高考物理大一轮复习 第七章 静电场《静电场》专项练习课件

静电场 专项练习 易错排查练 1 如图所示 O是半径为R的正N边形 N为大于3的偶数 外接圆的圆心 在正N边形的一个顶点A放置一个带电荷量为 2q的点电荷 其余顶点分别放置带电荷量均为 q的点电荷 未画出 则圆心O处的场强大小为 B 易错总结 根据等量同种电荷电场分布特点确定出除A处及与A处对称的另一顶点处两个电荷以外的电荷在O处产生的合场强等于零 是正确解题的关键 2 如图所示 a b c是匀强电场的三个点 它们正好是等边三角形的三个顶点 O是三角形的中心 匀强电场的电场线与三角形所在的平面平行 已知a点的电势是1V b点的电势是3V c点的电势是8V 则O点的电势为 A 2VB 4VC 4 5VD 6V B 易错总结 在匀强电场中 公式U Ed中的 d 是沿电场方向上的距离 不一定是两点间的距离 在同一方向 d 相等时 U 一定相等 利用这一特点可寻找等势点或某点的电势 3 如图所示 在xOy平面有匀强电场 一群质子从P点出发 可以到达圆O上任一个位置 比较圆上这些位置 发现到达圆与x轴正半轴的交点A点时 动能增加量最大 增加了60eV 已知圆的半径为25cm PAO 37 则匀强电场的电场强度是 A 120V mB 187 5V mC 150V mD 238 5V m 解析 质子到达圆与x轴正半轴的交点A点时 动能增加量最大 说明等势面在A点与圆相切 即等势面与y轴平行 电场线与x轴平行 P A两点之间的电势差U W e 60V P A两点之间的距离为2Rcos37 PA两点之间沿x轴方向的距离d 2Rcos37 cos37 0 32m 匀强电场的电场强度E U d 187 5V 选项B正确 B 易错总结 本题易误认为PA方向为电场线的方向 但由于PA并不是最长的弦 故电场线沿PA方向质子由P到A电场力做功并非最多 也可以这样思考 质子到达A点时电场力做功最多 说明圆上不存在另一个与A点等势的点 则过A的等势线与圆只有一个公共点 故一定与圆相切 4 多选 如图所示 R0为热敏电阻 温度降低电阻增大 D为理想二极管 正向电阻为零 反向电阻无穷大 C为平行板电容器 C中央有一带电液滴刚好静止 M点接地 下列各项单独操作可能使带电液滴向上运动的是 A 将热敏电阻R0加热B 变阻器R的滑动触头P向上移动C 开关S断开D 电容器C的上极板向上移动 AC 解析 液滴受向上的电场力和向下的重力作用 将热敏电阻R0加热 则阻值减小 滑动变阻器R上的电压变大 则电容器两端的电压变大 两板间场强变大 则液滴向上运动 选项A正确 变阻器R的滑动触头P向上移动时 R的阻值减小 若电路中无二极管D的话 应该是电容器两端的电压减小 电容器放电 但是由于二极管的单向导电性使得电容器上的电量不变 场强不变 则油滴不动 选项B错误 开关S断开时 电容器两端的电压等于电源的电动势 则电容器两板间的场强变大 液滴向上运动 选项C正确 电容器C的上极板向上移动时 电容器两板间场强减小 液滴向下运动 故选项D错误 易错总结 由于二极管的存在 电容器只能充电不能放电 这是容易被忽视的问题 5 将一带电荷量为 Q的点电荷固定在空间中的某一位置处 有两个质量相等的带电小球A B分别在Q下方不同高度的水平面内做匀速圆周运动 且运动轨迹处在以Q为球心的同一球面上 如图所示 若A B所带电荷量很少 两者间的作用力忽略不计 取无穷远处电势为零 则下列说法中正确的是 A 小球A B所带电荷量相等B 小球A B运动轨迹上的各点场强相同C 小球A B运动轨迹上的各点电势相等D 库仑力刚好提供小球做匀速圆周运动所需的向心力 C 解析 A B两个小球都做匀速圆周运动 小球受到重力和库仑力 合力提供向心力 设小球与Q的连线与竖直方向的夹角为 则有F库 由于 不等 则库仑力不等 而A B小球到Q的距离相等 所以小球A B所带电荷量不相等 故选项A错误 小球A B运动轨迹上的各点到Q点的距离相等 场强大小相等 但是方向不同 所以电场强度不相同 故选项B错误 以Q为球心的同一球面是等势面 则小球A B运动轨迹上的各点电势相等 故选项C正确 小球受到重力和库仑力 合力提供向心力 故选项D错误 易错总结 要注意电势是标量 而电场强度是矢量 6 一根绝缘的管长为L 被弯成倒V形 如图所示 空间有竖直向上的匀强电场 带正电的小球 直径小于管内径 从A点由静止释放并在管中运动 小球与管壁的动摩擦因数为 管与水平面的夹角为 小球与B端碰撞时没有能量损失 求小球运动的总路程是多少 答案 易错总结 电场力 重力的功由初 末位置决定 由于电场力大于重力 小球最终要停在B点 7 2016 浙江宁波期末 如图所示 两平行金属板A B水平放置 长为L 8cm 两板间距离d 8cm 电势差为UAB 680V MN右侧存在竖直向下的匀强电场 大小为E 104V m 两界面MN PS相距为12cm D是中心线RO与界面PS的交点 O点在中心线上 距离界面PS为9cm 一比荷为 10 3C kg的带负电油滴 沿平行金属板的中心线RO飞入电场 初速度v0 0 4m s g取10m s2 求 1 油滴到达界面MN时速度v的大小 答案 1 0 5m s 2 到达PS界面时离D点的距离Y 答案 2 12cm 3 若油滴到达界面PS时在O点突然固定一个点电荷Q 认为点电荷的电场分布不影响原匀强电场 于是油滴穿过界面PS做匀速圆周运动 最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上 静电力常量k 9 0 109N m2 C2 试确定点电荷Q的电性并求其电荷量 答案 3 正电4 2 10 9C 易错总结 当物体运动过程较复杂时 要注意分析其运动的变化规律及不同运动阶段交界处的关联量 如速度 这些关联量是解决问题的重要突破口 热点强化练 热点一电场强度 电势能 电势与电场力做功 解析 b d两点的场强为 Q产生的电场与匀强电场E的合场强 由对称性可知 其大小相等 方向不同 选项A错误 a f两点虽在 Q所形成电场的同一等势面上 但在匀强电场E中此两点不等势 故选项B错误 在bedf面上各点电势相同 点电荷 q在bedf面上移动时 电场力不做功 选项C错误 从a点移到c点 Q对它的电场力不做功 但匀强电场对 q做功最多 电势能变化量一定最大 故选项D正确 D 1 如图所示 匀强电场E的区域内 在O点放置一点电荷 Q a b c d e f为以O为球心的球面上的点 aecf平面与匀强电场平行 bedf平面与匀强电场垂直 则下列说法中正确的是 A b d两点的电场强度相同B a点的电势等于f点的电势C 点电荷 q在球面上任意两点之间移动时 电场力一定做功D 将点电荷 q在球面上任意两点之间移动时 从a点移动到c点电势能的变化量一定最大 2 2016 苏北三市模拟 一对平行金属板带有等量异种电荷 如果金属板不是足够大 两板之间的电场线就不是相互平行的直线 如图所示 C D E F为金属板表面上的不同位置 关于该电场 下列说法正确的是 A A点的场强小于B点的场强B A点的电势低于B点的电势C 一带电粒子分别从C移到D和从E移到F 电场力做功相等D 带正电粒子从P点沿平行于极板方向射入 它将做类平抛运动 C 解析 电场线的疏密表示电场强度的大小 则电场内部A点的电场强度大于B点的电场强度 选项A错误 沿着电场线方向电势逐渐降低 故A点电势高于B点电势 选项B错误 C E两点的电势相等 D F两点的电势相等 且C E两点的电势高于D F两点的电势 则C D两点的电势差等于E F两点的电势差 故一带电粒子分别从C移到D和从E移到F 电场力做功相等 选项C正确 带正电粒子从P点沿平行于极板方向射入 则由于竖直方向所受的电场力不是恒力 故它不是做类平抛运动 选项D错误 3 2016 河北邢台质检 多选 如图所示 A B为一匀强电场中同一电场线上的两点 现在A B所在直线上某一点固定一电荷Q 然后在A点由静止释放一点电荷q 结果点电荷q运动到B时的速度为零 若点电荷q只受电场力作用 则下列结论正确的是 A 电荷Q与点电荷q一定是同种电荷B 电荷Q一定在A点的左侧C 点电荷q的电势能一定是先减小后增大D A B两点电势一定相等 ACD 解析 由题意分析知电荷Q应在点A B的外侧 如果Q在A点左侧 点电荷q从A由静止释放运动到点B时速度为零 说明点电荷q先做加速运动后做减速运动 在A B连线某一位置合场强为零 这时Q和q是同种电荷 同理分析 如果Q在B点的右侧 则Q和q一定是同种电荷 选项A正确 B错误 由于只有电场力做功 因此动能与电势能之和不变 且两种能相互转化 又知q的速度先增大后减小 则其电势能先减小后增大 选项C正确 由于点电荷q在A B两点的动能均为零 因此点电荷在A B两点的电势能相等 则A B两点电势相等 选项D正确 热点二描述电场的图像问题 4 空间存在着平行于x轴方向的静电场 P M O N Q为x轴上的点 P Q之间各点的电势随位置坐标x的变化如图所示 一个带电粒子仅在电场力作用下从M点由静止开始沿x轴正方向运动 下列说法正确的是 A 粒子一定带负电B P点的电势低于M点的电势C M点的电场强度小于N点的电场强度D 粒子从M点向N点运动的过程中 电势能一直减小 D 5 多选 如图 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 乙 所示 EpA和EpB分别表示电子在A B两点时的电势能 则下列说法中正确的是 AC A 该电场一定不是孤立的点电荷形成的电场B A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 EpA EpBD 电子在A点的动能小于在B点的动能 解析 由Ep qEx知 qE 即电势能Ep随位移x变化的关系图线的斜率表示电场力 由图 乙 可知 电子在该电场中受到的电场力 场强 大小和方向均不变 故该电场为匀强电场 即EA EB 不是孤立点电荷形成的电场 选项A正确 B错误 电子在A B两点的电势能EpB EpA 故电子由A运动到B时电势能增大 动能减小 电场力对其所做的功为W EpA EpB 选项C正确 D错误 6 如图所示 等量异种点电荷A B固定在同一水平线上 竖直固定的光滑绝缘杆与的中垂线重合 C D是绝缘杆上的两点 ACBD构成一个正方形 一带负电的小球 可视为点电荷 套在绝缘杆上自C点无初速度释放 由C运动到D的过程中 下列说法正确的是 热点三带电粒子在电场中的运动 D A 小球的速度先减小后增大B 小球的速度先增大后减小C 杆对小球的作用力先减小后增大D 杆对小球的作用力先增大后减小 解析 由等量异种点电荷电场的叠加特点知 两电荷连线的中垂线上的场强均垂直于中垂线指向负电荷 故水平方向杆对小球的作用力与电场力相平衡 小球竖直方向只受重力作用 加速度为g 小球一直向下做匀加速直线运动 速度一直增加 选项A B错误 又因为两电荷连线的中垂线与连线的交点处的场强是中垂线上场强的最大值 故杆对小球的作用力先增大后减小 选项C错误 D正确 7 如图所示 一重力不计的带电粒子以初速度v0射入水平放置 距离为d的两平行金属板间 射入方向沿两极板的中心线 当极板间所加电压为U1时 粒子落在A板上的P点 如果将带电粒子的初速度变为2v0 同时将A板向上移动后 使粒子由原入射点射入后落在P点 则极板间所加电压U2为 D A U2 3U1B U2 6U1C U2 8U1D U2 12U1 8 2016 上海卷 32 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 1 8 10 7C 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 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 所示 其中曲线 在0 16 x 0 20和x