【聚集高考】高三物理一轮复习 （对点训练+通关训练）专题7 电场.doc

【聚集高考】2014高三物理一轮复习对点训练+通关训练：专题7电场考点1电荷守恒定律、库仑定律1.关于点电荷，下列说法正确的是( c )a只有体积很小的带电体才可以看作点电荷b只有球形带电体才可以看作点电荷c带电体能否被看作点电荷既不取决于带电体大小也不取决于带电体的形状d一切带电体都可以看作点电荷2.(多选)( 2012浙江卷)用金属做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5cm是圆环被吸引到笔套上，如图所示对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是( abc )a摩擦使笔套带电b笔套靠近圆环时，圆环上、下都感应出异号电荷c圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力d笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和3.如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为( c )al blcl dl解析：设弹簧的伸长量为x，以最外面的小球为研究对象，它受三个力的作用而平衡，有k0xkk，得x，所以弹簧原长l0lxl，选项c正确4.(多选)如图所示，可视为点电荷的小球a、b分别带负电和正电，b球固定，其正下方的a球静止在绝缘斜面上，则a球受力个数可能为( ac )a可能受到2个力作用b可能受到3个力作用c可能受到4个力作用d可能受到5个力作用5.(2011海南卷)三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为f.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为f，方向不变由此可知( d )an3 bn4cn5 dn6解析：据库仑定律知原来1、2两球的作用力为fk，后来球3与球2接触后q2q3q，球3与球1接触后q1q3q，此时球1、2间的作用力为fk，由题意整理得n，解得n6.6.如图所示，半径相同的两个金属小球a、b带有电荷量大小相等的电荷，相隔一定的距离，两球之间的相互吸引力大小为f.今用第三个半径相同的不带电的金属小球c先后与a、b两个球接触后移开，这时，a、b两个球之间的相互作用力大小是( a )a.f b.fc.f d.f考点2电场强度、电场线1.在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点其中a、b两点的电势相等，电场强度相同的是( b )a甲图：与点电荷等距的a、b两点b乙图：两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点c丙图：点电荷与带电平板形成的电场中靠近平板上表面的a、b两点d丁图：匀强电场中的a、b两点2.一负电荷从电场中a点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到b点，它运动的速度时间图像如图所示则a、b两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的( c )解析：由速度时间图像可知，电荷的速度越来越大，且加速度也是越来越大，故电荷在运动过程中，应受到逐渐增大的电场力的作用，且方向由a指向b，所以电场线的方向应由b指向a.由于加速度越来越大，所以电场力越来越大，即b点的电场强度应大于a点的电场强度，即b点处电场线应比a点处密集，所以正确答案为c.3.(2013江苏卷)下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘坐标原点o处电场强度最大的是( b )解析：将圆环视为点电荷，则每个圆环产生的电场强度大小相等，设为e，根据场强的合成满足平行四边形定则，可知选项a和c的场强为e，选项b的场强为e，选项d的场强为0.4.(2013新课标)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)小孔正上方d/2处的p点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回若将下极板向上平移d/3，则从p点开始下落的相同粒子将( d )a打到下极板上 b在下极板处返回c在距上极板d/2处返回 d在距上极板2d/5处返回解析：带电粒子从p点由静止开始下落，经过小孔进入电容器，在下极板处返回，根据动能定理知，mgmgduq将下极板向上平移，从p点开始下落的相同粒子到达下极板处重力做功为mgd，小于克服电场力做的功uq，所以a、b选项错误设距上极板x处返回，根据动能定理有mg(x)qx，由联立解得xd.所以c项错误，d选项正确5.如图所示，一电子沿等量异种电荷的中垂线由aob匀速运动，电子重力不计，则电子除受电场力外，所受的另一个力的大小和方向变化情况是( b )a先变大后变小，方向水平向左b先变大后变小，方向水平向右c先变小后变大，方向水平向左d先变小后变大，方向水平向右解析：等量异种电荷电场分布如图所示，由图(a)中电场线的分布可以看出，从a到o，电场线由疏到密；从o到b，电场线由密到疏，所以从aob，电场强度应由小变大，再由大变小，而电场强度方向沿电场线切线方向，为水平向右，如图(b)所示由于电子处于平衡状态，所受合外力必为零，故另一个力应与电子所受电场力大小相等、方向相反电子受的电场力与场强方向相反，即水平向左，电子从aob过程中，电场力由小变大，再由大变小，故另一个力方向应水平向右，其大小应先变大后变小，所以选项b正确6.如图所示，一带电荷量为q5103c，质量为m0.1kg的小物块处于一倾角为37的光滑绝缘斜面上，当整个装置处于一水平向左的匀强电场中时，小物块恰处于静止状态(g取10m/s2)求：(1)电场强度多大？(2)若从某时刻开始，电场强度减小为原来的，物块下滑距离l1.5m时的速度大小？解析：(1)小物块受力如图，由受力平衡得：qefnsin 0mgfncos 0由得e代入数据得e150n/c.(2)由牛顿第二定律得：mgsin cos mav22al由得v代入数据得速度大小为：v3m/s.考点3电势与电势差、电势能1.关于静电场，下列结论普遍成立的是( c )a电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低b电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关c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d将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零2.(2012天津卷)两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所示，一带负电的粒子以某一速度从图中a点沿图示方向进入电场在纸面内飞行，最后离开电场，粒子只受静电力作用，则粒子在电场中( c )a做直线运动，电势能先变小后变大b做直线运动，电势能先变大后变小c做曲线运动，电势能先变小后变大d做曲线运动，电势能先变大后变小解析：两个固定的等量异号点电荷产生电场的等势面与电场线垂直，且沿电场线电势减小，所以等量异号点电荷和它们间的电场线如图所示当带负电的粒子进入电场受到与其速度垂直的电场力而偏转做曲线运动电子在斜向上的电场力作用下向上偏转，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大3.(多选)(2011江苏卷)一粒子从a点射入电场，从b点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力下列说法正确的有( ab )a粒子带负电荷b粒子的加速度先不变，后变小c粒子的速度不断增大d粒子的电势能先减小，后增大解析：电场线如图所示，由于受力总指向运动轨迹的凹侧，故粒子带负电荷，a对；由电场线分布知电场力先不变，后越来越小，b对；电场力一直做负功，粒子速度一直减小，电势能一直增加，c、d错4.(多选)(2011山东卷)如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，mn为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a与c关于mn对称，b点位于mn上，d点位于两电荷的连线上以下判断正确的是( bc )ab点场强大于d点场强bb点场强小于d点场强ca、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差d试探电荷q在a点的电势能小于在c点的电势能解析：在图中画出等量异种点电荷产生的电场的电场线分布情况，由电场线的疏密表示场强大小可知edeb.故选项a错误，选项b正确a、c两点关于mn对称，故uabubc，选项c正确沿电场线方向电势降低，所以ac，由epq可知epaepc，故选项d错误5.(多选)(2012山东卷)图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点则该粒子( cd )a带负电b在c点受力最大c在b点的电势能大于在c点的电势能d由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化解析：粒子运动轨迹总是向着合力方向弯曲，在只受电场力的作用下，可知运动电荷受点电荷作用力为斥力，同种电荷相斥，a错；正点电荷电场中离电荷越远，场强越小，电势越低，在电场中的电荷受力越小，b错；正电荷在电势高的地方电势能大，c对；因为虚线为间距相等的同心圆，eabebc，所以quabqubc，在只有电场力做功时，动能的变化等于电场力做功，d对6.如图所示，bac是光滑绝缘的“l”字形平面，倒置于水平匀强电场中baac，d为ac的中点，bc与水平面平行，且b60，abl，有一带电荷量q的滑块，质量为m，先由a端沿ab面无初速下滑，到达b端的速率为v0，再由a端沿ac面无初速下滑到c端试求：(1)滑块到达d点的速度大小vd；(2)假设滑块对c端没有压力，滑块的加速度多大解析：(1)设ab间的电压大小为u，从ab由动能定理得：mglqumv0从ad，由动能定理得mghadquadmv0又hadl，uadubau.解各式得：vd.(2)滑块在c端受力分析如图，由fn0得：mgcos 30qesin 30又由牛顿第二定律得：qecos 30mgsin 30ma解得a2g.考点4电容与电容器1.用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(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 )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，减小s，则变小d保持d不变，减小s，则不变解析：静电计测的是电压，保持s不变，增大d，由c知c减小，由c知q不变，u要变大，则变大；保持d不变，减小s，则c减小，由c知q不变，u要变大，则变大；只有a正确2.(2011天津卷)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为q时，两极板间电势差为u1，板间场强为e1.现将电容器所带电荷量变为2q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为u2，板间场强为e2，下列说法正确的是( c )au2u1，e2e1 bu22u1， e24e1cu2u1，e22e1 du22u1，e22e1解析：由c和c及e得，e，电荷量由q增为2q，板间距由d减为，得e22e1；又ued可得u1u2，故a、b、d错，c对3.(多选)如图所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板间有一个电荷q处于静止状态现将两极板的间距变大，则( bd )a电荷将向上加速运动b电荷将向下加速运动c电流表中将有从a到b的电流d电流表中将有从b到a的电流解析：充电后电容器的上极板a带正电不断开电源，增大两板间距，u不变、d增大由e知两极板间场强减小场强减小会使电荷q受到的电场力减小，电场力小于重力，合力向下，电荷q向下加速运动由c知电容c减小由qcu知极板所带电荷量减少会有一部分电荷返回电源，形成逆时针方向的电流电流表中将会有由b到a的电流，选项b、d正确4.一充电后的平行板电容器保持两板间的正对面积、间距和电荷量不变，在两板间插入一电介质，其电容c和两极板间的电势差u的变化情况是( b )ac和u均增大 bc增大，u减小cc减小，u增大 dc和u均减小解析：根据c，电容c增大，根据u，u减小，b正确5.(多选)一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在p点，如图所示，以e表示两极板间的场强，u表示电容器的电压，ep表示正电荷在p点的电势能若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置则( ac )au变小，e不变 be变大，ep变大cu变小，ep不变 du不变，ep不变解析：当平行板电容器充电后与电源断开时，e，带电荷量q不变，两极板间场强e保持不变，由于板间距离d减小，由ued可知，电容器的电压u变小由于场强e保持不变，因此p点与接地的负极板间的电势差保持不变，即p点的电势保持不变，因此电荷在p点的电势能ep保持不变a、c正确6.如图所示，水平放置的两平行金属板a、b接在u4000v的直流电源上，两极板间距离为2cm，a极板接地，电场中a点距b极板1cm，b点和c点均距a极板0.5cm，求：(1)a点的电场强度；(2)a、c之间的电势差；(3)电子在b点的电势能；(4)电子从a点运动到c点，电场力做的功解析：(1)a点的电场强度为：ev/m2105v/m.(2)a、c两点间的电势差为：uacucaedba2105(210.5)102v1000v.(3)b点的电势为：buabedab21050.5102v1000v.电子在b点的电势能为：epbeb1.61019(1000)j1.61016j.(4)电子从a点运动到c点，电场力做的功为：weuac1.61019(1000)j1.61016j.考点5带电粒子在电场中的运动1.一平行板电容器中存在匀强电场，电场沿竖直方向，两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b，从电容器边缘的p点(如图)以相同的水平速度射入两平行板之间测得a和b与电容器的撞击点到入射点之间的水平距离之比为12.若不计重力，则a和b的比荷之比是( d )a12 b11c21 d412.(多选)(2012新课标卷)如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连，若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过的容器，则在此过程中，该粒子( bd )a所受重力与电场力平衡b电势能逐渐增加c动能逐渐增加d做匀变速直线运动解析：要使粒子在电场中沿直线运动，必须使合力与运动方向在一直线上，由题意及受力分析可知，受重力竖直向下，电场力垂直极板向上，合力水平向左，故a错因电场力做负功，故电势能增加，b正确合力做负功，故动能减少，c错因合力为定值且与运动方向在一直线上，故d正确3.(多选)(2012广东卷)如图是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的有( bd )a带正电的矿粉落在右侧b电场力对矿粉做正功c带负电的矿粉电势能变大d带正电的矿粉电势能变小解析：不管带正电还是负电，电场力做正功，电势能减小，正电荷受的电场力向左故在左边，负电荷在右边，选bd.4.(2013新课标)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)小孔正上方d/2处的p点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回若将下极板向上平移d/3，则从p点开始下落的相同粒子将( d )a打到下极板上 b在下极板处返回c在距上极板d/2处返回 d在距上极板2d/5处返回解析：带电粒子从p点由静止开始下落，经过小孔进入电容器，在下极板处返回，根据动能定理知，mgmgduq将下极板向上平移，从p点开始下落的相同粒子到达下极板处重力做功为mgd，小于克服电场力做的功uq，所以a、b选项错误设距上极板x处返回，根据动能定理有mg(x)qx，由联立解得xd.所以c项错误，d选项正确5.如图甲所示，在y0和y2m之间有沿着x轴方向的匀强电场，mn为电场区域的上边界，在x轴方向范围足够大电场强度的变化如图乙所示，取x轴正方向为电场正方向现有一个带负电的粒子，粒子的比荷为1.0102c/kg，在t0时刻以速度v05102m/s从o点沿y轴正方向进入电场区域，不计粒子重力求：(1)粒子通过电场区域的时间；(2)粒子离开电场时的位置坐标；(3)粒子通过电场区域后沿x方向的速度大小解析：(1)因粒子初速度方向垂直匀强电场，在电场中做类平抛运动，所以粒子通过电场区域的时间t4103s(2)粒子在x方向先加速后减速，加速时的加速度a14m/s2减速时的加速度a22m/s2x方向上的位移为xa1()2a1()2a2()22105m因此粒子离开电场时的位置坐标为(2105m,2m)(3)粒子在x方向的速度vxa1a24103m/s6.(2012四川卷)如图所示，abcd为固定在竖直平面内的轨道ab段光滑水平，bc段为光滑圆弧，对应的圆心角37，半径r2.5m，cd段平直倾斜且粗糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为e2105n/c、方向垂直于斜轨向下的匀强电场质量m5102kg、电荷量q1106c的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在c点以速度v03m/s冲上斜轨以小物体通过c点时为计时起点，0.1s以后，场强大小不变，方向反向已知斜轨与小物体间的动摩擦因数0.25.设小物体的电荷量保持不变，取g10m/s2，sin 370.6，cos 370.8.(1)求弹簧枪对小物体所做的功；(2)在斜轨上小物体能到达的最高点为p，求cp的长度解析：(1)设弹簧枪对小物体做功为wf，由动能定理得wfmgr(1cos )mv代入数据得wf0.475j(2)取沿平直斜轨向上为正方向设小物体通过c点进入电场后的加速度为a1，由牛顿第二定律得mgsin(mgcosqe)ma1小物体向上做匀减速运动，经t10.1s后，速度达到v1，有v1v0a1t1可得v12.1m/s，设运动的位移为s1，有s1v0t1a1t电场力反向后，设小物体的加速度为a2，由牛顿第二定律得mgsin(mgcos qe)ma2设小物体以此加速度运动到速度为0，运动的时间为t2，位移为s2，有0v1a2t2s2v1t2a2t设cp的长度为s，有ss1s2联立相关方程，代入数据解得s0.57m锦囊1库仑力作用下的平衡问题与动力学问题的处理1.两个可自由移动的点电荷分别放在a、b两处，如图所示，a处电荷带正电q1，b处电荷带负电q2，且q24q1，另取一个可以自由移动的点电荷q3放在ab直线上欲使整个系统处于平衡状态，则( a )aq3为负电荷，且放于a左方bq3为负电荷，且放于b右方cq3为正电荷，且放于ab之间dq3为正电荷，且放于b右方2.如图所示，a、b是带有等量的同种电荷的两小球，它们的质量都是m，它们的悬线长度都是l，悬线上端都固定在同一点o，b球悬线竖直且被固定，a球在力的作用下，在偏离b球x的地方静止平衡，此时a受到绳的拉力为ft；现保持其他条件不变，用改变a球质量的方法，使a球在距离b为处静止平衡，则a受到绳的拉力为( d )aft b2ftc4ft d8ft3.如图所示，绝缘水平面上静止着两个质量均为m、电荷量均为q的物体a和b(a、b均可视为质点)它们间的距离为r，与水平面间的动摩擦因数均为，求：(1)a受的摩擦力为多大？(2)如果将a的电荷量增至4q，两物体开始运动，当它们的加速度第一次为零时，a、b各运动了多远距离？解析：(1)静止时a受的静摩擦力等于a、b之间的库仑力ffk(2)当它们的加速度第一次为零时，a受的滑动摩擦力等于a、b之间的库仑力，设此时a、b之间的距离为r，则mgk，r2q4.真空中有两个完全相同的金属小球，a球带qa6.41016c的正电荷，b球带qb3.21016c的负电荷，均可视为点电荷求：(1)当它们相距为0.5m时，a、b间的库仑力为多大；(2)若将两球接触后再分别放回原处，a、b间的库仑力又为多大答案(1)7.371021n(2)9.221022n锦囊2电场线、电场强度、电势、等势面之间的关系1.将一正电荷从无限远处移入电场中m点，静电力做功w6109j，若将一个等量的负电荷从电场中n点移向无限远处，静电力做功w27109j，则m、n两点的电势m、n，有如下关系( c )amn0 bnm0cnm0 dmn0解析：对正电荷m；对负电荷n ，即n.而w2w1，0，且和均大于0，则nm0，c正确2.(多选)如图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( bcd )a带电粒子所带电荷的符号b带电粒子在a、b两点的受力方向c带电粒子在a、b两点的速度何处较大d带电粒子在a、b两点的电势能何处较大3.(多选)如图所示，在真空中a、b两点分别放置等量的异种点电荷，在a、b两点间取一矩形路径abcd，该矩形路径关于a、b两点连线及连线的中垂线均为轴对称现将一电子沿该矩形路径移动一周，下列判断正确的是( bd )aa点和b点的电场强度相同bb点和c点的电势相等c电子从c点到d点，电势能先减小后增大d电子从d点到a点，电场力先做正功后做负功解析：a、b两等量异种点电荷的电场线、等势面的分布如图所示由图可知，a、b两点场强大小相同，方向不同，a错画出等势面可知b、c为等势面上两点b正确利用wqu或wfl可知电子从d到a电场力先做正功，后做负功，电势能先减小后增大，故d正确4.(多选)(2013天津卷)两个带等量正电的点电荷，固定在图中p、q两点，mn为pq连线的中垂线，交pq于o点，a点为mn上的一点一带负电的试探电荷q，从a点由静止释放，只在静电力作用下运动取无限远处的电势为零，则( bc )aq由a向o的运动是匀加速直线运动bq由a向o运动的过程电势能逐渐减小cq运动到o点时的动能最大dq运动到o点时电势能为零解析：同种等量电荷产生的电场线的特点可知：eaeo，负电荷由a到o的过程做加速度减小的加速运动，到o点时速度最大，a项错；由a到o的过程，电场力做正功，电势能减少，动能增加，b、c项都对；因为取无穷远处电势为零，o点电势一定大于零，负电荷在o点电势能epoq0小，d项错5.空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度e随x变化的图像如图所示下列说法正确的是( c )ao点的电势最低bx2点的电势最高cx1和x1两点的电势相等dx1和x3两点的电势相等6.(2012重庆卷)空中p、q两点处各固定一个点电荷，其中p点处为正点电荷，p、q两点附近电场的等势面分布如题图所示，a、b、c、d为电场中的四个点则( d )ap、q两点处的电荷等量同种ba点和b点的电场强度相同cc点的电势低于d点的电势d负电荷从a到c，电势能减少锦囊3带电粒子在电场中运动的解题方法1.(多选)如图所示，有两个相同的带电粒子a、b，分别从平行板间左侧中点和贴近上极板左端处以不同的初速度垂直于电场