2011高考物理一轮复习考点演练：第6章 静电场 电势能与电势差（解析版）

第六章第六章 静电场静电场 电势能与电势差电势能与电势差 第第 1 1 节节 电场力性质的描述电场力性质的描述 班级 姓名 成绩 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 7 分 每题只有一个答案正确 共 70 分 1 在静电场中a b c d四点分别放一检验电荷 其电量可 变 但很小 结果测出检验电荷所受电场力与电荷电量的关系 如图所示 由图线可知 A a b c d四点不可能在同一电场线上 B 四点场强关系是Ec Ea Eb Ed C 四点场强方向可能不相同 D 以上答案都不对 2 电场强度E的定义式为E q F 根据此式 下列说法中正确 的是 上式说明电场中某点的场强E与F成正比 与q成反比 拿走q 则E 0 式中q是放入电场中的点电荷的电量 F是该点电荷在电场中某点受到的电场力 E是该 点的电场强度 式中q是产生电场的点电荷的电量 F是放在电场中的点电荷受到的电场力 E是电场强 度 在库仑定律的表达式F 2 21 r qkq 中 可以把 2 2 r kq 看做是点电荷q2产生的电场在点电荷q1处 的场强大小 也可以把 2 1 r kq 看做是点电荷q1产生的电场在点电荷 q2处的场强大小 A 只有 B 只有 C 只有 D 只有 3 在x轴上有两个点电荷 一个带电量Q1 另一个带电量Q2 且Q1 2Q2 用E1和E2分别表示 两个点电荷产生的场强的大小 则在x轴上 A E1 E2的点只有一处 该处的合场强为 0 B E1 E2的点共有两处 一处的合场强为 0 另一处的合场强为 2E2 C E1 E2的点共有三处 其中两处的合场强为 0 另一处的合场强为 2E2 D E1 E2的点共有三处 其中一处的合场强为 0 另两处的合场强为2E2 4 A B两个点电荷在真空中所产生电场的电场线 方向未标出 如图 所示 图中C点为两点电荷连线的中点 MN为两点电荷连线的中垂线 D 为中垂线上的一点 电场线的分布关于MN左右对称 则下列说法中错误 的是 A 这两个点电荷一定是等量异种电荷 B 这两个电荷一定是等量同种电荷 C C D两点的电势一定相等 D C点的电场强度比D点的电场强度大 5 改编题 下面各图中A球系在绝缘细线的下端 B球固定在绝缘平面上 它们带电的种 类以及位置已在图中标出 则 A 球能保持静止的是 6 如图所示 中子内有一个电荷量为 3 2 e的上夸克和两个电荷 量为 3 1 e的下夸克 3 个夸克都分布在半径为r的同一圆周上 则 3 个夸克在其圆心处产生的电场强度为 A 2 r ke B 2 3r ke C 2 9r ke D 2 3 2 r ke 7 改编题 如图所示 两等量异号的点电荷相距为 2a M与两 点电荷共线 N位于两点电荷连线的中垂线上 两点电荷连线中 点到M和N的距离都为L 且L a 忽略 L a n n 2 项的影响 则两点电荷的合电场在M和N点的强度 A 大小之比为 4 方向相反 B 大小之比为 1 方向相反 C 大小均与a成正比 方向相反 D 大小均与L的平方成反比 方向相互垂直 8 如图所示 光滑绝缘水平面上带异号电荷的小球A B 它们 一起在水平向右的匀强电场中向右做匀加速运动 且保持相对静止 设小球A的带电量大小 为QA 小球B的带电量大小为QB 下列判断正确的是 A 小球A带正电 小球B带负电 且QA QB B 小球A带正电 小球B带负电 且QAQB D 小球A带负电 小球B带正电 且QA b c B a c b C Ea Eb Ec D Eb Ea Ec 5 如图所示 P Q是两个电量相等的正的点电荷 它们连线的中点是O A B是中垂线上 的两点 OA OB 用EA EB A B 分别表示A B两点的场强和电势 则 A EA一定大于EB A 一定大于 B B EA不一定大于EB A 一定大于 B C EA不一定大于EB A 不一定大于 B D EA一定大于EB A 不一定大于 B 6 改编题 某电场的电场线如图所示 过A C两点的电 势分别为 A 50 V C 20 V 那么AC连线中点B的电 势 B 为 A 等于 35 V B 大于 35 V C 小于 35 V D 无法确定 7 2008 广东理科基础 空间存在竖直向上的匀强电场 质量 为m的带正电的微粒水平射入电场中 微粒的运动轨迹如图所示 在相等的时间间隔内 A 重力做的功相等 B 电场力做的功相等 C 电场力做的功大于重力做的功 D 电场力做的功小于重力做的功 8 如图所示 虚线 a b 和 c 是某静电场中的三个等势面 它们 的电势分别为 A B 和 C A B C 一带正电的粒子 射入电场中 其运动轨迹如实线KLMN所示 由图可知 A 粒子从K到L的过程中 电场力做负功 B 粒子从L到M的过程中 电场力做负功 C 粒子从K到L的过程中 电势能减少 D 粒子从L到M的过程中 动能减少 9 改编题 如图所示 在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷 Q和 Q x轴上的P点位于 Q的右侧 下列判断正确的是 在x轴上还有一点与P点电场强度相同 在x轴上还有两点与P点电场强度相同 若将一试探电荷 q从P点移至O点 电势能增大 若将一试探电荷 q从P点移至O点 电势能减小 A B C D 10 改编题 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 所带电荷的绝对值也相等 现 将M N从虚线上的 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 则下列说法错 误的是 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 N从O点运动至a点的过程中电场力做正功 D M在从O点运动至b点的过程中 电场力对它做的功等于零 二 计算题 本题共 2 小题 共 30 分 要有必要的文字说明和解题步骤 有数 值计算的要注明单位 11 12 分 将电荷量为 6 10 6C 的负电荷从电场中A点移到B点 克服电场力做了 3 10 5 J 的功 再将该电荷从B点移到C点 电场力做了 1 2 10 5J 的功 则该电荷从A点移到B 点 再从B点移到C点的过程中 电势能变化了多少 12 18 分 如图所示 在绝缘水平面上 相距为L的A B两点分别固定着等量正点电荷 O为AB连线的中点 C D是AB连线上两点 其中AC CO OD DB 4 1 L 一质量为m电量为 q 的小滑块 可视为质点 以初动能E0从C点出发 沿直线AB向D运动 滑块第一次经过O 点时的动能为nE0 n 1 到达D点时动能恰好为零 小滑块最终停在O点 求 1 小滑块与水平面之间的动摩擦因数 2 OD两点间的电势差UOD 3 小滑块运动的总路程s 第 3 节 电容器 带电粒子在电场中的运动 班级 姓名 成绩 时间 45 分钟满分 100 分 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 7 分 每题只有一个答案正确 共 70 分 1 电容器是一种常用的电子元件 对电容器认识正确的是 A 电容器的电容表示其储存电荷的能力 B 电容器的电容与它所带的电荷量成正比 C 电容器的电容与它两极板间的电压成正比 D 电容的常用单位有 F 和 pF 且有 1 F 103pF 2 2009 海南 一平行板电容器两极板间距为d 极板面积为S 电容为 d S 0 其中 0 是常量 对此电容器充电后断开电源 当增加两板间距时 电容器极板间 A 电场强度不变 电势差变大 B 电场强度不变 电势差不变 C 电场强度减小 电势差不变 D 电场强度减小 电势差减小 3 给平行板电容器充电 断开电源后A极板带正电 B极板带负电 板间一带电小球C用绝 缘细线悬挂 如图所示 小球静止时与竖直方向的夹角为 则下列说法错误的有 A 若将B极板向右平移稍许 电容器的电容将减小 B 若将B极板向下平移稍许 A B两板间电势差将增大 C 若将B板向上平移稍许 夹角 将变大 D 轻轻将细线剪断 小球将做斜抛运动 4 2010 济南模拟 如图所示 质子 1 1H 和 粒子 4 2He 以相同的初动能垂直射入偏转电场 粒子不计重力 则这两个粒子射出电场时的侧 位移 y 之比为 A 1 1 B 1 2 C 2 1 D 1 4 5 改编题 如图所示的电路可将声音信号转化为电信号 该电 路中右侧固定不动的金属板b 与能在声波驱动下沿水平方向振 动的镀有金属层的振动膜a通过导线与恒定电源两极相接 若声 源S沿水平方向做有规律的振动 则 A a振动过程中 ab板间的电场强度不变 B a振动过程中 ab板所带电量不变 C a振动过程中 灵敏电流计中始终有方向不变的电流 D a向右的位移最大时 ab两板所构成的电容器的电容量最大 6 如图所示 a b c是静电场中的三个等势面 其电势分别 是 5 V 0 和 5 V 一个电子从 O 点以初速度v0进入电场 电子 进入电场后的运动情况是 A 如果v0的方向向上 则电子的速度大小不变 方向不变 B 如果v0的方向向上 则电子的速度大小改变 方向不变 C 如果v0的方向向左 则电子的速度大小改变 方向改变 D 如果 v0的方向向左 则电子的速度大小改变 方向不变 7 改编题 如图所示 示波管是示波器的核心部件 它由电子枪 偏转电极和荧光屏组 成 如果在荧光屏上P点出现亮斑那么示波管中的 极板X应带正电 极板X 应带正电 极板Y应带正电 极板Y 应带正电 A B C D 8 创新题 如图所示 示波器的示波管可以视为加速电场与偏转电场的组合 若已知加 速电压为U1 偏转电压为U2 偏转极板长为L 极板间距为d 且电子被加速前的初速度可 忽略 则关于示波器的灵敏度 即偏转电场中每单位偏转电压所引起的偏转量 2 U h 与加速 电场 偏转电场的关系 下列说法中正确的是 A L越大 灵敏度越高 B d越大 灵敏度越高 C U1越大 灵敏度越高 D U2越大 灵敏度越高 9 2007 广东 平行板间有如图所示的周期性变化的电压 重力不计的带电粒子静止在平行 板中央 从t 0 时刻开始将其释放 运动过程无碰板情况 则能正确 定性描述粒子运动的速度图象的是 10 2010 天津 如图所示 带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置 M N为 板间同一电场线上的两点 一带电粒子 不计重力 以速度vM经过M点在电场线上向下运动 且未与下板接触 一段时间后 粒子以速度vN返回N点 则 A 粒子受电场力的方向一定由M指向N B 粒子在M点的速度一定比在N点的大 C 粒子在M点的电势能一定比在N点的大 D 电场中M点的电势一定高于N点的电势 二 计算题 本题共 2 小题 共 30 分 要有必要的文字说明和解题步骤 有数值计算的要 注明单位 11 2010 莱芜模拟 14 分 一质量为m 带电荷量为 q的小球以水平初速度v0进入竖 直向上的匀强电场中 如图甲所示 今测得小球进入电场后在竖直方向下降的高度y与水平 方向的位移x之间的关系如图乙所示 根据图乙给出的信息 重力加速度为g 求 1 匀强电场场强的大小 2 小球从进入匀强电场到下降h高度的过程中 电场力做的功 3 小球在h高度处的动能 12 16 分 如图甲所示 热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计 电子发射装置的加速 电压为U0 电容器板长和板间距离均为L 10 cm 下极板接地 电容器右端到荧光屏的距离也 是L 10 cm 在电容器两极板间接一交变电压 上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示 每个电子穿过平行板的时间极短 可以认为电压是不变的 求 1 在t 0 06 s 时刻 电子打在荧光屏上的何处 2 荧光屏上有电子打到的区间有多长 3 屏上的亮点如何移动 参考答案 第六章 第 1 节 电场力性质的描述 1 解析 解析 根据F Eq知 在F q图象中 E为图线斜率 由此可得Ec Ea Eb Ed 选项 B 正 确 答案 答案 B 2 解析 解析 E q F 为电场强度的定义式 适用于各种电场 其中q为检验电荷的电量 F为其 在电场中所受的电场力 电场强度E由电场决定 与检验电荷及其受力无关 故 错误 对 由E q F 和库仑定律F k 2 21 r qq 知 k 2 1 r q 为q1在q2处产生电场的场强 k 2 2 r q 为q2在q1 处产生电场的场强 故 正确 选项 C 正确 答案答案 C 3 解析解析 设Q1 Q2相距l 在它们的连线上距Q1x 处有一点A 在该处两点电荷所产生电场的场强大小相等 则有k 2 1 x Q k 2 2 xl Q 即x2 4lx 2l2 0 解得 x l lll 22 2 8164 22 即x1 2 2 l x2 2 2 l 说明在Q2两侧各有一点 在该点Q1 Q2产生电场的场强大小相等 在这两点中 有一点两点 电荷产生电场的场强大小 方向都相同 若Q1 Q2为异种电荷 该点在Q1 Q2之间 若 Q1 Q2为同种电荷 该点在Q1 Q2的外侧 在另一点 两点电荷产生电场的场强大小相等 方向相反 若Q1 Q2为异种电荷 该点在Q1 Q2外侧 若Q1 Q2为同种电荷 该点在Q1 Q2 之间 故 B 正确 答案答案 B 4 解析 解析 由点电荷的电场线分布特点可知 A 正确 B 错误 等量异种点电荷连线的中垂线 是一条等势线 因此C D电势相等 C 正确 由C到无穷远处场强减小 D 正确 答案 答案 B 5 解析 解析 图 A 中库仑力和绳的拉力的合力有可能等于球的重力大小 A球有可能保持静止 图 B 中库仑力和A球的重力均竖直向下 不可能和绳对A的拉力平衡 图 C 中库仑力和绳对 A的拉力在一条直线上 其合力不可能竖直向上与重力平衡 图 D 中库仑力与绳对A的拉力 的合力方向向左上 不可能和球A的重力平衡 答案 答案 A 6 解析 解析 两个 3 1 e的下夸克在O处的合场强方向竖直向下 大小为 22 3 3 1 r ke r ek 而 3 2 e的 上夸克在O处的场强方向也竖直向下 大小为 22 3 2 3 2 r ke r ek 故O处的合电场强度为 222 3 2 3r ke r ke r ke 故 A 正确 答案 答案 A 7 解析 解析 题图所示合电场在 M 和 N 点的强度分别为 E1 22 aL kq aL kq E2 2 22 22 aL a aL kq 因 L a n可忽略 故E1 E2 2 又N点处强场方向由 q指向 q 在M点的场强表现 q 的点电荷 由 q指向 q 答案 答案 C 8 解析 解析 如果小球A带正电 小球B带负电 则对B球来说 A 对它的库仑力和匀强电场对 它的电场力均水平向左 不可能向右匀加速 故 A B 均错误 对A受力分析得 EQA 2 r QkQ BA 比较可得 2 r kQB E 2 r kQA QB QA 故 D 正确 答案 答案 D 9 解析 解析 依据题意对两个带电小球受力分析如图 据平衡条件得 F m1gtan F m2gtan 所以有m1 m2 答案 答案 B 10 解析 解析 由电场线的形状可判定产生电场的源电荷在电场线左侧 因做曲线运动的物体受 到的合外力指向运动轨道的凹处 可知粒子在a b点受力沿电场线向左 无论从a向b 还 是从b向a 粒子在a点速度大于b点速度 由电场线的分布情况可得Ea Eb 答案为 A 答案 答案 A 11 解析 解析 1 先判定第三个点电荷所在的位置 只能在B点的右侧 再由 F 2 r kQq F k q相同时r Q 所以rA rB 2 1 即C在AB延长线上 且AB BC 2 C处的点电荷肯定在电场力作用下平衡 只要A B两个点电荷中的一个处于平衡 另 一个必然也平衡 由F 2 r kQq F k QA相同 Q r2 所以QC QB 4 1 而且要保证B处的点电荷平衡 C处点电荷必须是正电荷 所以C点处引入的点电荷QC 4Q 12 解析 解析 1 以B球为研究对象 B球受到重力mg 电场力qE 静电力F AB间绳子的 拉力T1和OB间绳子的拉力T2共 5 个力的作用 处于平衡状态 受力情况如图 A B间的静电力F 2 2 l kq 0 1 N 在竖直方向上 T2sin 60 mg 在水平方向上 qE F T1 T2cos 60 代入数据解得T1 0 042 N 2 将O B间的线烧断后 A B球最后的平衡状态如图示 第六章 第 2 节 电场能性质的描述 1 解析 解析 电势能由电荷和电场中的电势共同决定 它们均有正 负 而且正大于负 故 A B 均错误 电场强度和电势没有必然联系 故 C 错误 负电荷形成的电场中无限远处为零势 能点 正电荷的电势能为负值 负电荷的电势能为正值 故 D 正确 答案 答案 D 2 解析 解析 仅受电场力的作用在电场线上运动 只要电场线是直线的就可能实现 但是在等 势面上做匀速圆周运动 就需要带负电的粒子在电场中所受的电场力提供向心力 根据题目 中给出的四个电场 同时符合两个条件的是 A 选项 答案 答案 A 3 解析解析 由题意知 b c在同一等势面上 且a点电势高于b c点电势 此空间的电场不可 能是沿x轴正方向的匀强电场 答案答案 B 4 解析 解析 根据电场力做功判断 若从a到b到c移动一正的试探电荷 电场力做正功 电 势降低 所以 A 正确 由于点a和点c关于P Q连线的中垂线对称 故a c两点的场强大 小相等 但方向不同 所以 C D 错误 答案 答案 A 5 解析解析 P Q在O点的合场强为 0 沿OAB线到无穷远处P Q的合场强也为 0 可见沿 OAB 线远离O点时 合场强先增大再减小 故EA不一定大于EB 而电势离电荷越远越小 必 有 A B 故选 B 项正确 答案答案 B 6 解析 解析 因为电场线越密场强越大 所以AB段的场强要比BC段的场强大 因而UAB E1 AB UBC E2 BC UAB UBC 这里的E1 E2分别指AB段 BC段场强的平均值 因此 A B B C 故 2 B A C 代入数值得小于 35 V 所以选项 C 正确 答案 答案 C 7 解析 解析 根据微粒的运动轨迹可知电场力大于重力 故选项 C 正确 由于微粒做曲线运动 故在相等的时间间隔内 微粒的位移不相等 故选项 A B 错误 答案 答案 C 8 解析解析 由图可知 等势线为一系列的同心圆 再结合电势关系可判断出场源电荷应为一带 正电的点电荷 带正电的粒子在正的点电荷电场中受斥力作用 运动轨迹发生偏转 粒子从 K到L的过程中轨迹靠近场源电荷 电场力做负功 由能量守恒定律可知 动能减少 电势 能增加 粒子从L到M的过程中 轨迹远离场源电荷 电场力做正功 故电势能减少 动能 增加 只有选项 A 正确 答案 答案 A 9 解析 解析 根据等量正负点电荷的电场分布可知 在x轴上还有一点与P点电场强度相同 即和P点关于O点对称 正确 若将一试探电荷 q从P点移至O点 电场力先做正功后做 负功 所以电势能先减小后增大 一般规定无穷远电势为零 过O点的中垂线电势也为零 所以试探电荷 q在P点时电势能为负值 移至O点时电势能为零 所以电势能增大 正确 答案为 A 答案 答案 A 10 解析 解析 本题考查带电粒子在电场中的运动 图中的虚线为等势线 所以M从O点到b点的 过程中电场力对粒子做功等于零 D 正确 根据M N粒子的运动轨迹可知 N 受到的电场力向上 M受到的电场力向下 电荷的正负不清楚但为异种电荷 A 错误 a到O到的电势差等于O到c 的电势差 而且电荷和质量大小相等 电场力都做正功 根据动能定理得N在 a 与M在c两点 的速度大小相同 但方向不同 B 正确 C 正确 答案答案 A 11 解析 解析 A C两点的电势差为 UAC 6 55 106 102 1103 q WW BCAB V 3 V 所以电势能的变化量为 E WAC qUAC 6 10 6 3 J 1 8 10 5 J 负号表示电荷的电势能增加 12 解析 解析 1 因O为AB连线的中点 C D是AB连线上两点 其中AC CO OD 4 1 L 知 C D关于O点对称 则UCD 0 设滑块与水平面间的摩擦力大小为f 对滑块从C到D的过程中 由动能定理得 qUCD f 2 L 0 E0 且f mg 得 mgL E02 2 对于滑块从O到D的过程中 由动能定理得qUOD f 4 L 0 nE0 则UOD q En 2 21 0 3 对于小滑块从C开始运动最终在O点停下的整个过程 由动能定理得 qUCO fs 0 E0 而UCO UOD q En 2 12 0 得s 4 12 n L 第六章 第 3 节 电容器带电粒子在电场中的运动 1 解析 解析 C U Q 是电容的定义式 不是决定式 故C与Q U无关 B C 错误 1 F 106 pF D 错误 电容是表示电容器储存电荷的能力的物理量 A 正确 答案 答案 A 2 解析 解析 平行板所带电荷量Q 两板间电压U 有C U Q C d S 0 两板间匀强电场的场 强E d U 可得E S Q 0 电容器充电后断开 电容器电荷量Q不变 则 E 不变 根据C d S 0 可知d增大 C减小 又根据C U Q 可知 U 变大 答案 答案 A 3 解析 解析 电容器充电后与外电路断开 两极板电量不变 根据电容C的定义式C U Q 和决定 式C kd S 4 可知 A B 正确 B板上移后 板间电势差增大 由 d qU mgtan 可知 变大 C 正确 绳子剪断后 小球做匀加速直线运动 D 错误 答案 答案 D 4 解析解析 由y 2 0 2 2 1 v L m Eq 和Eko 2 0 2 1 mv 得y ko E qEL 4 2 可知 y与q成正比 B 正确 答案 答案 B 5 解析 解析