2014年高考物理一轮速递训练 专题七 静电场（含详解）

1 20142014 年高考物理一轮速递训练年高考物理一轮速递训练 专题七专题七 静电场 含详解 静电场 含详解 1 2013 江苏徐州摸底 如图所示 在 M N 处固定着两个等量异种点电荷 在它们的连 线上有 A B 两点 已知 MA AB BN 下列说法正确的 是 A A B 两点场强相同 B A B 两点电势相等 C 将一正电荷从 A 点移到 B 点 电场力做负功 D 负电荷在 A 点的电势能大于在 B 点的电势能 答案 A 解析 根据等量异种点电荷电场特点 A B 两点场强相同 A B 两点电势不相等 选项 A 正确 B 错误 将一正电荷从 A 点移到 B 点 电场力做正功 选项 C 错误 负电荷 在 A 点的电势能小于在 B 点的电势能 选项 D 错误 2 2013 武汉摸底 水平面上 A B C 三点固定着三个电荷量为 Q 的正点电荷 将另一质 量为 m 的带正电的小球 可视为点电荷 放置在 0 点 OABC 恰构成一棱长为 L 的正四面体 如 图所示 己知静电力常量为 k 重力加速度为 g 为使小球能静止在 O 点 小球所带的电荷量 为 A B C D 2 3 mgL kQ 2 2 3 9 mgL kQ 2 6 6 mgL kQ 2 2 6 mgL kQ 答案 C 解析 3kcos mg sin 3 联立解得 q 2 qQ L 3 2 6 6 mgL kQ 3 2013 广西三校联考 一带正电小球从光滑绝缘的斜面上 O 点由静止释放 在斜面上水 平虚线 ab 和 cd 之间有水平向右的匀强电场如图所示 下面哪个图象能正确表示小球的 运动轨迹 2 答案 D 解析 正电小球从光滑绝缘的斜面上 O 点由静止释放 开始做匀加速直线运动 进 入电场区域后受到水平方向电场力偏转 出电场后向下偏转 所以能正确表示小球的运动轨 迹的是 D 4 2013 广东二校联考摸底 一带电粒子射入一正点电荷的电场中 运动轨迹如图所示 粒 子从 A 运动到 B 则 A 粒子带负电 B 粒子的动能一直变大 C 粒子的加速度先变小后变大 D 粒子在电场中的电势能先变小后变大 答案 AD 解析 根据运动轨迹可知 粒子带负电 粒子的动能先变大后变小 粒子的加 速度先变大后变小 选项 A 正确 BC 错误 粒子在电场中运动 电场力先做正功后做负功 粒 子的电势能先变小后变大 选项 D 正确 5 2013 安徽师大摸底 如图所示 A B 是真空中的两个等量异种点电荷 M N O 是 AB 连线的垂线上的点 且 AO OB 一带负电的试探电荷仅受电场力作用 运 动轨迹如图中实线所示 M N 为轨迹和垂线的交点 设 M N 两点的场强 大小分别 EM EN 电势分别为 M N 下列说法中正确的是 A 点电荷 A 一定带正电 B EM小于 EN C M大于 N D 此试探电荷在 M 处的电势能小于 N 处的电势能 答案 B 解析 根据带负电的试探电荷运动轨迹 点电荷 A 一定带负电 选项 A 错误 根 据两个等量异种点电荷电场特点可知 EM小于 EN M小于 N 此试探电荷在 M 处的电 势能大于 N 处的电势能 选项 B 正确 CD 错误 6 2013 唐山摸底 如图所示 在绝缘平面上方存在着足够大的水 平向右的匀强电场 带正电的小金属块以一定初速度从 A 点开始沿水 平面向左做直线运动 经 L 长度到达 B 点 速度变为零 此过程中 金属块损失的动能有转化为电势能 金属块继续运动到某点 C 图 2 3 中未标出 时的动能和 A 点时的动能相同 则金属块从 A 开始运动到 C 整个过程中经过的总 3 路程为 A 1 5LB 2LC 3LD 4L 答案 D 解析 根据题述 小金属块从 A 运动到 B 克服摩擦力做功 Wf Ek fL 克服电场力 1 3 做功 WE Ek qEL 设小金属块从 B 运动到 C 经过的路程为 s 由动能定理 qEs fs Ek 2 3 解得 s 3L 金属块从 A 开始运动到 C 整个过程中经过的总路程为 L s 4L 选项 D 正确 7 2013 唐山摸底 图中 PQ 两处分别固定两等量正点电荷 O 是 PQ 连线的中点 a b 两点 在连线上且关于 O 点对称 c d 是连线中垂线上的两点 则 A a b 两点的电场强度相同 B a b 两点的电势相同 C c 点场强大于 d 点场强 D 负电荷从 c 点到 d 点电势能增加 答案 BD 解析 根据两等量正点电荷电场特点 a b 两点的电 场强度大小相同 方向相反 a b 两点的电势相同 选项 A 错误 B 正确 不能判断出 c d 点场强大小关系 选项 C 错误 负电荷从 c 点到 d 点电场力做负功 电势能增加 选项 D 正 确 8 2013 辽宁省五校协作体高三期初联考辽宁省五校协作体高三期初联考 在光滑绝缘水平面的 P 点正上方 O 点固定一个 电荷量为 Q 的点电荷 在水平面上的 N 点 由静止释放质量为 m 电荷量为 q 的负检验电荷 该检验电荷经过 P 点时速度为 v 图中 60 规定电场中 P 点的电势为零 则在 Q 形成的 电场中 A N 点电势高于 P 点电势 B N 点电势为 q mv 2 2 C P 点电场强度大小是 N 点的 4 倍 D 检验电荷在 N 点具有的电势能为 2 2 1 mv 答案 BC 解析 根据点电荷电场特点 N 点电势低于 P 点电势 选项 A 错误 根据动能定理 q 解得 N 点电势为 选项 B 正确 由于 N 点到 O 点的距离是 P 到 O 点 2 2 1 mv q mv 2 2 的 2 倍 根据点电荷电场强度公式可知 P 点电场强度大小是 N 点的 4 倍 选项 C 正确 检 O P Q q N 4 o a bc f e d 验电荷在 N 点具有的电势能为 q 选项 D 错误 2 2 1 mv 9 2013 江苏常州模拟 如图所示 以为圆心的圆周上有六个等分点 oa 等量正 负点电荷分别放置在 两处时 在圆心处产生的电场bcdefado 强度大小为E 现改变处点电荷的位置 使点的电场强度改变 下列叙述正确的是 ao A 移至处 处的电场强度大小不变 方向沿cooe B 移至处 处的电场强度大小减半 方向沿bood C 移至处 处的电场强度大小减半 方向沿eooc D 移至处 处的电场强度大小不变 方向沿fooe 答案 C 解析 放置在 两处的等量正 负点电荷在圆心处产生的电场强度方向相同 ado 每个电荷在在圆心处产生的电场强度大小为 E 2 根据场强叠加原理 a 处正电荷移至处 oc 处的电场强度大小为 E 2 方向沿 选项 A 错误 a 处正电荷移至处 处的电场强ooebo 度大小为 2 E 2 cos30 E 方向沿 eod 的角平分线 选项 B 错误 a 处正电荷移至 3 2 处 处的电场强度大小为 E 2 方向沿 选项 C 正确 a 处正电荷移至处 处的eoocfo 电场强度大小为 2 E 2 cos30 E 方向沿 cod 的角平分线 选项 D 错误 3 2 10 2013 沈阳二中测试 平行板电容器两板间的电压为U 板间距离为d 一个质量为m 电荷 量为q的带电粒子从该电容器的正中央沿与匀强电场的电场线垂直的方向射入 不计重力 当粒子的入射初速度为v0时 它恰好能穿过电场而不碰到金属板 现在使该粒子以v0 2 的 初速度以同样的方式射入电场 下列情况正确的是 A 该粒子将碰到金属板而不能飞出 B 该粒子仍将飞出金属板 在金属板内的运动时间将变为原来的 2 倍 C 该粒子动能的增量将不变 D 该粒子动能的增量将变大 10 答案 AC 解析 使该粒子以v0 2 的初速度以同样的方式射入电场 粒子在电场中运动 时间变长 该粒子将碰到金属板而不能飞出 选项 A 正确 B 错误 电场力做功相同 该粒 子动能的增量将不变 选项 C 正确 D 错误 11 2013 安徽江南十校摸底 如图所示 图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距 平行直线 两粒子 M N 质量相等 所带电量数值也相等 5 现将 M N 从虚线上 O 点以相同速率射出 两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实 线所示 点 a b c 为实线与虚线的交点 已知 O 点电势高于 c 点 若不计重力 则 A M 带负电荷 N 带正电荷 B N 在 a 点的速度与 M 在 c 点的速度大小相同 C M 和 N 两粒子在电场中运动的加速度相同 D N 从 O 点运动至 a 点的过程中克服电场力做功 答案 B 解析 由 O 点电势高于 c 点可知 匀强电场的场强方向为竖直向下 带电粒子 M 轨 迹向下弯曲可知 M 所受电场力向下 M 带正电 带电粒子 N 轨迹向上弯曲可知 N 所受电场力 向上 N 带负电 选项 A 错误 由于在匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线为等差 等势面 O 点至 a 点和 O 点至 c 点的电势差大小相等 由动能定理可知 N 在 a 点的动能与 M 在 c 点的动能相同 N 在 a 点的速度与 M 在 c 点的速度大小相同 选项 B 正确 M 和 N 两粒子 在电场中运动所受电场力大小相同 方向相反 所以选项 C 错误 N 从 O 点运动至 a 点的过 程中电场力做功 选项 D 错误 12 2013 沈阳二中测试 如图所示 一个电荷量为 Q的点电荷甲 固定在绝缘水平面上的 O点 另一个电荷量为 q 质量为m的点电荷乙 从A点以初速度v0沿它们的连线向甲运 动 到B点时的速度减小到最小为v 已知点电荷乙与水平面的动摩擦因数为 A B间 距离为L0及静电力常量为k 则下列说法正确的是 A 点电荷甲在B点处的电场强度大小为 mg q B O B间的距离为 kQq mg C 在点电荷甲形成的电场中 A B间电势差UAB 1 2mv2 1 2mv2 0 q D 点电荷乙在 A 点的电势能大于 B 点的电势能 答案 ABD 解析 根据点电荷乙运动到B点时的速度减小到最小为v 点电荷乙在 B 点 所受电场力等于摩擦力 由 qE mg 解得点电荷甲在B点处的电场强度大小为 E mg q 选项 A 正确 由 E kQ r2 解得O B间的距离为 r 选项 B 正确 点电荷乙从 A kQq mg 到 B 根据动能定理 qUAB mg AB mv2 mv02 解得在点电荷甲形成的电场中 A B 1 2 1 2 6 间电势差UAB mg AB q 选项 C 错 1 2mv2 1 2mv2 0 q 误 点电荷乙由 A 点运动到B点 电场力做功 电势能减小 点电荷乙在 A 点的电势能大于 B 点的电势能 选项D 正 确 13 2013 沈阳二中测试 在空间中水平面 MN 的下方存在竖直向下的匀强电场 质量为 m 的 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 A B C 三点在同一直线上 且 AB 2BC 如右图所示 由此可见 A 电场力为 3mg B 小球带正电 C 小球从 A 到 B 与从 B 到 C 的运动时间相等 D 小球从 A 到 B 与从 B 到 C 的速度变化量的大小相等 答案 AD 解析 设 AC 与竖直方向的夹角为 对带电小球从 A 到 C 电场力做负功 小球带负电 由动能定理 mg AC cos qE BC cos 0 解得电场力为 qE 3mg 选项 A 正确 B 错误 小球水平方向做匀速直线运动 从 A 到 B 的运动时间是从 B 到 C 的运动时间的 2 倍 选项 C 错误 小球在竖直方向先加速后减速 小球 从 A 到 B 与从 B 到 C 竖直方向的速度变化量的大小 相等 水平速度不变 小球从 A 到 B 与从 B 到 C 的速度变化量的大小相等 选项 D 正确 14 2013 届江西省重点中学高三联考 A B是一条电场线上的两点 若在A点释放一初速 为零的电子 电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B 其电势能W随位移s变化的规 律如图所示 设A B两点的电场强度分别为EA和EB 电势分别为 A和 B 则 A EA EB B EA B D A B 答案 A D 解析 由功能关系可知 电势能变化对于动能变化 Ek 根据动能定理qEs Ek 由于电势能W随位移s变化的规律为直线 所以为匀强电场 EA EB 选项 A 正确 B 错误 电子仅在电场力作用下沿电场线从A运动到B 电势能减小 电场力做正功 电场线方向从 B 到 A A B 选项 D 正确 C 错误 7 15 10 分 2013 安徽江南十校摸底 悬挂在 O 点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个质 量为 m 带电量为 q 的小球 若在空间加一匀强电场 则小球静止时细线与竖直方向夹角 为 如图所示 求 1 所加匀强电场场强最小值的大小和方向 2 若在某时刻突然撤去电场 当小球运动到最低点时 小球对细线的拉力为多大 15 解析 1 当电场力的方向与细线垂直时 电场强度最小 由 mgsin qE 解得 E sinmg q 小球带负电 所受电场力方向与场强方向相反 故场强方向为斜向左下方 2 设线长为 l 小球运动到最低点的速度为 v 细线对小球的拉力为 F 则有 mgl 1 cos mv2 1 2 F mg m 2 v l 联立解得 F mg 3 2cos 根据牛顿第三定律 小球对细线的拉力 F F mg 3 2cos 16 10 分 2013 安徽江南十校摸底 如图所示 倾角为 的斜面处于竖直向下的匀强电 场中 在斜面上某点以初速度为v0水平抛出一个质量为 m 的带正电 小球 小球受到的电场力与重力相等 地球表面重力加速度为 g 设斜面足够长 求 1 小球经多长时间落到斜面上 2 从水平抛出至落到斜面的过程中 小球的电势能是如何变化的 其变化量为多大 解析 1 小球在运动过程中 qE mg ma qE mg 解得a 2g y at2 x v0t 1 2 又 y x tan 8 联立解得 t tan 0 v g 2 y at2 2g tan 2 tan2 1 2 1 2 0 v g 2 0 v g 电场力做功 电势能减小 则有 E W qEy mgy mv02tan2 17 2013 沈阳二中测试 如图甲所示 A B是一对平行放置的金属板 中心各有一个小孔 P Q PQ连线垂直金属板 两板 间距为d 现从P点处连续不断 地有质量为 m 带电量为 q的 带电粒子 重力不计 沿PQ方 向放出 粒子的初速度可忽略不 计 在t 0 时刻开始在A B间 加上如图乙所示交变电压 A板 电势高于B板电势时 电压为正 其电压大小为U 周期为T 带电粒子在A B间运动过程 中 粒子间相互作用力可忽略不计 1 进入到金属板之间的带电粒子的加速度 2