2017-2018学年高考物理专题08静电场备考强化训练17电场强度电场线电场力新人教

1、强化训练17电场强度电场线电场力本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。电场的最基本性质是对放于其中的电荷有力的作用静电场力，电场强度和电场线便是应用来描述电场力性质的两个基本概念.本训练目的便是训练和考查对两基本概念的理解和掌握，并综合运用电场力、 电场力的功等其他有关知识分析带电体在电场中运动的 规律。进而，使我们熟悉利用等效场的思维方法去分析解决类似问题一、破解依据同一电场内各点场强的比较”：电场线 “线密度大处场强大”；反之则小；“密度一致”，则场强“相等”。对带电体和直、交流电路，电荷面密度大处场强大；反之则小一些；也可根据E =F、E

2、=kQQ、E=仏定量求解。qr2d“场强的合成与分解”：“共线”点电荷场强的合成与分解，类似沿同一直线的力的矢量运算；“不共线”时，则应用平行四边形定则。电场力及其功：做功规律：电场力做的正功等于电势能的减少，电场力做的负功等于电势能的增加。F =qE二qU d,F = q kQ r2W =Fd = qEd = qU ,WAB= qUAB= q kQ（1 5 _ 1 rB）电场力与其他力一样，具有加速效果，即能改变带电体的运动状态。电场力做功可引起电荷的动能、电势能等的变化，遵守动能定理、电功-电势能关系。二、精选习题选择题（每小题 5 分，共 40 分）1.（15 江苏）两个相同的负电荷和一

3、个正电荷附近的电场线分布如图-1 所示，c 时两负电荷连线的中点，d 点在正电荷的正上方，c、d 到正电荷的距离相等，则（）2A. a 点的电场强度比 b 点的大C. c 点的电场强度比 d 点的大B. a 点的电势比 b 点的高D. c 点的电势比 d 点的低32.（14 山东）如图-2 所示，半径为R的均匀带正电薄球壳，其上有一小孔A已知壳内的 场强处处为零；壳外空间的电场，与将球壳上的全部电荷集中于球心0时在壳外产生的电场 一样.一带正电的试探电荷（不计重力）从球心以初动能 E0）的粒子，在负极板附近有另一质量为m电荷量为-q的粒子, 在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动。 已知两

4、粒子同时经过一平行于正极板且与A.EikQ4R2图-34R2.E3kQ24R2E4=kQ4R2图-2图-442其相距I的平面。若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则5A. 3:2B. 2: 1C. 5:2D. 3:16.（14 杭州学军中学） 如图-6 所示，图甲中MN为足够大的不带电薄金属板，在金属 板的右侧，距离为d的位置上放入一个电荷量为+q的点电荷O,由于静电感应产生了如图甲 所示的电场分布。P是金属板上的一点，P点与点电荷O之间的距离为r,几位同学想求出P点的电场强度大小， 但发现问题很难。 几位同学经过仔细研究，从图乙所示的电场得到了一些启示，经过查阅资料他们知道：图甲所示的电场

5、分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的。图乙中两异号点电荷电荷量的大小均为q,它们之间的距离为 2d,虚线是两点电荷连线的中垂线。由此他们分别对P点的电场强度方向和大小做出以下判断，其中正确的是（静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点，贝U H点处场强的大小和方向分别为3kQ3kQA.2，沿y轴正向 B.2，沿y轴负向M口为（）A.方向沿P点和点电荷的连B.C.D.2E向左，大小为2kq;方向垂直于金属板向左，大小为方向垂直于金属板向左，大小为甲2kqd3图-62kq . r2- d23r（14 北京）如图-7 所示，实线表示某静电场的电场线，虚线表示该电场的等势面.列判断正确的是（）7.

6、1、2 两点的场强相等1、2 两点的电势相等8.（15 山东）直角坐标系两点各固定一负点电荷，一电量为A.C.BDxOy中，M.1、3 两点的场强相等.2、3 两点的电势相等N两点位于x轴上，G H两点坐标如图-8 ,Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场 强度恰好为零。，大小为54a4a610. （13 新课标I）（5 分）如图-10, 半径为 R 的圆盘上均匀分布着电荷量为 Q 的电 荷，在垂直于圆盘且过圆心 c 的轴线上有 a、b、d 三个点，a 和 b、b 和 c、c 和 d 间的距离 均为 R,在 a 点处有一电荷量为 q（q0）的固定点电荷.已知 b 点处的场强为零，则 d 点处场

7、强的大小为（k 为静电力常量）（_）11.（高考模拟）（5 分）如图-11所示，在绝缘的光滑水平面上固定着等质量的三个带电小球（可视为质点），A B、C三小球排成一条直线，若只释放A球，则释放 A 球的瞬间它的加速度为 1 m/s2,方向向左.若只释放C球，贝 UC的瞬间加速度为 2 m/s2,方向向右.现同 时释放三球，则释放瞬间B球的加速度大小为 _m/s2,方向 _.C.5kQ4a2沿y轴正向D.罟，沿y轴负向H(0,a)M0】rN3G(0, a)填空题（共 20 分）9.（ 15 安徽）（5 分）一根长为L,横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为亍，棒内单位体积自由电子数为n,电子的质

8、量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为 _.图-8图-9图-10712.（14 重庆一中）（5 分）无限大接地金属板竖直放置，与金属板右侧面中心点O相距28为d的位置处放有一电量为q的正点电荷，它们之间的电场线分布如图 -14 甲所示，与两个 等量异种点电荷连线的中垂面正电荷一侧的电场线分布类似，如题图-12 乙。甲图电场中有M（MO 的连线与板垂直）、N（N点位于板右侧面上）两点，M到点电荷之间、N到0点之间的 距离均为d。则M N两点的电场强度EM、EN的大小关系是 _。图-12计算题（共 40 分）13. （

9、14 海南）（5 分）如图-13，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极 板水平放置，极板间距为d,在下极板上叠放一厚度为I的金属板，其上部空间有一带电粒子 P 静止在电容器中，当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子 P 开始运动，重力加速度为g。粒子运动加速度为_ .图-1314. （14 湖南四校联考）（15 分）如图-14 所示，水平放置的平行板电容器，两板间距d= 8 cm，板长L= 25 cm，接在直流电源上.一个带电液滴以vo= 0.5 m/s 的初速度从板间一一一一4的正中央水平射入， 恰好做匀速直线运动，当它运动到P处时迅速将下板向上提起 3 cm ,液滴刚好从金属板末

10、端飞出，求：（1）将下板向上提起后，液滴的加速度大小；（2）液滴从射入电场开始计时，匀速运动到P点所用的时间.（g取 10 m/s2）图-1415. （14 新课标I）（20 分）如图-15 , O A、B 为同一竖直平面内的三个点，OB 沿竖直93方向， BOA=60, OBOA 将一质量为 m 的小球以一定的初动能自O 点水平向右抛出，小球在运动过程中恰好通过 A 点。使此小球带电，电荷量为 q （q 0）,同时加一匀强电场， 场强方向与 OAB 所在平面平行。现从 0 点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该 小球通过了 A 点，到达 A 点时的动能是初动能的 3 倍；若该小球从 0

11、 点以同样的初动能沿另 一方向抛出，恰好通过 B 点，且到达 B 点的动能为初动能的 6 倍，重力加速度大小为 g。求:（1 ）无电场时，小球到达 A 点时的动能与初动能的比值；（2）电场强度的大小和方向。（四）选做题16 （14 江苏）如图-16 所示，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心0F 列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是（）图-16A.0点的电场强度为零，电势最低B .0点的电场强度为零，电势最高C.从0点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高D.从0点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低117.（13 江苏）下列选项中的各：圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，

12、且电荷均41匀分布，各 4 圆环间彼此绝缘.坐标原点0 处电场强度最大的是（）ABCD图-1718.（14 长沙模拟）在绝缘光滑的水平面上相距为6L的A B两处分别固定正电荷Q、10Q,两电荷的位置坐标如图-18 甲所示。图-18 乙是AB连线之间的电势 0 与位置x之间的 关系图像，图中x=L点为图线的最低点，若在x=2L的C点由静止释放一个质量为m电量11为+q的带电小球（可视为质点），下列有关说法正确的是（)A.小球在 x = L 处的速度最大B. 小球一定可以到达x = 2L点处C. 小球将以 x=L 点为中心作往复运动D. 固定在AB处的电荷的电量之比为Q： Q=4 ： 119. （

13、14 漳州八校联考）如图-19 所示，实线为不知方向的三条 电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b 两个带电粒子，运动轨迹如图中虚线所示.则（）A. A 一定带正电，b 定带负电B. A 的速度将减小，b 的速度将增加C. A 的加速度将减小，b 的加速度将增加D.两个粒子的电势能一个增加一个减小20. （14 佛山一模）如图-20 所示，分别在MN两点固定放置两个点电荷+Q和一q（Qq）,以MN连线的中点O为圆心的圆周上有A B、C、D四点.A. A点的场强大于B点的场强B. C点的场强与D点的场强相同C. A点的电势低于B点的电势D.将某正电荷从C点移到O点，静电力做负功F 列说法中正确

14、的是（）21. （15 安徽）已知均匀带电的无穷大平面在真空中+2/；弋* j *肌 ；:EA*i|JD图-20激发电场的场强大小为，其中（T为平面上单位面积2乞。所带的电荷量，0为常量。如图-21 所示的平行板电容器， 极板正对面积为 S,其间为真空, 带电量为Q不计边缘效应时，极板可看作无穷大导体板，则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为（）A.Q2S2 和 E2；SSC.2和空2 pS2；SQ和卫1S20S图-21三、参考答案1213选择题1【答案】ACD【解析】逐项判断 A.根据电场线的疏密判断，a 点电场强度比 b 大，A 正确；B.根据沿电场线电势降低，a 点的电

15、势比 b 低，B 错误；C.根据电场的叠加原理，c、d 点的电场都是 正电荷与两个相同的负电荷形成的电场的叠加，c 点两个相同的负电荷形成的电场互相抵消、d 点两个相同的负电荷形成的电场方向与正电荷形成的电场方向相反，而c、d 点与正电荷距离相等，所以 c 点电场强度比 d 大，C 正确；D.根据U=Ed的原理，c、d 点与正电 荷距离相等，但正电荷到 c 间电场强度比到 d 间电场强度大，所以电势降落大，所以 c 点的 电势比 d 低，D 正确。2【答案】A【解析】由于在球壳内场强处处为零，因此从 0 向 A 运动的过程中电荷不受电场力，做匀速直线运动，动能不发生变化，图象为一条水平直线，C

16、、D 错误；通过 A 点后，电荷做加速运动，但场强逐渐减小，通过相同的位移，电场力做功逐渐减小，根据动能定理，试探 电荷的动能的增量逐渐减小，即图象的斜率逐渐减小，A 正确，B 错误。3【答案】AC【解析】根据点电荷电场强度公式E = k-Q2，且电荷只分布球的表面，对于图甲，虽r表面积相同，但由于间距（位置）的不同，则上、下两部分电荷在球心o 处产生电场的场强大小关系为 El E2；因电荷 Q 在球心 0 处产生物的场强大小Eo=上2，则E -KQ2；2R4R对于图乙，半球面分为表面积相等的左、右两部分，是由于左右两个半个球壳在同一点产生的场强大小相等，则根据电场的叠加可知：左侧部分在 O

17、点产生的场强与右侧电荷在 O 点产 生的场强大小相等，即E3=E4 由于方向不共线，由合成法则可知，E-KQ2；故 AC4R2正确，BD 错误；故选：AC.4【答案】BD【解析】本题考查了静电场知识，由于电场中M N 都保持静止，以 M N 整体为研究对象，根据平衡条件和电场强度方向的规定，可判断出M N定带等量的异种电荷，选项A错误；若 M 带正电，N 带负电，则 M N 不能保持静止，要相互靠近，不符题意，故只能 M 带负电，N 带正电，选项 B 正确；静止时，M N 所受的合力均为 0，选项 C 错误；根据电 势能EP= q ,由于 M 带负电，沿电场线方向电势降低，在移动M 过程中电势

18、能增加，电场力对 M 做负功（或者由功 W = EqscosB,0为电场力和位移的方向夹角为钝角，W E2=E，但E和 E3电场强度方向不同，故 A、B 错误沿着电场线方向，电势逐 渐降低，同一等势面电势相等，故0102=03, C 错误，D 正确.8【答案】B【解析】试题分析=因正电荷在 Q 点时，G点的场强为零，则可知蘭负电荷在G点形成的电场的合场强为耳勻tg；盘的昭大颐 跖点的合城论 g 处浮育向沿询帧填空题9.【答案】nev.【解略】【解析】考查真空中点电荷的场强公式及场强的叠加.由题意，b 点处的场强为零说明kqkq故圆盘在距离为 R 的 d 点产生的场强也为EQ=石，点电荷 q 在

19、 d 点产生的场强 Eq=（3R）2方向与圆盘在 d 点产生的场强方向相同， d 点的合场强为二者之和，即E合=kq +（3R）2= 10kq审11.【答案】1m/s2,向左.【解析】确定向右为坐标正方向。设各小球的质量 用。由库仑定律、牛二定律等可得FBAFCA二ma1FABFCB-ma2FACFBC-ma322已知a1=Tm/s ,a2m/s，联立以上三式可解得a2- -1m/s2亦即释放瞬间B球的加速度大小为 1m/s2,方向向左。若将正电荷移到G点，则正电荷在启电的场强背耳以急=-，因两负电荷在G点的场强写衽丹4护10.【答案】10qk9R2。点电荷 q 和圆盘在 b 点产生的场强等大

20、反向,即圆盘在距离为 R 的 b 点产生的场强为吕=R?，m,任意两球之间均存在库仑力作1512.【答案】EM EN16【解析】根据 M 点的电场线方向可以得 M 点的电场强度方向是垂直于金属板向右，两个异号点电荷电荷量的大小均为q,它们之间的距离为 2d，乙图上+q 右侧 d 处的场强大小为：E=k2 -k-2=k2 根据题意可知，M 点的电场强度大小与乙图上 +q 右侧 d 处的场强d (3d) 9d计算题13. 【答案】丨g d。【解析】电容器的两极板与电源相连，可知极板间电压恒定，有金属板存在时，板间电场强度为E!=U/(d -1)，此时带电粒子静止，可知=,把金属板从电容器中 抽出后

21、，板间电场强度为E2=U d，此时粒子加速度为a =(mg -qE) M，联立可得a二l g.d。214.【答案】(1)2 m/s (2)0.3 s【解析】(1)带电液滴在板间受重力和竖直向上的静电力，因为液滴做匀速运动，所以 有UqE=mg即q)=mg寻qU= mgd当下板向上提后，d减小，E增大，静电力增大，故液滴向上偏转，在电场中做类平抛 运动.U mgd此时液滴所受的静电力F=qj-=dd(2)因为液滴刚好从金属板的末端飞出，所以液滴在竖直方向上的位移是液滴从P点d12d开始在匀强电场中飞行的时间为t1,则有 2 = ?at1，解得t1= , a= 0.2 s而液滴从刚进入电场到出电场

22、的时间12= - = 0.5 sVo所以液滴从射入开始计时，匀速运动到P点所用的时间t=1211= 0.3 s.15.【答案】(1) - , (2)二3。36q【解析】()设小球的初速度为0,初动能为Ek0，从O点运动到 A 点的时间为 t ,3令 OA=d 则 OBd,根据平抛运动的规律有2d sin 60二vt大小相等，即为EM叱2N 处场强的大小EN=k( 2d)2=k22则有:EM-ENa=F-mg=mdmg( d-1)m1=5g= 2 m/s172d cos60gt2a又有12Ekomvo2由式得3Ek。=8mgd设小球到达 A 点时的动能为EKA,则1EEKO?mgd由式得EKO3

23、6q(四)选做题16. 答案和解析如下;【答案】B【解析】很据对称性，圆环上均匀分布的正电荷在圆心。点产生的电场的合场强为雾.臥O点为原点，若将一正点电荷轻放于工轴正半轴上，它将受到沿工轴正方问的电场力作用而向右运动，电 势能减気故沿工轴正方问电势降低，同理可汰得到沿X轴员方向电势降低，故0点的电势最高均 匀分布看正电荷的圆环可看成由无数组关于圆心。点对称的蒂正电的点电荷组成由等量正点电荷 产生的电场的特点和场强養加原理可知从O点沿工轴正方叵b电场强度先变大后变小.综上所 述， 只有选项B正确.(2)加电场后，小球从 0 点到 A 点和 B 点，高度分别降低了减小LEPA和二EpB，由能量守恒

24、及式得1Ep= 3EKOEKOmgdp23：EpB=6EKO_EKO-migd2EKO3二EKO在匀强电场中， 沿任一直线， 电势的降落是均匀的。 设直线 如图，则有点与 A 点等电势，M 与 O 点的距离为 x，pA?d 耳2解得 x=d， MA 为等势线， 电场必与其垂线 角为：，由几何关系可得=300C 方向平行。设电场方向与竖直向下的方向的夹即电场方向与竖直向下的方向的夹角为设场强的大小为30。由式得E,有qEd cos30：=：EPAE= 、3mgOB上的d和3d，设电势能分别21817.【答案】B1【解析】 设每个 4 圆环产生的电场的场强大小为E 则图 A 产生的电场的场强如图甲所1示；图 B 中两个 4 圆环各自产生的电场如图乙所示，合场强的大小为2E;图 C 中第一、三3象限产生的电场的场强大小相等，方向相反，合场强为0，整个：圆环