填右偏、左偏或指零）b当两探针和与金属环上任意两点接触时，电流表指针将 （填右偏、左偏或指零）c当两探针和分别与环上、环内导电纸接触时，电流表指针将 （填右偏、左偏或指零）d当两探针和分别与环上、导电纸上a点接触时，电流表指针将 （填右偏、左偏或指零）三、计算题1、（2016-2017学年北京市昌平区临川育人学校高二（上）期中）在真空中的O点放一点电荷Q=1.0109C，直线MN过O点，OM=30cm，M点放有一点电荷q=21010C，如图所示，求：（1）M点电场强度大小；（2）若M点的电势比N点的电势高15V，则电荷q从M点移到N点，电势能变化了多少，动能变化了多少？（静电力常量k=9.0109 Nm2/C2）2（2016-2017学年北京市密云二中高二（上）期中）如图所示，在沿水平方向的匀强电场中有一固定点O，用一根长度为l=0.20m的绝缘轻线把质量为m=0.10kg、带有正电荷的金属小球悬挂在O点，小球静止在B点时轻线与竖直方向的夹角为=37现将小球拉至位置A，使轻线水平张紧后由静止释放g取10m/s2，sin37=0.60，cos37=0.80求：（1）小球所受电场力的大小；（2）小球通过最低点C时的速度大小；（3）小球通过最低点C时轻线对小球的拉力大小3（2016年通州区高三年级模拟考试（一模）（20分）医用加速器是生物医学上的一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速装置，它通过产生带电粒子线，对病人体内的肿瘤进行直接照射，从而达到消除或减小肿瘤的目的。目前国际上，在放射治疗中使用较多的是电子直线加速器。假设从粒子源发射的电子，经一直线加速器加速，形成细柱形电子流，电子在加速器中的运动轨迹是一条直线。要使电子获得能量，就必须有加速电场。一般是选择适当长度的漂移管，使电子在两筒之间被加速，直至具有很高的能量。假定加速器的漂移管由N个长度逐个增长金属圆筒组成（整个装置处于真空中，图中只画出了6个圆筒，作为示意），如图所示，它们沿轴线排列成一串，各个圆筒相间地连接到频率为f的正弦交流电源的两端。圆筒的两底面中心开有小孔，电子沿轴线射入圆筒。设金属圆筒内部没有电场，且每个圆筒间的缝隙宽度很小，电子穿过缝隙的时间可忽略不计。为达到最佳加速效果，需要调节至电子穿过每个圆筒的时间恰为交流电的半个周期，电子每次通过圆筒间缝隙时，都恰为交流电压的峰值。已知一个电子的质量为m、电子电荷量为e。若电子刚进入第1个圆筒左端的速度大小为v0，电子通过直线加速器第N个圆筒后的速度大小为v。求：（1）第1个圆筒的长度L1；（2）从电子进入第1个圆筒开始到电子由第N个圆筒出来的总时间t；（3）加速器所接正弦交流电压的最大值Um。4（15江苏卷）（16分）一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为的加速电场，其初速度几乎为零，这些离子经过加速后通过狭缝O沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在底片上，已知放置底片区域已知放置底片的区域MN =L，且OM =L。某次测量发现MN中左侧区域MQ损坏，检测不到离子，但右侧区域QN仍能正常检测到离子. 在适当调节加速电压后，原本打在MQ的离子即可在QN检测到。（1）求原本打在MN中点P的离子质量m；（2）为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围；（3）为了在QN区域将原本打在MQ区域的所有离子检测完整，求需要调节U的最少次数。（取；） 5【河北省沧州市第一中学2017届高三11月月考】如图所示，PQ放置两个电量相等的异种电荷，它们连线的中点时O，N、a、b是中垂线上的三点，且oa=2ob，N处放置一负点电荷；则（ ）Aa处的场强的大小小于b处的场强的大小 Ba处的电势小于b处的电势 Ca、O间的电势差大于a、b间的电势差2倍 D电子在a处的电势能大于电子在b处的电势能6【河北省衡水中学2017届高三上学期期中考试】（8分）如图所示，在倾角为a的足够长光滑斜面上放置两个质量分别为2m和m的带电小球A和B（均可视为质点），它们相距为L。两球同时由静止开始释放时，B球的初始加速度恰好等于零。经过一段时间后，当两球距离为L时，A、B的加速度大小之比为a1:a211:5。（静电力恒量为k）（1）若B球带正电荷且电荷量为q，求A球所带电荷量Q及电性；（2）求L与L之比。7 【题号：3200003150】.（14分）如图（a），长度L=0.8m的光滑杆左端固定一带正电的点电荷A，其电荷量Q=；一质量m=0.02kg，带电量为q的小球B套在杆上。将杆沿水平方向固定于某非均匀外电场中，以杆左端为原点，沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。点电荷A对小球B的作用力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线I所示，小球B所受水平方向的合力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线II所示，其中曲线II在0.16x0.20和x0.40范围可近似看作直线。求：（静电力常量）（1）小球B所带电量q;（2）非均匀外电场在x=0.3m处沿细杆方向的电场强度大小E；（3）在合电场中，x=0.4m与x=0.6m之间的电势差U。（4）已知小球在x=0.2m处获得v=0.4m/s的初速度时，最远可以运动到x=0.4m。若小球在x=0.16m处受到方向向右，大小为0.04N的恒力作用后，由静止开始运动，为使小球能离开细杆，恒力作用的做小距离s是多少？ 8（18分）（2016海淀二模）如图所示，有一固定在水平面的平直轨道，该轨道由白色轨道和黑色轨道交替排列并平滑连接而成。各段轨道的编号已在图中标出。仅黑色轨道处在竖直向上的匀强电场中，一不带电的小滑块A静止在第1段轨道的最左端，绝缘带电小滑块B静止在第1段轨道的最右端。某时刻给小滑块A施加一水平向右的恒力F，使其从静止开始沿轨道向右运动，小滑块A运动到与小滑块B碰撞前瞬间撤去小滑块A所受水平恒力。滑块A、B碰撞时间极短，碰后粘在一起沿轨道向右运动。已知白色轨道和黑色轨道各段的长度均为L=0.10m，匀强电场的电场强度的大小E=1.0104N/C；滑块A、B的质量均为m=0.010kg，滑块A、B与轨道间的动摩擦因数处处相等，均为=0.40，绝缘滑块B所带电荷量q=+1.010-5C，小滑块A与小滑块B碰撞前瞬间的速度大小v=6.0m/s。A、B均可视为质点（忽略它们的尺寸大小），且不计A、B间的静电力作用。在A、B粘在一起沿轨道向右运动过程中电荷量保持不变，取重力加速度g =10m/s2。 （1）求F的大小；（2）碰撞过程中滑块B对滑块A的冲量；（3）若A和B最终停在轨道上编号为k的一段，求k的数值。答案一、选择题1C2AD3ABC4【答案】AC【解析】在平行金属板间不带电小球、带正电小球和带负电小球的受力如下图所示：由此可知不带电小球做平抛运动，带正电小球做类平抛运动，带负电小球做类平抛运动，根据题意，三小球在竖直方向都做初速度为0的匀加速直线运动，球到达下极板时，在竖直方向产生的位移h相等，据得三小球运动时间，正电荷最长，不带电小球次之，带负电小球时间最短；三小球在水平方向都不受力，做匀速直线运动，则落在板上时水平方向的距离与下落时间成正比，故水平位移最大的A是带正电荷的小球，B是不带电的小球，C带负电的小球，故A正确；由于三小球在竖直方向位移相等，初速度均为0，由于电场力的作用，三小球的加速度不相等，故它们的运动时间不相等，故B错误；根据动能定理，三小球到达下板时的动能等于这一过程中合外力对小球做的功由受力图可知，带负电小球合力最大为，做功最多动能最大，带正电小球合力最小为，做功最少动能最小，故C正确；因为A带正电，B不带电，C带负电，所以，所以，故D错误。考点：带电粒子在匀强电场中的运动567D8【答案】C【解析】A、E=是电场强度的定义式，采用比值定义法，定义出的电场强度E与F、q无关故A不符合题意B、电容是电容器容纳电荷的本领，与所带的电量、以及极板之间的电势差无关，所以C=是比值定义法，故B不符合题意C、是电容的决定式，C与、S成正比，与d成反比，这个公式不是比值定义法，故C符合题意D、电流强度与流过截面的电量和时间无无直接关系，所以I=属于比值定义法，故D不符合题意考点：物理概念的定义方法。9B10ABD11【答案】D【解析】因粒子由M到N是加速运动，而粒子带正电，故说明电场线是由M到N的；因粒子在运动中加速度越大越大，说明受电场力越大越大，则电场强度越大越大，电场线越来越密；故D正确；故选D考点：电场线；电场强度12AD13B14【答案】AD【解析】A、根据对称性看出，B、C两处电场线疏密程度相同，则B、C两点场强大小相同这两点场强的方向均由BC，方向相同故A正确B、根据对称性看出，A、D两处电场线疏密程度相同，则A、D两点场强大小相同由图看出，A、D两点场强方向相同故B错误C、由图看出，E、O、F三点中，O处电场线最密，O的场强最强故C错误D、由图看出，B、O、C三点比较，O处电场线最疏，O点场强最弱故D正确故选：AD。考点：电场线15A16C17【答案】BD【解析】A、题中A、B两个+Q在O点的场强矢量和为0，所以O点的场强等于C点在O点产生的场强（不为零），A选项错误；B、题中A、B、C三点电荷在D点产生的场强如图所示，大小相等，设EA=EB=EC=E，EA、EB的矢量和沿x轴正方向，大小也等于E，EC方向沿x轴负方向，故三个场强的矢量和为0，B选项正确；C、D、x轴上x0的区间，合场强方向沿x轴负方向，所以将正电荷从O移向C，电场力做正功，电势能减小，将负电荷从O移向C，电场力做负功，电势能增加，C选项错误，D选项正确故选BD考点：电场的叠加；电势能181920【答案】AC【解析】由图乙可知，电子在A、B两点的电势能分别为EpA和EpB，且EpBEpA，说明电子由A运动到B时电势能增大，电场力做负功，电场力对其所做的功为W=EpAEpB，选项C正确；电场力做负功，故动能减小，故A点的动能大于B点的动能，选项D错误；由于A、B两点的电势能与两个位置间的关系图乙所示，说明电势是均匀增加的，故这一定是个匀强电场，即不是孤立点电荷形成的电场，选项A正确；A、B两点的电场强度相等，选项B错误。考点：动能定理，电势能，电场力做功。【名师点晴】该题借助于图像上AB两点电势能的大小关系及电势能的变化规律判断出这是一个匀强电场，而且通过两点的电势能的大小判断电场力做的是正功还是负功，然后就可以确定电压强度的方向是沿x轴的负方向，待这些推出来了，则问题就容易解出来了。21【答案】D【解析】A、在B点和C点附近分别取很小的一段d，由图象，B点段对应的电势差大于C点段对应的电势差，看做匀强电场有E=，可见EBxECx，故A错误；C、同理可知O点场强最小，电荷在该点受到的电场力最小，故C错误；B、D、沿电场方向电势降低，在O点左侧，EBx的方向沿x轴负方向，在O点右侧，ECx的方向沿x轴正方向，所以B错误，D正确；故选D考点：电势；电场强度22【答案】CD【解析】由于该粒子只受电场力作用且做曲线运动，所受的电场力指向轨迹内侧，所以粒子所受的电场力一定是由M指向N，但是由于粒子的电荷性质不清楚，所以电场线的方向无法确定，故A错误；粒子从a运动到b的过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，故B错误；粒子从a运动到b的过程中，电场力做正功，电势能减小，带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能，故C正确；由a到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线，粒子可能受恒力，即带电粒子在a点的加速度等于在b点的加速度，故D正确考点：考查了电场力做功，电势能，电场线【名师点睛】依据带电粒子的运动轨迹确定其所受电场力方向是解决带电粒子在电场中运动问题的突破口，然后可进一步根据电场线、电场力做功等情况确定电势、电势能的高低变化情况23【知识点】带电粒子在匀强电场中的运动；平行板电容器的电容I3【答案】C 解析： 若小球带正电，当d增大时，电容减小，但Q不可能减小，所以Q不变，根据E=，E不变所以电场力不变，小球仍然打在N点故A错误B、若小球带正电，当d减小时，电容增大，Q增大，根据E=，所以d减小时E增大，所以电场力变大向下，小球做平抛运动竖直方向加速度增大，运动时间变短，打在N点左侧故B错误C、若小球带负电，当AB间距d减小时，电容增大，则Q增大，根据E=，所以d减小时E增大，所以电场力变大向上，若电场力小于重力，小球做类平抛运动竖直方向上的加速度减小，运动时间变长，小球将打在N点的右侧故C正确D、若小球带负电，当AB间距d增大时，电容减小，但Q不可能减小，所以Q不变，根据E=，E不变所以电场力大小不变，方向变为向上，若电场力小于重力，小球做类平抛运动竖直方向上的加速度减小，运动时间变长，小球将打在N点的右侧故D错误故选C【思路点拨】因为二极管的单向导电性，只能给A充电而不能放电，使得Q只能增大或不变，不能减小根据U= ，C= ，E= ，Q不变时，改变d，E不变，所以E也只能增大或不变，即小球受的电场力只能增大或不变解决本题的关键掌握处理类平抛运动的方法以及知道二极管的单向导电性24【答案】B考点：示波管。二、实验题答案：（1）CD（2）