冲刺2020年高考物理二轮专项提升专题07 电场及带电粒子在电场中的运动(押题专练)(解析版)

1、 专题 7 押题专练一、选择题（本题共包括 15 小题，每小题 4 分，共 60 分）1一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上若将云母介质移出，则电容器()a极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大b极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大c极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变d极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变【答案】d【解析】平行板电容器接在电压恒定的直流电源上，电容器两极板之间的电压u 不变若将云母介质q移出，电容 c 减小，由 c 可知，电容器所带电荷量 q 减小，即电容器极板上的电荷量减小由于u 不uu变，d 不变，由 e 可知，极板间电场强度 e 不变，选项 d

2、 正确，a、b、c 错误。d2如图所示，真空中电荷量均为 q 的两正点电荷固定于一绝缘正方体框架的两侧面abb a 和 dcc d1111中心连线所在直线上，且两点电荷关于正方体中心对称，则()aa、b、c、d 四个点的电势相同ba 、b 、c 、d 四个点的电场强度相同1111c负检验电荷在 a 点的电势能小于在 c 点的电势能1d正检验电荷从 c 点移到 c 点的过程中，电场力对其做正功1【答案】a【解析】由叠加原理可知，a、b、c、d 四个点的电势相同，选项 a 正确；a 、b 、c 、d 四个点的1111电场强度大小相同，但方向不同，选项b 错误；由对称性可知a 点和 c 点电势相同，

3、故负检验电荷在a 点1的电势能等于在 c 点的电势能，选项 c 错误；由对称性可知 c 点和 c 点的电势相同，故正检验电荷从c11点移到 c 点的过程中，电场力对其做功为零，选项d 错误13如图所示，实线表示某电场的电场线(方向未标出)，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设 m 点和 n 点的电势分别为 、 ，粒子在 m 和 n 时加速度大小分别为 a 、a ，速度大小分别mnmn为 v 、v ，电势能分别为 e 、e .下列判断正确的是()mnpmpn1 av v ，a abv v ， mnmnmnmnc ，e eda a ，e v ，e e ，a、b 项错误；电场线疏密程度

4、表示电场强度大小，故粒子mnpmpn在 m 点所受电场力的大小小于在 n 点所受电场力的大小，由牛顿第二定律可知，a a a ，v v vabcacbaaba a a ，v v vabcbcca a a ，v v vbcabcda a a ，v v vbcaacb【答案】dqr2【解析】由点电荷电场强度公式 ek 可知，离场源点电荷 p 越近，电场强度越大，q 受到的电场力越大，由牛顿第二定律可知，加速度越大，由此可知，a a a ，a、b 选项错误；由力与运动的关系可知，bcaq 受到的库仑力指向运动轨迹凹的一侧，因此q 与 p 带同种电荷，q 从 c 到 b 的过程中，电场力做负功，动能减

5、少，从 b 到 a 的过程中电场力做正功，动能增加，因此q 在 b 点的速度最小，由于c、b 两点的电势差的绝对值小于 a、b 两点的电势差的绝对值，因此q 从 c 到 b 的过程中，动能的减少量小于从b 到 a 的过程中动能的增加量，q 在 c 点的动能小于在 a 点的动能，即有 v v v ，c 选项错误，d 选项正确。acb5如图所示，小球 a、b 带电荷量相等，质量均为 m，都用长 l 的绝缘细线挂在绝缘的竖直墙上 o 点，a 球靠墙且其悬线刚好竖直，b 球悬线偏离竖直方向 角而静止，此时a、b 两球之间的库仑力为 f.由于外2 部原因小球 b 的带电荷量减小，使两球再次静止时它们之间

6、的库仑力变为原来的一半，则小球b 的带电荷量减小为原来的()114a.2b1116c.8d【答案】c【解析】小球b 受力分析如图所示，两绝缘细线的长度都是l，则oab 是等腰三角形，则线的拉力t2与重力 g 相等，gt，小球处于平衡状态，则库仑力 f2gsin ，设原来小球带电荷量为 q，a、b 间的距2离是 r，则 r2lsin ，由库仑定律得 fk ，后来库仑力变为原来的一半，则 2gsin ，r2lsin ，2 2q2f2fr22qqr218k ，解得 q q，故选 c。bb6如图所示，直线 a、b 和 c、d 是处于匀强电场中的两组平行线，m、n、p、q 是它们的交点，四点处的电势分别

7、为 、 、 、 .一电子由 m 点分别运动到 n 点和 p 点的过程中，电场力所做的负功相等则mnpq()a直线 a 位于某一等势面内， mqb直线 c 位于某一等势面内， mnc若电子由 m 点运动到 q 点，电场力做正功d若电子由 p 点运动到 q 点，电场力做负功【答案】b【解析】由电子从 m 点分别运动到 n 点和 p 点的过程中电场力所做的负功相等可知，n、p 两点在同一等势面上，且电场线方向为 mn，故选项 b 正确，a 错误；m 点与 q 点在同一等势面上，电子由m 点运动到 q 点，电场力不做功，故选项 c 错误；电子由 p 点运动到 q 点，电场力做正功，故选项 d 错误。3

8、 7.如图所示，处于真空中的正方体中存在电荷量q 或q 的点电荷，点电荷位置图中已标明，则a、b两点电场强度和电势均相同的图是()qr2【解析】a 项中根据点电荷的电场强度公式 ek ，可得点电荷q 在正方体的顶点 a、b 两点电场强度大小相等，场强的方向相反，故a 项错误；b 项中各个点电荷在 a、b 两点的合电场场强大小不等，故bqr2项错误；c 项中根据点电荷的电场强度公式 ek ，得 a、b 两点的电场强度大小相等，再根据矢量合成，qr2求出合场强大小相等，方向不同，故 c 项错误；d 项中根据点电荷的电场强度公式 ek 可得各个点电荷在 a、b 两点的电场强度大小相等，再根据矢量合成

9、，求出合场强大小相等，方向相同，再根据点电荷电场中，到点电荷距离相等的点(或面)电势相等，可判断 a、b 两电势相等，故 d 项正确。【答案】d8.如图所示，水平放置的平行板电容器两极板间距为d，带负电的微粒质量为 m、带电荷量为 q，它从上极板的边缘以初速度 v 射入，沿直线从下极板 n 的边缘射出，已知重力加速度为 g，则()0a.微粒的加速度不为零b.微粒的电势能减少了 mgdc.两极板的电势差为mgdqd.m 板的电势高于 n 板的电势【解析】带负电的微粒在两极板间受竖直向下的重力和竖直方向的电场力，而微粒沿直线运动，由直u线运动条件可知，重力与电场力合力必为零，即电场力方向竖直向上，

10、大小等于重力，即mgq ，所以两dmgdq极板之间电势差 u，选项a 错误，c 正确；而微粒带负电，所以电场方向竖直向下，而电场方向是由高电势指向低电势的，所以m 板电势高于 n 板电势，选项d 正确；微粒由上板边缘运动到下板边缘，电场4 力方向与位移方向夹角为钝角，所以电场力对微粒做负功，微粒电势能增加，选项b 错误。【答案】cd9.空间存在平行于 x 轴方向的静电场，其电势 随 x 的分布如图所示。一质量为m、电荷量为q 的带电的粒子从坐标原点 o 由静止开始，仅在电场力作用下沿 x 轴正方向运动。则下列说法正确的是()a.该粒子带正电荷b.空间存在的静电场场强 e 是沿 x 轴正方向均匀

11、减小的c.该粒子从原点 o 运动到 x 过程中电势能是减小的0q2md.该粒子运动在 x 点的速度是00【解析】沿电场线方向电势降低，由图可知电场方向沿x 正方向。带电粒子仅在电场力作用下由静止开始沿 x 轴正方向运动，受力方向与电场方向一致，带电粒子带正电，a 项正确；沿 x 正方向电势均匀降低，电场为匀强电场，b 项错误；沿 x 轴正方向运动，电场力做正功，电势能减小，c 项正确；根据动能定理 q0122q mv2，v0，d 项错误。m【答案】ac10.如图所示，一带电小球固定在光滑水平面上的o 点，虚线 a、b、c、d 是带电小球激发电场的四条等距离的等势线，一个带电小滑块从等势线 d

12、上的 1 处以水平初速度 v 运动，结果形成了实线所示的小滑0块运动轨迹。1、2、3、4、5 是等势线与小滑块运动轨迹的一些交点。由此可以判定()a.固定小球与小滑块带异种电荷b.在整个运动过程中小滑块具有的动能与电势能之和保持不变c.在整个过程中小滑块的加速度先增大后减小d.小滑块从位置 3 到 4 和从位置 4 到 5 的过程中，电场力做功的大小关系是w w3445【解析】由图看出滑块的轨迹向右弯曲，可知滑块受到了斥力作用，则知小球与小滑块电性一定相同，故选项 a 错误；根据能量守恒定律得知，小滑块运动过程中具有的动能与电势能之和保持不变，故选项b5 正确；滑块与小球的距离先减小后增大，由

13、库仑定律得知滑块所受的库仑力先增大后减小，则其加速度先增大后减小，故选项 c 正确；小滑块从位置 3 到 4 和从位置 4 到 5 的过程中电场强度在减小，所以电场力做功的大小关系为 w w ，故选项 d 错误。3445【答案】bc11.如图甲所示，q 、q 是两个固定的点电荷，一带负电的试探电荷仅在电场力作用下以初速度v 沿120两点电荷连线的中垂线从 a 点向上运动，其 vt 图象如图乙所示，t 轴上 t 、t 两点关于 t 对称，下列说法132正确的是()a.两点电荷一定都带负电，但电荷量不一定相等b.两点电荷一定都带负电，且电荷量一定相等c.t 、t 两时刻试探电荷在同一位置13d.t

14、 时刻试探电荷的电势能最大2【解析】由图乙可知，试探电荷先向上做减速运动，再反向向下做加速运动，说明试探电荷受到的电场力应先向下后向上，故两点电荷一定都带正电；由于电场线只能沿竖直方向，故两个点电荷带电荷量一定相等；故选项 a、b 错误；根据速度图象的斜率表示加速度知，t 、t 两时刻试探电荷的加速度相同，所13受的电场力相同，所以它们在同一位置，故选项c 正确；t 时刻试探电荷的速度为零，动能为零，根据能2量守恒定律可知试探电荷的电势能最大，故选项d 正确。【答案】cd12.在 x 轴上有两个点电荷 q 、q ，其静电场的电势 在 x 轴上分布如图所示下列说法正确有()12aq 和 q 带有

15、异种电荷12bx 处的电场强度为零1c负电荷从 x 移到 x ，电势能减小12d负电荷从 x 移到 x ，受到的电场力增大12【答案】ac6 【解析】由题图可知，空间的电势有正有负，且只有一个极值，则两个点电荷必定为异种电荷，a 项正确；由 e 可知，x 图象的切线斜率表示电场强度，因此 x 处的电场强度不为零，b 项错误；负电x1荷从 x 移到 x 的过程中，电势升高，电场强度减小，由e q，fqe 可知，电势能减小，受到的电场力12p减小，c 项正确，d 项错误13通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，已知试探电荷q 在场源电荷 q 的电场中具kqqr所有电势能表达式为 e (式

16、中 k 为静电力常量，r 为试探电荷与场源电荷间的距离)真空中有两个点r电荷 q 、q 分别固定在 x 坐标轴的 x0 和 x6 cm 的位置上x 轴上各点的电势 随 x 的变化关系如图所12示a、b 是图线与 x 的交点，a 点的 x 坐标是 4.8 cm，图线上 c 点的切线水平下列说法正确的是()a电荷 q 、q 的电性相反12b电荷 q 、q 的电荷量之比为 1412cb 点的 x 坐标是 8 cmdc 点的 x 坐标是 12 cm【答案】acd【解析】电势 随 x 的变化关系图象的斜率 e，所以c 点电场强度为 0，根据电场叠加原理可知电xkq q kq qr12erkqkq荷 q

17、、q 的电性相反，故 a 正确；根据 p可知， 1 2 1 2 0，解得 q |q |4.8 cm 1.2 cm12qaqq12kq qx 6 cmkq qx21ekq1kq2 0，解得 b 点的坐标是 8 cm，6 cm41，故 b 错误；根据 p可知， 1 1qqqx1 x1bkqr2kqx2kq故 c 正确；由 e 知，e 120，解得 c 点的坐标是 x 12 cm，故 d 正确（x 6 cm）2c22214.如图，同一平面内的 a、b、c、d 四点处于匀强电场中，电场方向与此平面平行，m 为 a、c 连线的中点，n 为 b、d 连线的中点一电荷量为q(q0)的粒子从 a 点移动到 b

18、 点，其电势能减小w ；若该粒子从1c 点移动到 d 点，其电势能减小 w .下列说法正确的是()27 a此匀强电场的场强方向一定与 a、b 两点连线平行w wb若该粒子从 m 点移动到 n 点，则电场力做功一定为 122wc若 c、d 之间的距离为 l，则该电场的场强大小一定为 2qld若 w w ，则 a、m 两点之间的电势差一定等于 b、n 两点之间的电势差12【答案】bd【解析】由题意得，( )qw ，( )qw ，只能得出 a、b 两点间和 c、d 两点间的电势关系，ab1cd2无法确定场强的方向，a 错误；若 c、d 之间的距离为 l，因无法确定场强的方向，故无法确定场强的大小，

19、c 错误；由于 、 、w q( )，上述式子联立求解得粒子从 m 点移动到 n 点电acbd22mnmnmnw w场力做的功为 w mn12，b 正确；若 w w ，有 ，变形可得 ，又 212abcdacbda ， ，所以 ，d 正确acacbdbd2222mabnbambn15长为 l、间距为 d 的平行金属板水平正对放置，竖直光屏 m 到金属板右端的距离也为 l，金属板左端连接有闭合电路，整个装置结构如图所示，质量为m，电荷量为 q 的粒子以初速度 v 从两金属板正中间0自左端水平射入，由于粒子重力作用，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，粒子恰好垂直撞在光屏上对此过程，下列分析正确的是()

20、a粒子在平行金属板间的运动时间和在金属板右端到光屏的运动时间相等b板间电场强度大小为2mgqc若仅将滑片 p 向下滑动一段后，再让该粒子从 n 点以水平速度 v 射入板间，粒子不会垂直打在光0屏上d若仅将两平行板的间距变大一些，再让该粒子从n 点以水平速度 v 射入板间，粒子依然会垂直打0在光屏上【答案】abd【解析】粒子先在水平放置的两平行金属板间做类平抛运动，粒子离开电场具有竖直向下的加速度，粒子垂直撞在光屏上，说明竖直方向末速度等于0，即电场中粒子具有竖直向上的加速度，不管是金属板间还是离开电场后，粒子在水平方向速度没有变化，而且水平位移相等，所以运动时间相等，选项a 正确；qemg2m

21、g竖直方向速度变化量等大反向，所以有tgt，可得 e，选项 b 正确；若仅将滑片 p 向下滑动mq8 一段后，r 的电压减小，电容器的电压要减小，电荷量要减小，由于二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，电荷量不变，板间电压不变，所以粒子的运动情况不变，再让该粒子从n 点以水平速度 v 射入板0间，粒子依然会垂直打在光屏上，选项 c 错误；若仅将两平行板的间距变大一些，电容器电容减小，由cq 知 u 不变，电荷量要减小，但由于二极管具有单向导电性，所以电容器不能放电，电荷量不变，根据u推论可知板间电场强度不变，所以粒子的运动情况不变，再让该粒子从n 点以水平速度 v 射入板间，粒子0依然会垂

22、直打在光屏上，选项 d 正确二、非选择题（本题共包括 4 小题，共 40 分）16如图，两水平面(虚线)之间的距离为 h，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场自该区域上方的 a 点将质量均为 m、电荷量分别为 q 和q(q0)的带电小球 m、n 先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开已知n 离开电场时的速度方向竖直向下；m 在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为n 刚离开电场时动能的 1.5 倍不计空气阻力，重力加速度大小为 g.求(1)m 与 n 在电场中沿水平方向的位移之比；(2)a 点距电场上边界的高度；(3)该电场的电场强度大小。

23、【解析】(1)设小球 m、n 在 a 点水平射出时的初速度大小为 v ，则它们进入电场时的水平速度仍然为0v .m、n 在电场中运动的时间 t 相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水0平方向的位移分别为 s 和 s .由题给条件和运动学公式得12v at001s v t at22101s v t at2220联立式得s13.s2(2)设 a 点距电场上边界的高度为 h，小球下落 h 时在竖直方向的分速度为 v ，由运动学公式yv22ghy1hv t gt22ym 进入电场后做直线运动，由几何关系知9 v s0 1v hy联立式可得1h h.3(3)设电场强度的大小为

24、 e，小球 m 进入电场后做直线运动，则v qe0 v mgy设 m、n 离开电场时的动能分别为 e 、e ，由动能定理得k1k21e m(v2v2)mghqes 2k10y112e m(v2v2)mghqesk20y2由已知条件e 1.5ek1k2联立式得mg2qe.17.如图所示，一带电荷量为q、质量为m 的小物块处于一倾角为 37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止。重力加速度取g，sin 370.6，cos 370.8。求：(1)水平向右电场的电场强度的大小；12(2)若将电场强度减小为原来的 ，小物块的加速度是多大；(3)电场强度变化后小物块下滑距离

25、l 时的动能。【解析】(1)小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力(如图所示)，则f sin 37qenf cos 37mgn3mg4q由可得 e。123mg8q(2)若电场强度减小为原来的 ，则 e，10 mgsin 37qecos 37ma，可得 a0.3g。(3)电场强度变化后小物块下滑距离 l 时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得mglsin 37qelcos 37e 0k可得 e 0.3mgl。k3mg4q【答案】(1)(2)0.3g (3)0.3mgl3418.如图所示，bcdg 是光滑绝缘的 圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为r，下端与水平绝缘轨道在 b 点平滑连

26、接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)34置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为 mg，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为 0.5，重力加速度为 g。(1)若滑块从水平轨道上距离 b 点 s3r 的 a 点由静止释放，滑块到达 b 点时速度为多大？(2)在(1)的情况下，求滑块到达 c 点时受到轨道的作用力大小；(3)改变 s 的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从g 点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小。【解析】(1)设滑块到达 b 点时的速度为 v，滑块从 a 到 b 的过程，由动能定理有12qesmgs mv23而 qe mg46gr2解得 v。(2)设滑块到达 c 点时的速度为 v ，滑块从 a 到 c 的过程，由动能定理有c12qe(sr)mgsmgr mv2 c0设滑块到达 c 点时受到轨道的作用力大小为 f，则由牛顿第二定律得 fqemv2cr7解得 f mg。4(3)要使滑块