高考物理必备专题18之10 静电场的联系实际的新情景问题（解析版）

专题10静电场的最新“联系实际的新情景问题”本章通常以粒子实际运动情景或相关图象为考查依托，通过电场力的性质和电场能的性质这两条主线来考查物理量间的联系；或以电场线、等势面为工具考查各物理量的大小和方向;还可能与动力学、能量相结合考查带电粒子的平衡、运动问题虽然多以选择题的形式出现，但综合性强，选项覆盖知识点多且杂，。从趋势上看，考查电场的性质常以实际情景出现，而利用电容器考查在现代科技生活中的应用。1.（2022·广东汕头市高三下学期一模）计算机键盘每个按键下有块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块小的固定金属片，两片金属片组成一个小电容器。且电压保持不变图示键盘连着正在工作的计算机，按下“？”键过程中，按键金属片间组成的电容器（）A.电容变小 B.金属片间的场强变小C.电荷量增大 D.处于放电状态【答案】C【解析】按下“？”键过程中，按键金属片间组成的电容器两极板间距d减小，根据可知电容C变大，因两板电压U一定，根据Q=CU可知，电容器带电量增大，电容器处于充电状态，此时根据可知金属片间的场强E变大。2.（2022·广东韶关市二模）8．产生闪电的积雨云底层带负电，为避免闪电造成的损害，高大的建筑物会装有避雷针。图中虚线为避雷针周围的等势线，相邻两等势线间的电势差相等。图中a、b两点的场强大小分别为、，a、b两点的电势分别为、，则（）A．B．C．避雷针的顶端带正电D．一带负电的雨滴从a下落至b，电场力做负功【答案】C【解析】由题意可知，产生闪电的积雨云底层带负电，可知避雷针的顶端带正电，选项C正确；A等差等势线密集处的电场线也密集，场强也较大，则选项A错误；电场线大致向上，沿电场线的方向电势逐渐降低，可知3.（2022·广东佛山市二模）1．如图，医用口罩由多层织物材料构成，其中有一层熔喷布经过特殊工艺处理后成为驻极体材料，这层材料表面长期带有正电荷，能有效吸附细小的粉尘，而这些粉尘通常是细菌和病毒传播的载体。则其中即将被吸附的带电粉尘，一定是（

）A．带正电B．沿电场线加速靠近熔喷布C．在靠近熔喷布的过程中电场力做正功D．在靠近熔喷布的过程中电势能增加【答案】C【解析】由于口罩材料表面长期带有正电荷，则被吸附的带电粉尘，一定是带负电荷，A错误；熔喷布产生的电场线不一定是直线，而只有电场线是直线，带电粒子的初速度为零或初速度方向与电场线方向在同一条直线上时带电粒子的轨迹才与电场线重合，B错误；由选项A可知，被吸附的带电粉尘，一定是带负电荷，则负电荷靠近熔喷布的过程中电场力做正功，电势能减小，C正确、D错误。4.（2022·广东广州市综合测试)如图，在干燥的冬天，手接触房间的金属门锁时，会有一种被电击的感觉，带负电的手在缓慢靠近门锁还未被电击的过程中，门锁（）A.近手端感应出正电荷 B.电势比手的电势低C.与手之间场强逐渐增大 D.与手之间场强保持不变【答案】AC【解析】放电前手指靠近金属门锁的过程中，门锁在手的影响下，发生静电感应，近手端感应出正电荷，故A正确；由于门锁近手端带正电，手带负电，二者间空间产生电场，电场线由门锁近手端指向手，所以门锁电势比手的电势高，故B错误；随着手的靠近，二者间距逐渐减小，将门锁与手之间看成一个电容器，可知当两者距离减小时，根据公式，联立，可得由于异种电荷相互吸引，手接近的过程中，感应电荷越来越接近手，门锁近手端电荷密度越来越大，电荷分布的电荷密度变大，故门锁与手指之间场强逐渐增大，故C正确，D错误5.（多选）（2022·广东省揭阳市与丰顺3月联考）如图所示为雷雨天一避雷针周围电场的等势面分布情况，在等势面中有A、B、C三点。其中A、B两点位置关于避雷针对称。下列说法中正确的是（）A.A、B两点的场强相同B.C点场强大于B点场强C.某负电荷在C点的电势能大于B点的电势能D.某正电荷从C点移动到B点，电场力做正功【答案】C【解析】电场线与等势面垂直，根据对称性可知A、B两点的场强大小相等，但方向不同，A错误；因为B点的等势面比C点密集，可知B点场强大于C点场强，B错误；因为B点的电势高于C点，由公式，某负电荷在C点的电势能大于B点的电势能，C正确；因为B点的电势高于C点，由公式，则正电电荷在B点的电势能较大，则正电荷从C点移动到B点的过程中电场力做负功，D错误。6.（2022·广东江门市模拟）如图所示是电子枪部分的原理图，阴极发射的电子在强电场的作用下从阴极飞向阳极，虚线是其中一个电子的运动路线，实线是电场线，A、B、C是电场中的三个点，下列说法正确的是（）A.C点的电势比A点低 B.A点的电场强度比B点的电场强度大C.电子从A运动到B的过程电势能增大 D.从A到B电子的加速度不断增大【答案】B【解析】沿电场线电势逐渐降低，可知C点的电势比A点高，选项A错误；电场线越密集则场强越大，可知A点的电场强度比B点的电场强度大，选项B正确；电子从A运动到B的过程，电场力做正功，则电势能减小，选项C错误；从A到B电子所受的电场力逐渐减小，则电子的加速度不断减小，选项D错误。7.（2022·浙江1月卷·T10）某种气体—电子放大器的局部结构是由两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜构成，其上存在等间距小孔，其中相邻两孔截面上的电场线和等势线的分布如图所示。下列说法正确的是（）A.a点所在的线是等势线B.b点的电场强度比c点大C.b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大D.将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功为零【答案】C【解析】因上下为两块夹有绝缘介质的平行金属薄膜，则a点所在的线是电场线，选项A错误；因c处的电场线较b点密集，则c点的电场强度比b点大，选项B错误；C．因bc两处所处的线为等势线，可知b、c两点间的电势差的值比a、c两点间的大，选项C正确；因dg两点在同一电场线上，电势不相等，则将电荷沿图中的线从d→e→f→g移动时电场力做功不为零，选项D错误。8.（2022·湖南衡阳市一模）人体的细胞膜模型图如图a所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为d，膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如图b所示，初速度可视为零的一价正钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，下列说法正确的是（）A.A点电势等于B点电势B.钠离子的电势能增大C.若膜电位不变，钠离子进入细胞内的速度越大D.若膜电位增加，钠离子进人细胞内的速度更大【答案】D【解析】初速度可视为零的一价正钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到B点，则电场线从A到B，沿电场线电势降低，所以A点电势大于B点电势，A错误；钠离子运动中电场力做正功，所以钠离子的电势能减小，B错误；由动能定理可知若膜电位不变时，即电压U不变时，钠离子进入细胞内的速度不变；电压U增加时，速度增大，C错误，D正确。9.（2022·广东省普通高考第二次模拟）电场分选是在高压电场中利用入选物料的电性差异进行分选的方法。如图所示，从漏斗漏出的混合物料经起电区（未画出）起电（带正电或负电）后沿电场中线由静止进入高压电场，已知物料全部落入M、N槽中且打不到极板，不计空气阻力和物料间的相互作用力，则起电后的物料经过高压电场区域时（）A.所用时间一定不同B.机械能一定增大C.一定做曲线运动D.电势能可能增大【答案】B【解析】由题意得知，咱们分两种情况讨论判断运动性质,即俩电荷在分选电场时，两种电荷在竖直方向上均做自由落体，在水平方向上均做匀加速直线运动。离开分选电场时：两种电荷在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做初速度不为零的匀加速直线运动。由，正负电荷在分选电场中飞行时间为所用时间一定相同，A错误；起电后的物料经过高压电场区域时，电场力做正功，机械能增大，B正确；从漏斗漏出的混合物料经起电区（未画出）起电（带正电或负电）后沿电场中线由静止进入高压电场，故电场力和重力的合力提供加速度，且初速度为零，故起电后的物料经过高压电场区域时一定做初速度为零的匀加速直线运动，C错误；起电后的物料经过高压电场区域时，电场力做正功，电势能减小，D错误。10.（2022·广东汕头市第三次模拟）图示为某“静电消除器”的原理简图，直流高压产生器将输入电压升高，使正、负放电极尖端交替产生大量正、负离子，当表面带电物体通过放电极附近时，离子将带电物体表面的电荷中和“消除”。忽略离子间的相互作用，则离子被吸附到带电物体表面过程中（）A.均做匀加速运动 B.正离子电势能增大C.电场力对负离子做负功 D.正离子向电势降低的方向移动【答案】D【解析】．表面带电物体所产生的的电场不是匀强电场，所以离子所受电场力为变力，均做变加速运动，故A错误；无论是正离子还是负离子，被带电物体吸引时，电场力作为吸引力，都做正功，离子电势能都减小，故BC错误；因为正离子电势能减小，所以一定是向电势低的方向移动，故D正确11.（2022·重庆·三模）2022年4月11日晚，受强对流天气影响，狂风暴雨袭击川渝地区，据气象部门监测，九龙坡区局地风力已达10级。小李同学用所学知识设计了一个电容式风力传感器。如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，引起电容的变化，风力越大，移动距离越大（两电极不接触）。若极板上电荷量保持不变，在受到风力作用时，则（）A．电容器电容变小 B．极板间电场强度变大C．极板间电压变小 D．静电计指针张角越大，风力越大【答案】C【解析】根据在受到风力作用时，d减小，则电容器电容变大，故A错误；极板间电场强度不变，故B错误；极板间电压变小，故C正确；风力越大，d越小，极板间电压越小，静电计指针张角越小，故D错误。12.（2022·广东佛山市五校联盟高考模拟）避雷针是利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施。在雷雨天气，带负电的云层运动到高楼上空时，避雷针的尖头通过静电感应会带上大量电荷，由于导体尖端容易聚集电荷，所以楼顶带上的电荷会很少，从而保护建筑。如图所示为广州塔“接闪”的画面，放大图为塔尖端附近电场线分布特点（方向未画出），下列说法正确的是（）A.放电前塔尖端带负电B.放电时空气中的正电荷将向塔尖端运动C.向塔尖端运动的电荷受到的电场力越来越小D.向塔尖端运动的电荷电势能减小【答案】D【解析】云层带负电，根据静电感应规律可知放电前塔尖端带正电，故A错误；塔尖带正电，云层带负电，所以放电时空气中的负电荷将向塔尖端运动，正电荷向云层运动，故B错误；根据电场线的疏密可知，塔尖的电场强度较大，所以向塔尖端运动的电荷受到的电场力越来越大，故C错误；负电荷在电场力的作用下向塔尖端运动，电场力做正功，电势能减小，故D正确。13.（2022·广东·二模）如图（a），某棵大树被雷电击中，此时以大树为中心的地面上形成了电场，该电场的等势面分布及电场中M、P两点的位置如图（b）所示，则（）A．M点电势较低 B．电场线由P点指向M点C．越靠近大树的地方电场强度越小 D．M、P两点间的电势差约为200kV【答案】D【解析】由b图可知，。则根据电场线由高电势指向低电势，可知电场线由大树(即表示等势面的同心圆的圆心)指向P点。根据等差等势面的疏密程度可以表示电场的强弱，易知越靠近大树的地方电场强度越大。故ABC错误；根据电势差的定义，可得，故D正确。14．（2022·全国乙卷考题·T21）一种可用于卫星上的带电粒子探测装置，由两个同轴的半圆柱形带电导体极板（半径分别为R和）和探测器组成，其横截面如图（a）所示，点O为圆心。在截面内，极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比，方向指向O点。4个带正电的同种粒子从极板间通过，到达探测器。不计重力。粒子1、2做圆周运动，圆的圆心为O、半径分别为、；粒子3从距O点的位置入射并从距O点的位置出射；粒子4从距O点的位置入射并从距O点的位置出射，轨迹如图（b）中虚线所示。则（）A.粒子3入射时的动能比它出射时的大B.粒子4入射时的动能比它出射时的大C.粒子1入射时的动能小于粒子2入射时的动能D.粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能【答案】BD【解析】在截面内，极板间各点的电场强度大小与其到O点的距离成反比，可设为带正电的同种粒子1、2在均匀辐向电场中做匀速圆周运动，则有，可得即粒子1入射时的动能等于粒子2入射时的动能，故C错误；粒子3从距O点的位置入射并从距O点的位置出射，做向心运动，电场力做正功，则动能增大，粒子3入射时的动能比它出射时的小，故A错误；粒子4从距O点的位置入射并从距O点的位置出射，做离心运动，电场力做负功，则动能减小，粒子4入射时的动能比它出射时的大，故B正确；粒子3做向心运动，有可得粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能，故D正确。15.（2022·福建·模拟预测）静电喷涂利用高压电场使雾化涂料受电场力作用吸附于基底表面，比传统手工喷涂更省料、环保、高效。如图所示，竖直平面内存在水平向右的匀强电场（图中未画出），电场强度的大小为E=5×105V/m。现将一质量为m=1×10-6kg、电量为q