知識點(diǎn)九 靜電場-2021年高考物理分類題庫

知識點(diǎn)九靜電場1.(2021·全國甲卷·T19)某電場的等勢面如圖所示,圖中a、b、c、d、e為電場中的5個點(diǎn),則 ()A.一正電荷從b點(diǎn)運(yùn)動到e點(diǎn),電場力做正功B.一電子從a點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn),電場力做功為4eVC.b點(diǎn)電場強(qiáng)度垂直于該點(diǎn)所在等勢面,方向向右D.a、b、c、d四個點(diǎn)中,b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小最大【解析】選B、D。b、e兩點(diǎn)處于同一等勢面上,在同一等勢面上移動電荷,電場力不做功,故選項(xiàng)A錯誤;電子從3V處移動到7V處,電場力做正功,大小為4eV,故選項(xiàng)B正確;電場線垂直于等勢面,并且由高電勢指向低電勢,b點(diǎn)的電場方向向左,故選項(xiàng)C錯誤;a、b、c、d四個點(diǎn)中,b點(diǎn)處的電場線最密集,電場強(qiáng)度最大,故選項(xiàng)D正確。2.(2021·全國乙卷·T15)如圖(a),在一塊很大的接地金屬平板的上方固定一負(fù)電荷。由于靜電感應(yīng),在金屬平板上表面產(chǎn)生感應(yīng)電荷,金屬板上方電場的等勢面如圖(b)中虛線所示,相鄰等勢面間的電勢差都相等。若將一正試探電荷先后放于M和N處,該試探電荷受到的電場力大小分別為FM和FN,相應(yīng)的電勢能分別為EpM和EpN,則 ()A.FM<FN,EpM>EpN B.FM>FN,EpM>EpNC.FM<FN,EpM<EpN D.FM>FN,EpM<EpN【解析】選A。根據(jù)電場的等勢面分布及電荷的電性可知M和N處電場強(qiáng)度EM<EN、電勢φM>φN,由F=Eq可知,FM<FN;由Ep=φq可知,EpM>EpN,故選項(xiàng)A正確。3.(2021·全國乙卷·T20)四個帶電粒子的電荷量和質(zhì)量分別為(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它們先后以相同的速度從坐標(biāo)原點(diǎn)沿x軸正方向射入一勻強(qiáng)電場中,電場方向與y軸平行。不計(jì)重力,下列描繪這四個粒子運(yùn)動軌跡的圖像中,可能正確的是 ()【解析】選A、D。帶電粒子在x軸正方向做勻速直線運(yùn)動有:x=v0t,在y軸方向有:y=12at2,其中a=Eqm,解得y=Eq2m4.(2021·河北選擇考·T10)如圖,四個電荷量均為qq>0的點(diǎn)電荷分別放置于菱形的四個頂點(diǎn),其坐標(biāo)分別為4l,0、-4l,0、0,y0和0,-yA.除無窮遠(yuǎn)處之外,菱形外部電場強(qiáng)度處處不為零B.當(dāng)y0取某值時,可使得菱形內(nèi)部只存在兩個電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)C.當(dāng)y0=8l時,將一帶負(fù)電的試探電荷由點(diǎn)4l,5l移至點(diǎn)0,-D.當(dāng)y0=4l時,將一帶負(fù)電的試探電荷放置在點(diǎn)（l，l）處,其所受到的靜電力方向與x軸正方向成45°傾斜向上【解析】選A、C、D。由電場的疊加原理可知除無窮遠(yuǎn)處外,菱形外部電場強(qiáng)度處處不為零,故A正確;根據(jù)對稱性可知菱形內(nèi)部O點(diǎn)電場強(qiáng)度為零,根據(jù)對稱性可知電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)應(yīng)在x軸和y軸上,且關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度均為零,所以菱形內(nèi)部電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)可能是1個、3個、5個,故B錯誤;當(dāng)y0=8l時,(4l,5l)點(diǎn)到菱形四個頂點(diǎn)的距離分別為:5l,(4l)2+(8l?5l)2=5l,(5l)(4l,5l)點(diǎn)的電勢為:φ1=kq5l+kq5l+kq89l+kq185l,同理可得(0,-3l)點(diǎn)的電勢為:φ2=kq5l+kq5l+kq11l5.(2021·湖南選擇考·T4)如圖,在(a,0)位置放置電荷量為q的正點(diǎn)電荷,在(0,a)位置放置電荷量為q的負(fù)點(diǎn)電荷,在距P(a,a)為2a的某點(diǎn)處放置正點(diǎn)電荷Q,使得P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零。則Q的位置及電荷量分別為()A.(0,2a),2q B.(0,2a),22qC.(2a,0),2q D.(2a,0),22q【解析】選B。根據(jù)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式E=kQr2,兩點(diǎn)等量異種點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的場強(qiáng)大小為E0=kqa2,方向如圖所示。兩點(diǎn)等量異種點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的合場強(qiáng)為E1=2E0=2kqa2,方向與+q點(diǎn)電荷和-q點(diǎn)電荷的位置連線平行,如圖所示,Q點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的場強(qiáng)大小為E2=kQ(2a)6.(2021·湖南選擇考·T9)如圖,圓心為O的圓處于勻強(qiáng)電場中,電場方向與圓平面平行,ab和cd為該圓直徑。將電荷量為q(q>0)的粒子從a點(diǎn)移動到b點(diǎn),電場力做功為2W(W>0),若將該粒子從c點(diǎn)移動到d點(diǎn),電場力做功為W。下列說法正確的是 ()A.該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向與ab平行B.將該粒子從d點(diǎn)移動到b點(diǎn),電場力做功為0.5WC.a點(diǎn)電勢低于c點(diǎn)電勢D.若只受電場力,從d點(diǎn)射入圓形電場區(qū)域的所有帶電粒子都做曲線運(yùn)動【解析】選A、B。由于該電場為勻強(qiáng)電場,可采用矢量分解的思路,設(shè)圓半徑為R,R=ab2=cd在x方向有W=Exq2R,在y方向有2W=Eyq3R+ExqR,經(jīng)過計(jì)算有Ex=W2qR,Ey=3W2qR,E=WqR,tanθ=EyEx7.(2021·廣東選擇考·T6)如圖是某種靜電推進(jìn)裝置的原理圖,發(fā)射極與吸極接在高壓電源兩端,兩極間產(chǎn)生強(qiáng)電場,虛線為等勢面。在強(qiáng)電場作用下,一帶電液滴從發(fā)射極加速飛向吸極,a、b是其路徑上的兩點(diǎn)。不計(jì)液滴重力,下列說法正確的是 ()A.a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的低B.a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的小C.液滴在a點(diǎn)的加速度比在b點(diǎn)的小D.液滴在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的大【解析】選D。高壓電源左為正極,則所加強(qiáng)電場的場強(qiáng)向右,而沿著電場線電勢逐漸降低,可知φa>φb,故A錯誤;等差等勢線的疏密反映場強(qiáng)的大小,由題圖可知a處的等勢線較密,則Ea>Eb,故B錯誤;液滴的重力不計(jì),根據(jù)牛頓第二定律可知,液滴的加速度為a=qEm,因Ea>Eb,可得aa>ab,故C錯誤;液滴在電場力作用下向右加速,則電場力做正功,動能增大,電勢能減少,即Epa>Epb8.(2021·浙江6月選考·T1)據(jù)《自然》雜志2021年5月17日報(bào)道,中國科學(xué)家在稻城“拉索”基地(如圖)探測到迄今為止最高能量的γ射線,能量值為1.40×1015eV,即 ()A.1.40×1015VB.2.24×10-4CC.2.24×10-4W D.2.24×10-4J【解析】選D。電子伏特(eV)是能量單位,選項(xiàng)A、B、C均錯,1eV=1.6×10-19J,所以1.40×1015eV=2.24×10-4J,選項(xiàng)D正確。9.(2021·浙江6月選考·T3)如圖所示,在火箭發(fā)射塔周圍有鋼鐵制成的四座高塔,高塔的功能最有可能的是()A.探測發(fā)射臺周圍風(fēng)力的大小B.發(fā)射與航天器聯(lián)系的電磁波C.預(yù)防雷電擊中待發(fā)射的火箭D.測量火箭發(fā)射過程的速度和加速度【解析】選C。發(fā)射塔周圍的鋼鐵制成的高塔,形成一個稀疏網(wǎng)狀的金屬屏蔽網(wǎng),原理類似高壓輸電線的上方的兩條導(dǎo)線與大地構(gòu)成的屏蔽網(wǎng),該高塔能將火箭發(fā)射塔屏蔽起來,避免雷電擊中待發(fā)射的火箭,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、B、D錯誤。10.(2021·浙江6月選考·T6)某書中有如圖所示的圖,用來表示橫截面是“<”形導(dǎo)體右側(cè)的電場線和等勢面,其中a、b是同一條實(shí)線上的兩點(diǎn),c是另一條實(shí)線上的一點(diǎn),d是導(dǎo)體尖角右側(cè)表面附近的一點(diǎn)。下列說法正確的是()A.實(shí)線表示電場線B.離d點(diǎn)最近的導(dǎo)體表面電荷密度最大C.“<”形導(dǎo)體右側(cè)表面附近電場強(qiáng)度方向均相同D.電荷從a點(diǎn)到c點(diǎn)再到b點(diǎn)電場力做功一定為零【解析】選D。導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài),則整個導(dǎo)體為等勢體,由于電場線方向總是與等勢面垂直,所以實(shí)線不是電場線,是等勢面,則A錯誤;根據(jù)等勢面的疏密表示場強(qiáng)的強(qiáng)弱,則d點(diǎn)的場強(qiáng)較弱,并且電場強(qiáng)度越大的地方電荷密度越大,所以B錯誤;在“<”形導(dǎo)體右側(cè)表面附近上下部分電場強(qiáng)度方向不相同,所以C錯誤;由于a、b在同一等勢面上,則電荷從a點(diǎn)到c點(diǎn)再到b點(diǎn)電場力做功一定為零,所以D正確。11.(2021·山東等級考·T6)如圖甲所示,邊長為a的正方形,四個頂點(diǎn)上分別固定一個電荷量為+q的點(diǎn)