2020年高考物理《电场》专题训练卷及答案解析

2020年高考物理电场专题训练卷一、选择题1.水平放置的平行板电容器与某一电源相连接后，断开开关，重力不可忽略的小球由电容器的正中央沿水平向右的方向射入该电容器，如图所示，小球先后经过虚线的A、B两点。则A如果小球所带的电荷量为正电荷，小球所受的电场力一定向下B小球由A到B的过程中电场力一定做负功C小球由A到B的过程中动能可能减小D小球由A到B的过程中，小球的机械能可能减小解析小球在极板间受到竖直向下的重力作用与电场力作用，由题图小球运动轨迹可知，小球向下运动，说明小球受到的合力竖直向下，重力与电场力的合力竖直向下；当小球带正电时，若上极板带正电荷，小球受到的合力向下，小球运动轨迹向下，若上极板带负电，但如果电场力小于重力，小球受到的合力向下，小球运动轨迹向下，故无法确定电场力与重力的大小关系，A错误；如果小球受到的电场力向下，小球从A运动到B点过程中电场力做正功，如果小球受到的电场力向上，则电场力做负功，B错误；小球受到的合力向下，小球从A点运动到B点过程中合外力做正功，小球的动能增加，C错误；小球从A点运动到B点过程，如果所受电场力向上，则机械能减小，D正确。答案D2.如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则AP和Q都带正电荷BP和Q都带负电荷CP带正电荷，Q带负电荷DP带负电荷，Q带正电荷解析对P、Q整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电场力为零，所以P、Q必带等量异种电荷，选项AB错误；对P进行受力分析可知，匀强电场对它的电场力应水平向左，与Q对它的库仑力平衡，所以P带负电荷，Q带正电荷，选项D正确，C错误。答案D3.(多选)如图所示，均匀带电的半圆环在圆心O点产生的电场强度为E、电势为，把半圆环分成AB、BC、CD三部分。下列说法正确的是ABC部分在O点产生的电场强度的大小为BBC部分在O点产生的电场强度的大小为CBC部分在O点产生的电势为DBC部分在O点产生的电势为解析如图所示，B、C两点把半圆环等分为三段。设每段在O点产生的电场强度大小均为E。AB段和CD段在O处产生的电场强度夹角为120，它们的合电场强度大小为E，则O点的合电场强度：E2E，则：E；故圆弧BC在圆心O处产生的电场强度为。电势是标量，设圆弧BC在圆心O点产生的电势为，则有3，则，故选AD。答案AD4.在如图所示电路中，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，P为其中的一个定点，将开关S闭合，电路稳定后将A板向上平移一小段距离，则下列说法正确的是A电容器的电容增加B在A板上移过程中，电阻R中有向上的电流CA、B两板间的电场强度增大DP点电势升高解析根据C知，当A板向上平移一小段距离，间距d增大，其他条件不变，则导致电容变小，故A错误；在A板上移过程中，电容减小，由于极板电压不变，则极板带电荷量减小，因此电容器处于放电状态，电阻R中有向上的电流，故B正确；根据E与C相结合可得E，由于电荷量减小，场强大小变小，故C错误；因场强变小，导致P点与B板的电势差减小，因B板接地，电势为零，即P点电势降低，故D错误。答案B5.(多选)如图，电荷量分别为q和q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则Aa点和b点的电势相等Ba点和b点的电场强度大小相等Ca点和b点的电场强度方向相同D将负电荷从a点移到b点，电势能增加解析a、b两点到两点电荷连线的距离相等，且关于两点电荷连线中点对称，可知a、b两点的电场强度大小相等，方向相同，选项B、C均正确。电荷量分别为q和q(q0)的点电荷(等量异种点电荷)固定在正方体的两个顶点上，正方体的另外两个顶点a、b在两点电荷q和q连线的垂直平分面两侧，故a点和b点的电势不相等，选项A错误；电势是标量，将q和q在a、b两点产生的电势分别相加，可得ba，将负电荷从a点移到b点，电场力做正功，电势能减少，选项D错误。答案BC6.如图所示，A、B、C三点的连线组成一个直角三角形，BAC30，D为AC边的中点。在A、B两点分别放置一个点电荷后，C点的场强方向水平向右，则A一定是A点放正电荷，B点放负电荷B两点电荷的电荷量可能相等CD点的电势高于C点的电势D将一带负电的试探电荷从C点移到D点，电势能增加解析由于C点的电场强度方向水平向右，由电场的叠加可知，B点的点电荷在C点的电场强度方向竖直向上，A点的点电荷在C点的电场强度方向沿AC连线指向A，故A点应放置负电荷，B点应放置正电荷，A错误；由电场的叠加可知，A、B两点放置的点电荷在C点的场强大小关系为EA2EB，设B、C两点间的距离为d，则A、C两点间的距离为2d，由点电荷的场强公式可得k2k，解得|QA|8|QB|，B错误；在B点的正点电荷形成的电场中，C、D两点的电势相等，而在A点放置的负点电荷形成的电场中，C点的电势高于D点的电势，由此可知，在两点电荷形成的电场中，C点的电势高于D点的电势，C错误；将一带负电的试探电荷从C点移到D点的过程中，电场力做的功为Wq(CD)0，所以电势能增加，D正确。答案D7.(多选)如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为Q和Q，在它们连线的竖直垂直平分线上固定一根内壁光滑的绝缘细管，有一带电荷量为q的小球以初速度v0从上端管口竖直射入，重力加速度为g，静电力常量为k，则A小球下落过程中加速度始终为gB小球受到的库仑力先做正功后做负功C小球速度先增大后减小，射出时速度仍为v0D管壁对小球的弹力最大值为8k解析小球在内壁光滑的绝缘细管中所受库仑力方向与运动方向始终垂直，则库仑力不做功，下落过程中加速度始终为g，选项A正确，BC错误；当小球运动到等量异种点电荷的连线上时，所受库仑力最大，最大库仑力为F8k，由平衡条件可得管壁对小球的弹力最大值为8k，选项D正确。答案AD8.(多选)一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是A电场强度的大小为2.5 V/cmB坐标原点处的电势为1 VC电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV解析如图所示，设a、c之间的d点电势与b点电势相同，则，所以d点的坐标为(3.5 cm,6 cm)，过c点作等势线bd的垂线，电场强度的方向由高电势指向低电势。由几何关系可得，cf的长度为3.6 cm，电场强度的大小E V/cm2.5 V/cm，故选项A正确；因为Oacb是矩形，所以有UacUOb，可知坐标原点O处的电势为1 V，故选项B正确；a点电势比b点电势低7 V，电子带负电，所以电子在a点的电势能比在b点的高7 eV，故选项C错误；b点电势比c点电势低9 V，电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV，故选项D正确。答案ABD9.(多选)如图所示，从电子枪中射出初速度不计的电子，在加速电场中加速后，从P板的小孔垂直偏转电场方向射入两极板间，最后射出偏转电场，设加速电压为U1，偏转电压为U2，则AU1变大，则电子进入偏转电场的速度变大BU1变大，则电子在偏转电场中运动的时间变短CU2变大，则电子在偏转电场中运动的加速度变小D若要电子离开偏转电场时偏移量变小，仅使U1变大，其他条件不变即可解析由qUmv2可知，当U1变大时，电子进入偏转电场的速度变大，电子在偏转电场的水平位移不变，运动时间变短，故A、B正确；由F可知，U2变大，电子受力变大，加速度变大，电子在偏转电场中运动的加速度变大，故C错误；由y可知，若要电子离开偏转电场时偏移量变小，仅使U1变大，其他条件不变即可，故D正确。答案ABD10.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是A实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电B实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大解析实验前，只用带电玻璃棒与a板接触，能使电容器a板带电，b板上由于静电感应会带上异种电荷，A正确；只将b板向上平移，电容器两极板正对面积S变小，由C可知C变小，且Q不变，由U可知，U变大，静电计指针张角变大，B错误；只在极板间插入有机玻璃板，r变大，由C可知，C变大，且Q不变，由U可知，U变小，静电计指针张角变小，C错误；增加极板带电荷量、静电计指针张角变大，说明电压U变大，由C可知，电容大小与极板带电荷量无关，故D错误。答案A11.如图所示，R是一个定值电阻，A、B为水平正对放置的两块平行金属板，两板间带电微粒P处于静止状态，则下列说法正确的是A若增大A、B两金属板的间距，则有向右的电流通过电阻RB若增大A、B两金属板的间距，P将向上运动C若紧贴A板内侧插入一块一定厚度的金属片，P将向上运动D若紧贴B板内侧插入一块一定厚度的陶瓷片，P将向上运动解析由于两极板和电源相连，则两极板间的电压恒定，若增大A、B两金属板的间距，根据公式C可知，电容减小，根据公式C以及电压不变可得电容器两极板上所带电荷量减小，故电容器放电，R中有向左的电流，A错误；由于两极板间的电压不变，若增大A、B两金属板的间距，根据公式E可得两极板间的电场强度减小，电场力小于重力，微粒P将向下运动，B错误；若紧贴A板内侧插入一块一定厚度的金属片，相当于两极板间的距离减小，电场强度增大，则微粒P受到的电场力大于重力，P向上运动，C正确；若紧贴B板内侧插入一块一定厚度的陶瓷片，相当于r增大，两极板间的电场强度恒定不变，所以微粒P受到的电场力不变，P仍静止，D错误。故选C。答案C12.(多选)如图所示，一带电液滴在水平向左的匀强电场中由静止释放，液滴沿直线由b运动到d，直线bd方向与竖直方向成60角，则下列结论正确的是A液滴做匀速直线运动B液滴带正电荷C液滴所受的电场力大小是其重力的倍D液滴的电势能减小解析由题可知，带电液滴只受重力和电场力作用，两个力都是恒力，其合力沿bd方向，则电场力必定水平向右，液滴做匀加速直线运动且带负电荷，故选项A、B错误；由于合力沿bd方向，则根据力的合成规律可知Eqmgtan 60，即Eqmg，故选项C正确；由于电荷带负电，沿bd方向运动，电场力做正功，故电势能减小，故选项D正确。答案CD二 非选择题13.如图所示，一静止的电子经过电压为U的电场加速后，立即射入竖直的偏转匀强电场中，射入方向与电场线垂直，射入点为A，最终电子从电场的B点经过。已知偏转电场的电场强度大小为E，方向如图所示，电子的质量为m，电荷量为e，重力不计。求：(1)电子进入偏转电场时的速度v0；(2)若将加速电场的电压提高为原来的2倍，电子仍从B点经过，则偏转电场的电场强度E变为原来的多少倍。解析(1)电子在加速电场中加速，由动能定理得Uemv02所以，v0(2)设电子的水平位移为x，电子的竖直偏移量为y，则有xv0tyat2Eema联立解得E根据题意可知x、y均不变，当U增大为原来的2倍，场强E也增大为原来的2倍。答案(1) (2)2倍14.如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d，两金属板正中间有一水平放置的金属网G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为(0)。质量为m、电荷量为q(q0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。(1)求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？解析(1)PG、QG间场强大小相等，均为E。粒子在PG间所受电场力F的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为a，有EFqEma设粒子第一次到达G时动能为Ek，由动能定理有qEhEkmv02设粒子第一次到达G时所用的时间为t，粒子在水平方向的位移大小为l，则有hat2lv0t联立式解得Ekmv02qhlv0(2)若粒子穿过G一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短。由对称性知，此时金属板的长度L为L2l2v0。答案(1)mv02qhv0(2)2v015.由电子加速器、偏转电场组成的装置可以实现电子扩束，如图(a)所示。大量电子由静止开始，经电压为U1的加速电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从间距为d的两板正中间射入偏转电场；当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t0，当在两板间加如图(b)所示的周期为2t0、偏转电压峰值为U0的交变电压时，所有电子恰好都能从两板间通过，已知电子的电荷量为e、质量为m，电子重力和它们之间的相互作用力均忽略不计。求：(1)电子进入偏转电场的初速度大小v0；(2)偏转电压峰值U0的大小；(3)哪个时刻进入偏转电场的电子，会从中线上方处飞出偏转电场。解析(1)电子在加速电场中加速，由动能定理得：eU1mv02解得v0(2)电子在偏转电场中运动时，水平方向做匀速运动，速度vxv0竖直方向做分段匀变速运动，其速度时间图象如图所示从图中可以看出在tnt0(n0,1