高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題八 電場(chǎng)精練（含解析）試題

專題八電場(chǎng)一、選擇題(共10小題,60分)1.如圖所示,水平放置的平行金屬板A、B接在電源兩極,兩板間距離為d,C、D分別為極板中心垂直于紙面的軸.帶電微粒以一定初速度v0水平射入兩板正中間,帶電微粒恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng).若該帶電微粒仍以相同的初速度v0射入電場(chǎng),下列說(shuō)法正確的是()A.若兩板分別繞C、D逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一相同的小角度,帶電微粒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.若兩板分別繞C、D順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一相同的小角度,帶電微粒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.若減小兩板的正對(duì)面積,則帶電微粒向A板偏轉(zhuǎn)D.若減小兩板間的距離,則帶電微粒向B板偏轉(zhuǎn)2.[原創(chuàng)題]如圖所示,真空中豎直平面內(nèi)有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正三角形ABC,電荷量均為+q的點(diǎn)電荷Q1、Q2分別固定于正三角形的兩頂點(diǎn)B、C處,將點(diǎn)電荷Q3(電荷量未知)固定于正三角形ABC的中心.在頂點(diǎn)A處放入另一點(diǎn)電荷Q,且Q的帶電荷量為-q,點(diǎn)電荷Q恰好處于平衡狀態(tài).已知靜電力常量為k,不計(jì)重力,下列說(shuō)法正確的是()A.若撤去Q3,則Q將向下做勻變速直線運(yùn)動(dòng)B.Q3的電荷量為-3qC.若不改變Q的電性,僅改變其電荷量,Q將不再受力平衡D.若將Q1的電荷量改為-q,則Q受到的合力大小為23.一帶電粒子(不計(jì)重力)質(zhì)量為m、電荷量為+q,僅在電場(chǎng)力作用下從原點(diǎn)O由靜止開(kāi)始沿x軸運(yùn)動(dòng),所加的沿x軸正方向的電場(chǎng)強(qiáng)度E與位移x的關(guān)系圖線如圖所示.若選定原點(diǎn)的電勢(shì)為零,圖中E0、xA.x=x0處的電勢(shì)為φx0=E0xB.x=2x0處的電勢(shì)為φ2x0=-2EC.0~2x0內(nèi),帶電粒子的最大速度為3D.帶電粒子在從x=x0到x=2x0的過(guò)程做減速運(yùn)動(dòng)4.如圖甲所示,在同一水平面內(nèi)的a、b兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量同種正點(diǎn)電荷,其連線的垂直平分線上有A、B、C三點(diǎn),將質(zhì)量為m的帶電小球從A點(diǎn)由靜止釋放,沿垂直平分線經(jīng)B點(diǎn)向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示,已知經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)v-t圖線的切線斜率最大(圖中畫出了該切線),取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0,則下列說(shuō)法正確的是()A.小球由A到C的過(guò)程中,電場(chǎng)力先做正功后做負(fù)功B.A、B、C三點(diǎn)中,B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度最小C.A、B、C三點(diǎn)中,A點(diǎn)的電勢(shì)最高D.小球由A到C的過(guò)程,電勢(shì)能先增大后減小5.某電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布如圖所示,其中帶箭頭的實(shí)線表示電場(chǎng)線,a、b、c、d為該電場(chǎng)中的四點(diǎn),則()A.正電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能B.帶電粒子在c點(diǎn)的加速度大于在d點(diǎn)的加速度C.將一帶正電的粒子放在a點(diǎn),它將沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)D.若在d點(diǎn)固定一負(fù)點(diǎn)電荷,負(fù)檢驗(yàn)電荷由a移至b的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功6.如圖所示,水平地面上固定一豎直的光滑絕緣細(xì)桿,一質(zhì)量為m,帶電荷量為q的圓環(huán)a套在豎直桿上.質(zhì)量為M,帶電荷量為+Q的滑塊b靜置于水平地面上,滑塊b與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.a、b均保持靜止,且兩者連線與水平地面的夾角為θ,靜電力常量為k,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是()A.圓環(huán)a帶負(fù)電B.滑塊b受到地面的支持力大小為(M+m)gC.滑塊b受到的庫(kù)侖力大小為mgD.滑塊b受到地面的摩擦力大小為μ(M+m)g7.如圖所示,一半徑為R的均勻帶正電圓環(huán)水平放置,環(huán)心為O點(diǎn),質(zhì)量為m的帶正電的小球從O點(diǎn)正上方的A點(diǎn)由靜止釋放,并穿過(guò)帶電環(huán),小球從A到A關(guān)于O的對(duì)稱點(diǎn)A'的過(guò)程中的加速度(a)、重力勢(shì)能(EpG)、機(jī)械能(E機(jī))、電勢(shì)能(Ep電)隨下落高度h變化的圖象一定錯(cuò)誤的是(取O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)且重力勢(shì)能為零,豎直向下為正方向,無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零)()8.[2020山東統(tǒng)考,多選]在金屬球殼的球心處有一個(gè)正點(diǎn)電荷,球殼內(nèi)外的電場(chǎng)線分布如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比K點(diǎn)的大B.球殼內(nèi)表面帶負(fù)電荷,外表面帶正電荷C.試探電荷-q在K點(diǎn)的電勢(shì)能比在L點(diǎn)的大D.試探電荷-q沿電場(chǎng)線從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功9.[多選]真空中一靜止點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中,任一點(diǎn)的電勢(shì)φ與該點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離r的關(guān)系如圖所示.電場(chǎng)中四個(gè)點(diǎn)a、b、c和d的電場(chǎng)強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec和Ed.點(diǎn)a到點(diǎn)電荷的距離ra與點(diǎn)a的電勢(shì)φa已在圖中用坐標(biāo)(ra,φa)標(biāo)出,其余類推.現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點(diǎn)依次經(jīng)b、c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn),在相鄰兩點(diǎn)間移動(dòng)的過(guò)程中,電場(chǎng)力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd.下列選項(xiàng)正確的是()A.Ea∶Eb=4∶1 B.Ec∶Ed=2∶1C.Wab∶Wbc=3∶1 D.Wbc∶Wcd=1∶310.[2020四川雅安檢測(cè),多選]如圖所示,a、b、c、d為一邊長(zhǎng)為l的正方形的頂點(diǎn).電荷量均為q(q>0)的兩個(gè)點(diǎn)電荷分別固定在a、c兩點(diǎn),靜電力常量為k,不計(jì)重力.下列說(shuō)法正確的是()A.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2B.過(guò)b、d點(diǎn)的直線位于同一等勢(shì)面上C.在兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,ac中點(diǎn)的電勢(shì)最低D.在b點(diǎn)靜止釋放的電子,到達(dá)d點(diǎn)時(shí)速度為零二、非選擇題(共4小題,50分)11.[2020河南安陽(yáng)模擬,8分]如圖所示,長(zhǎng)l=1m的輕質(zhì)細(xì)繩上端固定,下端連接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球,小球靜止在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,繩與豎直方向的夾角θ=37°.已知小球所帶電荷量q=1.0×10-6C,勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=3.0×103N/C,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:(1)小球所受電場(chǎng)力F的大小.(2)小球的質(zhì)量m.(3)將電場(chǎng)撤去,小球回到最低點(diǎn)時(shí)速度v的大小.12.[10分]如圖所示,ABC是一條長(zhǎng)L=12m的絕緣水平軌道,B為AC的中點(diǎn),軌道AB處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,E1=2.5×103N/C,軌道BC處于豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E2(未知),一個(gè)質(zhì)量m=0.2kg、電荷量q=+4×10-4C的可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊自A點(diǎn)由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),最終停在C點(diǎn),已知滑塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g取10m/s2.求:(1)滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間;(2)滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小;(3)E2的大小.13.[13分]如圖所示為空氣中固定正對(duì)的豎直平行金屬板AB、CD組成的電容器,金屬板長(zhǎng)為L(zhǎng),間距為L(zhǎng)2,兩板面積均為S,均不帶電,O點(diǎn)為AC連線的中點(diǎn).現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球以v0=2gL的速度從O點(diǎn)豎直向上拋出,經(jīng)時(shí)間t1=(2+1)Lg(g為重力加速度大小)后,突然給兩金屬板加上電壓,小球恰好從C處離開(kāi)電場(chǎng).已知靜電力常量為k,空氣的相對(duì)介電常數(shù)為1(1)t1末小球速度v1的大小以及小球所在的位置;(2)小球經(jīng)過(guò)C處時(shí)的速率vC以及加上電壓后AB板所帶的電荷量.14.[19分]如圖所示,xOy為一豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系,A、B為兩坐標(biāo)軸上的點(diǎn),其中A點(diǎn)的坐標(biāo)為(23d,0),B點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,d).將一質(zhì)量為m的小球從B點(diǎn)以某一初動(dòng)能沿x軸正方向水平拋出,小球剛好能經(jīng)過(guò)x軸上的A點(diǎn).現(xiàn)使此小球帶電,電荷量為q(q>0),同時(shí)在空間加一勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)方向平行于坐標(biāo)平面.將小球以同樣的初動(dòng)能從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿某一方向拋出,小球經(jīng)過(guò)了A點(diǎn),且經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為初動(dòng)能的53倍;若將該小球以同樣的初動(dòng)能沿另一方向拋出,小球剛好能經(jīng)過(guò)B點(diǎn),且經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與初動(dòng)能相同,重力加速度大小為g.(1)求小球的初動(dòng)能;(2)求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小;(3)若將帶電后的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O以同樣的初動(dòng)能向y軸左側(cè)任意方向拋出,試計(jì)算小球經(jīng)過(guò)y軸的范圍.1.B若兩板分別繞C、D逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一相同的小角度θ,則帶電微粒受力如圖所示,電場(chǎng)力F'=qE'=qUd',其中板間距離d'=dcosθ,因此F'cosθ=qUd=mg,即豎直方向的合力為零,水平方向的合力與v0反向,因此帶電微粒做勻減速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;同理,若兩板分別繞C、D順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一相同的小角度,則合力方向與v0同向,帶電微粒做勻加速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確;若減小兩板正對(duì)面積,板間電壓和距離都不變,則板間場(chǎng)強(qiáng)不變,帶電微粒仍做勻速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若減小兩板間距離,則板間場(chǎng)強(qiáng)增大,帶電微粒所受電場(chǎng)力增大,帶電微粒向A2.D若撤去Q3,點(diǎn)電荷Q所受的合力為Q1、Q2對(duì)點(diǎn)電荷Q庫(kù)侖力的合力,方向豎直向下,向下加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,由于點(diǎn)電荷間的距離變化,導(dǎo)致庫(kù)侖力變化,則加速度變化,做變速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;Q1、Q2對(duì)點(diǎn)電荷Q的庫(kù)侖力的合力F1=2×kq2L2×cos30°=3kq2L2,根據(jù)幾何關(guān)系可知,Q3與點(diǎn)電荷Q的距離r=33L,根據(jù)平衡條件得kQ3qr2=3kq2L2,解得Q3=33q,帶負(fù)電,故B錯(cuò)誤;根據(jù)kQ3Qr2=3kQqL2知,若不改變Q的電性,僅改變其電荷量,Q將仍然受力平衡,故C錯(cuò)誤;若將Q1的電荷量改為-q,Q受到Q13.C沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降低,所以在x=x0處的電勢(shì)為φx0=-E0x0,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因?yàn)镋-x圖線與x軸所圍圖形的面積表示電勢(shì)差,所以x=2x0處的電勢(shì)為φ2x0=-32E0x0,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;分析可知粒子在x=2x0處速度最大,根據(jù)動(dòng)能定理可得32qE0x0=12mvm2,解得最大速度vm=3【方法技巧】近幾年高考試題中越來(lái)越重視圖象問(wèn)題的考查,經(jīng)常出現(xiàn)根據(jù)φ-x圖和E-x圖進(jìn)行分析的試題,求解這類問(wèn)題要注意兩點(diǎn):(1)根據(jù)電勢(shì)φ隨位置x變化圖象求電場(chǎng)強(qiáng)度E的方法是求φ-x圖的切線斜率;(2)根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度E隨位置x變化圖象求電勢(shì)差的方法是求E-x圖與x軸所圍的面積大小.4.C由題圖乙知,小球速度一直增大,所以電場(chǎng)力對(duì)小球始終做正功,A錯(cuò)誤;小球的加速度方向始終沿AC方向,受到的庫(kù)侖力為斥力,所以小球帶正電,小球在水平面內(nèi)僅受兩個(gè)電場(chǎng)力作用,在B點(diǎn)時(shí)加速度最大,所以所受電場(chǎng)力也最大,B錯(cuò)誤;根據(jù)等量同種正點(diǎn)電荷連線的垂直平分線上的電勢(shì)分布規(guī)律及無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為0可知,A、B、C三點(diǎn)中A點(diǎn)的電勢(shì)最高,C正確;小球由A到C的過(guò)程,電場(chǎng)力始終對(duì)小球做正功,小球的動(dòng)能一直增加,電勢(shì)能一直減小,D錯(cuò)誤.5.A沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低,由EP=qφ可知正電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能,A正確;電場(chǎng)線密集的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,同一粒子受到的電場(chǎng)力大,加速度也大,故B錯(cuò)誤;將一帶正電的粒子放在a點(diǎn),由于電場(chǎng)線是曲線,則電場(chǎng)力方向時(shí)刻在變化,與粒子速度方向之間存在夾角,故它不會(huì)沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),C錯(cuò)誤;若在d點(diǎn)固定一負(fù)點(diǎn)電荷,則由合場(chǎng)強(qiáng)的方向可知負(fù)電荷由a移至b的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功,故D錯(cuò)誤.6.B根據(jù)題意,圓環(huán)a能保持靜止,故受到庫(kù)侖斥力,圓環(huán)a也帶正電,A錯(cuò)誤.對(duì)a、b組成的系統(tǒng)整體進(jìn)行受力分析,豎直方向上受到重力(M+m)g和地面的支持力,由于整體靜止,豎直方向上受力平衡,故滑塊b受到地面的支持力大小為(M+m)g,B正確.根據(jù)牛頓第三定律,滑塊b受到的庫(kù)侖力大小等于圓環(huán)a受到的庫(kù)侖力大小,對(duì)圓環(huán)a進(jìn)行受力分析后,得庫(kù)侖力的大小為mgsinθ,C錯(cuò)誤.b靜止,根據(jù)受力分析可知,滑塊b受到地面的靜摩擦力大小為Ff=mgsinθ·cos7.D圓環(huán)中心的場(chǎng)強(qiáng)為零,無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)也為零,則小球從A點(diǎn)到圓環(huán)中心的過(guò)程中,場(chǎng)強(qiáng)可能先增大后減小,則小球所受的電場(chǎng)力先增大后減小,方向豎直向上,重力不變,由牛頓第二定律得知,加速度可能先減小后增大;小球穿過(guò)圓環(huán)后,小球所受的電場(chǎng)力豎直向下,加速度方向向下,為正值,根據(jù)對(duì)稱性可知,電場(chǎng)力先增大后減小,則加速度先增大后減小,故A正確;小球從A點(diǎn)到A'點(diǎn)的過(guò)程中,重力勢(shì)能EpG=-mgh,重力勢(shì)能與下落高度是線性關(guān)系,故B正確;小球從A點(diǎn)至圓環(huán)中心的過(guò)程中,電場(chǎng)力做負(fù)功,機(jī)械能減小,小球穿過(guò)圓環(huán)后,電場(chǎng)力做正功,機(jī)械能增大,故C正確;由于圓環(huán)所產(chǎn)生的是非勻強(qiáng)電場(chǎng),小球下落的過(guò)程中,電場(chǎng)力做的功與下落高度之間是非線性關(guān)系,電勢(shì)能與下落高度之間也是非線性關(guān)系,故D錯(cuò)誤.8.ABD由電場(chǎng)線的疏密程度可知,M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比K點(diǎn)的大,A正確;由于感應(yīng)起電,在金屬球殼的內(nèi)表面感應(yīng)出負(fù)電荷,外表面感應(yīng)出正電荷,B正確;負(fù)電荷沿電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,可知C錯(cuò)誤,D正確.9.AC設(shè)點(diǎn)電荷的電荷量為Q,根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式E=kQr2,ra∶rb=1∶2,rc∶rd=3∶6,可知,Ea∶Eb=4∶1,Ec∶Ed=4∶1,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;將試探電荷由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)電場(chǎng)力做的功Wab=q(φa-φb),將試探電荷由b點(diǎn)移動(dòng)到c點(diǎn)電場(chǎng)力做的功Wbc=q(φb-φc),將試探電荷由c點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)電場(chǎng)力做功Wcd=q(φc-φd),結(jié)合題圖可知,Wab∶Wbc=3∶1,Wbc∶Wcd=1∶10.ADa點(diǎn)的點(diǎn)電荷在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為Ea=kql2,方向?yàn)檠豠、b兩點(diǎn)連線指向b,c點(diǎn)的點(diǎn)電荷在b點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為Ec=kql2,方向?yàn)檠豤、b兩點(diǎn)連線指向b,由電場(chǎng)疊加原理可得,b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=Eacos45°+Eccos45°=2kql2,選項(xiàng)A正確;畫出兩個(gè)等量正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)與等勢(shì)面如圖所示,過(guò)b、d兩點(diǎn)的直線向兩端延伸,沿延伸的方向電勢(shì)越來(lái)越低,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在兩點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中,ac中點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為零,在過(guò)b、d兩點(diǎn)的直線上該點(diǎn)的電勢(shì)最高,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由對(duì)稱性可知,b、d兩點(diǎn)電勢(shì)相同,故電子在b、11.解析:(1)電場(chǎng)力F=qE=3.0×10-3N.(2分)(2)對(duì)小球受力分析,如圖所示.由平衡條件有mg=Ftanθ解得m=Fgtanθ(3)由動(dòng)能定理有mgl(1-cosθ)=12mv2解得v=2.0m/s.(1分)12.解析:(1)滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程,由牛頓第二定律有E1q-μmg=ma1(1分)得a1=3m/s2(1分)由xAB=12a1t2可得t=2s.(1分)(2)滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB=a1t=6m/s.(1分)(3)滑塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有xBC=0-對(duì)滑塊受力分析可知,豎直方向上,軌道對(duì)滑塊的支持力FN=mg+E2q(1分)水平方向上,由牛頓第二定律有μF'N=ma2(1分)其中F'N=FN(1分)聯(lián)立解得E2=2.5×103N/C.(1分)【技巧點(diǎn)撥】對(duì)于此類問(wèn)題,應(yīng)先對(duì)物體進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析,進(jìn)而求得合力,再由a=F合m求出加速度a,其次應(yīng)熟練掌握與勻變速直線運(yùn)動(dòng)有關(guān)的公式.13.解析:(1)0~t1時(shí)間內(nèi),小球做豎直上拋運(yùn)動(dòng),則t1末小球的速度v1=v0-gt1