高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 作业8　静电场

作业8静电场高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI202512345678910111213141516选择题1.某一带电导体周围的电场线与等势面如图所示,A、C是同一等势面上的两点,B是另一等势面上的一点。下列说法正确的是(

)A.导体内部的电场强度左端大于右端B.A、C两点的电势均低于B点的电势C.B点的电场强度大于A点的电场强度D.将一正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功,正电荷电势能减小D12345678910111213141516【解析】

带电导体处于静电平衡状态,导体内部的电场强度处处为0,导体表面为等势面,整个导体为一个等势体,故A错误;沿电场线方向电势降低,所以A、C两点的电势均大于B点的电势,故B错误;电场线的疏密程度表示电场强度的弱强,所以B点的电场强度小于A点的电场强度,C错误;根据Ep=qφ可知,将一正电荷从高电势的A点沿虚线移动到低电势的B点,正电荷电势能减小,电场力做正功,D正确。123456789101112131415162.(2024浙江嘉兴二模)地球表面与大气电离层都是良导体,两者与其间的空气介质可视为一个大电容器,这个电容器储存的电荷量大致稳定,约为5×105C,其间的电场,称为大气电场。设大地电势为零,晴天的大气电场中,不同高度h处的电势φ的变化规律如图所示,不考虑水平方向电场的影响。根据以上信息,下列说法正确的是(

)A.大气电场的方向竖直向上B.地面所带电荷量约为2.5×105CC.地面和大气电离层组成的电容器电容约为0.6FD.高度h越大,大气电场的电场强度越小D12345678910111213141516【解析】

大地电势为零,离地面越高,电势越高,因沿电场方向电势降低,可知大气电场的方向为竖直向下,故A错误;因地面和大气层分别看作电容器的两个极板,电容器储存的电荷量约为5×105

C,可知地面所带电荷量约为123456789101112131415163.一质量为m、电荷量为q的带负电的小球,以初速度v0从匀强电场中的A点水平抛出后经过某一定点B,如图所示,已知电场强度大小为E0,方向竖直向下。下列说法正确的是(

)A.可以计算小球从抛出到到达B点的时间B.可以计算小球经过B点时的竖直方向的速度C.若初速度变为2v0,要使小球仍能经过B点,电场强度大小应调整为

E0D.只要小球能够经过B点,则过B点时的速度偏向角为一定值,与初速度大小无关D12345678910111213141516123456789101112131415164.沿空间某直线建立x轴,该直线上的静电场方向沿x轴,其电势φ随位置x变化的图像如图所示,一电荷量为e的带负电的试探电荷,经过x2点时动能为1.5eV,速度沿x轴正方向,若该电荷仅受电场力。则其将(

)A.不能通过x3点B.在x3点两侧往复运动C.能通过x0点D.在x1点两侧往复运动B12345678910111213141516【解析】

带负电的试探电荷在x2处动能为1.5

eV,电势能为-1

eV,总能量为0.5

eV,且试探电荷速度沿x轴正方向,在x2

~

x3区域试探电荷受到沿x轴正方向的静电力,做加速运动,在x3处速度最大,试探电荷继续运动到x3右侧,做减速运动,当速度为零时,电势能为0.5

eV,即运动到电势为-0.5

V处减速到零,开始向x轴负方向运动,后反向回到x2处动能仍为1.5

eV,继续向左运动,在电势为-0.5

V处减速到零又反向运动,不会运动到x0、x1处,即试探电荷在x3点两侧往复运动,故选B。123456789101112131415165.如图,两根不可伸长的等长绝缘细绳的上端均系在天花板的O点上,下端分别系有均带正电荷的小球P、Q,小球处在某一方向水平向右的匀强电场中,平衡时两细绳与竖直方向的夹角大小相等,则(

)A.两绳中的拉力大小一定相等B.P的质量一定大于Q的质量C.P的电荷量一定小于Q的电荷量D.P的电荷量一定大于Q的电荷量B12345678910111213141516123456789101112131415166.如图所示,将不计重力、电荷量为q、带负电的小圆环套在半径为R的光滑绝缘半圆弧上,半圆弧直径两端的M点和N点分别固定电荷量为27Q和64Q的负点电荷。将小圆环从靠近N点处静止释放,小圆环先后经过图上P1点和P2点,已知sinθ=,则小圆环从P1点运动到P2点的过程中(

)A.静电力做正功B.静电力做负功C.静电力先做正功再做负功D.静电力先做负功再做正功A12345678910111213141516【解析】

设小圆环在P1、P2间的任意一点P,PM与MN的夹角为α,根据几何关系可得37°≤α≤53°,选无穷远处电势能为0,带负电的小圆环在两个负点电荷电场中的电势能Ep=,根据数学知识可知在37°≤α≤53°范围内,随着α的增大,小圆环的电势能一直减小,所以静电力做正功。故选A。123456789101112131415167.(多选)(2025浙江高二开学考试)2023年11月,中国新一代粒子研究器“超级陶粲”装置正式启动,静电分析器是其重要组成部分。静电分析器的两电极之间存在如图所示的静电场,静电场中任意一点电场方向均沿半径方向指向圆心,大小均满足E=(k为与装置有关的常数,r为该点到圆心O的距离)。某次实验中四个相同粒子分别以一定的速度射入静电分析器,仅在电场力作用下,甲、乙粒子由入射口P1垂直射入,从Q1、Q2射出,丙、丁粒子由入射口P2垂直射入,分别从Q2、Q3射出。已知P1和Q1、P2和Q2关于圆心O对称,Q1Q2=Q2Q3。下列说法正确的是(

)A.甲、乙、丙、丁四粒子均带正电B.甲、丙两粒子的入射速率相等C.甲、乙、丙、丁四粒子均垂直于端面射出D.乙、丁两粒子动能变化量相等AB12345678910111213141516【解析】

甲、乙、丙、丁四粒子发生偏转,均由电场力提供向心力,指向圆心,与电场强度的方向相同,故四个粒子都带正电,故A正确。由题可知,甲从P1垂直入射,因P1与Q1关于圆心O对称,故甲从Q1垂直出射,所以甲粒子在整个偏转过程沿电场线方向没有发生位移,速度大小不变,电场强度大小不变;同理,丙从P2垂直入射,从Q2垂直出射,对两粒子,电场力提供向心力,则有

,故甲、丙两粒子的速度大小相等;对于乙粒子,从P1垂直入射,经电场偏转,从Q2射出,故粒子在电场方向发生了位移,电场力做负功,速度变小,乙粒子所受电场力不断变小,乙粒子不会垂直射出;

同理,丁粒子也不会垂直射出,故B正确,C错误。12345678910111213141516由上分析,可知乙、丁粒子会在电场强度方向发生位移,电场力做负功,根据

,可知乙粒子更靠近圆心,则它的轨迹上各点电场强度平均值更大,根据W=qd,因Q1Q2=Q2Q3,可知乙粒子受到的电场力做的负功更多,根据动能定理W=ΔEk,可知乙粒子的动能变化量更大,故D错误;故选A、B。123456789101112131415168.如图所示,真空中有两个电荷量均为q(q>0)的点电荷,分别固定在正三角形ABC的顶点B、C。M为三角形ABC的中心,沿AM的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆,电荷量为

。已知正三角形ABC的边长为a,M点的电场强度为0,静电力常量为k。顶点A处的电场强度大小为(

)D12345678910111213141516123456789101112131415169.(多选)如图所示,正六棱柱上下底面的中心为O和O',A、D两点分别固定等量异种的点电荷,下列说法正确的是(

)A.F'点与C'点的电场强度大小相等B.B'点与E'点的电场强度方向相同C.A'点与F'点的电势差小于O'点与D'点的电势差D.将试探电荷+q由F点沿直线移动到O点,其电势能先增大后减小ACD12345678910111213141516【解析】

根据等量异种电荷电场的分布特点可知,F'点和C'点的电场强度大小相等,方向不同,选项A正确;B'点和E'点的电场强度大小相等,方向不同,选项B错误;根据对称性可知,φA'为正值,φD'为负值,φF'为正值,φO'为0,且φA'=-φD',φA'>φF',所以UA'F'=φA'-φF'<φO'-φD'=

UO'D',选项C正确;从F点到O点,电势先升高再降低,正试探电荷电势能先增大再减小,选项D正确。1234567891011121314151610.(2023浙江6月选考)AB、CD两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定,竖直截面如图所示。两板间距为10cm,电荷量为1.0×10-8C、质量为3.0×10-4kg的小球用长为5cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S,小球静止时,细线与AB板夹角为30°;剪断细线,小球运动到CD板上的M点(未标出),则(

)B123456789101112131415161234567891011121314151611.(2024浙江温州三模)如图所示,在竖直y轴上固定两个点电荷,电荷量为+Q的点电荷在2y0处、电荷量为-4Q的点电荷在3y0处。将质量为m、电荷量为+q的小球从坐标原点O静止释放,经过A点后,能到达最低点B。以y0处为电势能零点、2y0处为重力势能零点,小球可视为点电荷。关于小球在此运动过程中的重力势能Ep1、机械能E0、动能Ek及电势能Ep2随y变化的图像,下列可能正确的是(

)B12345678910111213141516【解析】

图像为一条直线,h减小,重力势能一直减小,最后不为0,故A错误;根据动能定理ΔEk=W合,即

=F合,带电小球在下落过程中受静电力和重力,其中静电力是变力,所以合力为变力,则Ek-y图线不可能为直线,其斜率一直在变化,故C、D错误;机械能变化是因为除重力之外其他力做功,当小球所受静电力为0时,,解得y=y0,即当y=y0时,机械能最大,由以上分析可以判断在A点以上小球所受静电力方向竖直向下,在A、B之间静电力方向竖直向上,且最终大于重力,因此静电力先做正功,后做负功,故小球机械能先增加,后减小,故B正确。1234567891011121314151612.(2024浙江台州十校联盟联考)磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架,分子层之间具有弹性,可近似类比成劲度系数为k'的轻质弹簧。细胞膜上的离子泵可以输运阴、阳离子,使其均匀地分布在分子层上,其结构示意如图所示。已知两片无限大均匀带电薄板间的电场为匀强电场,静电力常量为k,介质的相对介电常数为εr,细胞膜的面积S≫d2。当内、外两膜层分别带有电荷量Q和-Q时,关于两分子膜层之间距离的变化情况,下列说法正确的是(

)B12345678910111213141516【解析】

内外两膜层分别带有电荷量Q和-Q时,两膜层之间的电场力为引力,在该引力作用下,分子层之间的距离减小,设距离减小量为Δx,分子层之间具有弹性,可近似类比成劲度系数为k'的轻质弹簧,由于两片无限大均匀带电薄板间的电场为匀强电场,细胞膜的面积S≫d2,则两膜层间的电场也可近似看作匀强电场,设其电场强度为E,可知单独一个极板产生的电场强1234567891011121314151613.(多选)如图所示,带电荷量为+q的小球被绝缘棒固定在O点,右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面。质量为m、带电荷量为+q的小滑块从斜面上A点由静止释放,滑到与小球等高的B点时加速度为零,滑到C点时速度为零。已知AC间的距离为s,重力加速度大小为g,静电力常量为k,下列说法正确的是(

)AD123456789101112131415161234567891011121314151614.空间中存在平行于纸面的匀强电场,在纸面内取O点为坐标原点建立x轴,如图甲所示。现有一个质量为m、电荷量为+q的微粒,在t=0时刻以一定初速度从x轴上的a点开始沿顺时针做匀速圆周运动,轨迹圆心为O、半径为R。已知甲图中的圆为微粒运动轨迹,ab为圆轨迹的一条直径;除电场力外微粒还受到一个变力F,不计其他力的作用;测得微粒所处位置的电势φ随时间t的变化图像如图乙所示,其中φ1>0。下列说法正确的是(

)12345678910111213141516【答案】

D

12345678910111213141516【解析】

由乙图可知,带电微粒在转动过程中,所处位置电势最高值为1.5φ1,最低值为-0.5φ1,最高点、最低点分别位于轨迹某条直径的两端,将这条直径取四等分点,找到上面与a点电势φa=0相同的点A,如图所示,aA垂直12345678910111213141516微粒做圆周运动的过程中电势为1.5φ1时,变力F达到最小值,故微粒在a点时所受变力F不可能为最小值,故C错误;由乙图可知,微粒做圆周运动的周1234567891011121314151615.(8分)如图所示,竖直向上的匀强电场中,用长为L的绝缘细线系住一带电小球,在竖直平面内绕O点做圆周运动。图中A、B为圆周上的两点,A点为最低点,B点与O点等高。当小球运动到A点时,细线对小球的拉力恰好为0,已知小球的电荷量为q(q>0)、质量为m,A、B两点间的电势差为U,重力加速度大小为g,求:(1)电场强度E的大小。(2)小球在A、B两点的速度大小。123456789101112131415161234567891011121314151616.(11分)某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物(视为小球)组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收