届高考一轮复习静电场通用型练习解析版.docx
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届高考一轮复习静电场通用型练习解析版
2021届高考一轮物理:
静电场(通用型)练习及答案
*静电场*
一、选择题
1、(2019·荆州模拟)如图所示,一带电粒子在匀强电场中只受电场力而运动,经过一平面直角坐标系中的a、O、b三点时的动能分别为10eV、4eV、12eV,下列说法正确的是( )
A.该电场方向一定与xOy平面平行
B.该电场场强大小为200
V/m
C.O点是该粒子轨迹上电势能最大的点
D.该粒子轨迹为抛物线
2、(2019·济南模拟)电荷量分别为q1、q2的两个点电荷,相距r时,相互作用力为F,下列说法错误的是( )
A.如果q1、q2恒定,当距离变为
时,作用力将变为2F
B.如果其中一个电荷的电荷量不变,而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时,作用力变为2F
C.如果它们的电荷量和距离都加倍,作用力不变
D.如果它们的电荷量都加倍,距离变为
r,作用力将变为2F
3、如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C点是A、B连线的中点。
已知A点的电势为φA=30V,B点的电势为φB=-10V,则C点的电势( )
A.φC=10V
B.φC>10V
C.φC<10V
D.上述选项都不正确
4、如图所示,三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P点。
由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。
现将C板向右平移到P′点,则由O点静止释放的电子( )
A.运动到P点返回
B.运动到P和P′点之间返回
C.运动到P′点返回
D.穿过P′点
5、如图所示,图甲实线为方向未知的三条电场线,a、b两带电粒子从电场中的P点由静止释放,不考虑两粒子间的相互作用,仅在电场力作用下,两粒子做直线运动,a、b粒子的速度大小随时间变化的关系如图乙中实线所示,虚线为直线,则( )
甲 乙
A.a一定带正电,b一定带负电
B.a向左运动,b向右运动
C.a电势能减小,b电势能增大
D.a动能减小,b动能增大
6、在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形abcd,顶点a、c分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示.若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动.粒子从b点运动到d点的过程中( )
A.先做匀加速运动,后做匀减速运动
B.先从高电势到低电势,后从低电势到高电势
C.电势能改变量大于机械能改变量
D.电势能先减小后增大
*7、(双选)(原创题)在真空中两个完全相同的金属小球P、Q(可看作点电荷),P球带电荷量大小为5.0×10-9C,Q球带电荷量大小为7.0×10-9C,两球相距1m。
下列说法正确的是( )
A.它们之间的库仑力一定为斥力,大小为3.15×10-7N
B.它们之间的库仑力一定为引力,大小为3.15×10-7N
C.若把它们接触后放回原处,它们之间的相互作用力可能为3.24×10-7N
D.若把它们接触后放回原处,它们之间的相互作用力可能为9.0×10-9N
*8、(2019·山东泰安一模)(多选)如图所示,在正点电荷Q的电场中,A、B、C为直角三角形的三个顶点,D为AC的中点,∠A=30°,A、B、C、D四点处的电势满足φA=φC,φB=φD,点电荷Q在A、B、C三点所在平面内,则( )
A.点电荷Q在A、B的连线上
B.点电荷Q在B、D连线的中点处
C.φD>φC
D.将负试探电荷从C点搬运到B点,电场力做负功
*9、真空中某竖直平面内存在一水平向右的匀强电场,一质量为m的带电微粒恰好能沿图示虚线(与水平方向成θ角)由A向B做直线运动,已知重力加速度为g,微粒的初速度为v0,则( )
A.微粒一定带正电
B.微粒一定做匀速直线运动
C.可求出匀强电场的电场强度
D.可求出微粒运动的加速度
*10、(双选)反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类,沿着它身体的长度方向分布着电器官,这些器官能在鱼周围产生电场,如图为反天刀周围的电场线分布示意图,A、B、C为电场中的点,下列说法正确的是( )
A.头部带负电
B.A点电场强度大于B点电场强度
C.负离子运动到A点时,其加速度方向向右
D.图中从A至C的虚线可以是正离子的运动轨迹
*11、如图所示,
H(核内有一个质子,没有中子),
H(核内有一个质子,一个中子),
H(核内有一个质子,两个中子)和
He(核内有两个质子,两个中子)四种原子核的混合粒子沿平行板电容器两板中线OO′射入板间的匀强电场中,射出后都打在与OO′垂直的固定荧光屏上,使荧光屏上出现亮点.下列说法正确的是( )
A.若它们射入电场时的速度相等,在荧光屏上将出现4个亮点
B.若它们射入电场时的动能相等,在荧光屏上将出现4个亮点
C.若它们射入电场时的质量与速度之积相等,在荧光屏上将出现4个亮点
D.若它们都是从静止开始由同一加速电场加速后再射入此偏转电场的,则在荧光屏上将出现4个亮点
二、非选择题
1、如图所示,用一根绝缘细线悬挂一个带电小球,小球的质量为m,电量为q,现加一水平的匀强电场,平衡时绝缘细线与竖直方向夹角为θ。
(1)试求这个匀强电场的场强E的大小。
(2)如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,小球平衡时,绝缘细线仍与竖直方向夹角为θ,则E′的大小又是多少?
2、如图所示,空间内有场强大小为E的匀强电场,竖直平行直线为匀强电场的电场线(方向未知),现有一电荷量为q,质量为m的带负电的粒子,从O点以某一初速度垂直电场方向进入电场,A、B为运动轨迹上的两点,不计粒子的重力及空气的阻力.
(1)若OA连线与电场线夹角为60°,OA=L,求带电粒子从O点到A点的运动时间及进电场的初速度;
(2)若粒子过B点时速度方向与水平方向夹角为60°,求带电粒子从O点到B点过程中电场力所做的功.
2021届高考一轮物理:
静电场(通用型)练习及答案
*静电场*
一、选择题
1、(2019·荆州模拟)如图所示,一带电粒子在匀强电场中只受电场力而运动,经过一平面直角坐标系中的a、O、b三点时的动能分别为10eV、4eV、12eV,下列说法正确的是( )
A.该电场方向一定与xOy平面平行
B.该电场场强大小为200
V/m
C.O点是该粒子轨迹上电势能最大的点
D.该粒子轨迹为抛物线
【解析】选A、D。
带电粒子在匀强电场中只受电场力运动,由于电场力是恒力,而且粒子在xOy平面内运动,所以电场力方向一定与xOy平面平行,则电场方向一定与xOy平面平行,由于a、O、b三点不在同一直线上,所以粒子做匀变速曲线运动,轨迹为抛物线,分析可知,电场方向与x轴的夹角为45°,O点不是抛物线轨迹的最高点,则O点不是粒子轨迹上动能最小的点,也不是电势能最大的点,故A、D正确,C错误;由于粒子电荷量未知,无法确定两点间的电势差,则无法确定电场场强大小,故B错误。
2、(2019·济南模拟)
电荷量分别为q1、q2的两个点电荷,相距r时,相互作用力为F,下列说法错误的是( )
A.如果q1、q2恒定,当距离变为
时,作用力将变为2F
B.如果其中一个电荷的电荷量不变,而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时,作用力变为2F
C.如果它们的电荷量和距离都加倍,作用力不变
D.如果它们的电荷量都加倍,距离变为
r,作用力将变为2F
【答案】A [如果q1、q2恒定,当距离变为
时,由库仑定律可知作用力将变为4F,选项A错误;如果其中一个电荷的电荷量不变,而另一个电荷的电荷量和它们间的距离都减半时,作用力变为2F,选项B正确;根据库仑定律,如果它们的电荷量和距离都加倍,作用力不变,选项C正确;根据库仑定律,如果它们的电荷量都加倍,距离变为
r,作用力将变为2F,选项D正确。
]
3、如图所示,在某电场中画出了三条电场线,C点是A、B连线的中点。
已知A点的电势为φA=30V,B点的电势为φB=-10V,则C点的电势( )
A.φC=10V
B.φC>10V
C.φC<10V
D.上述选项都不正确
C [由于A、C之间的电场线比C、B之间的电场线密,相等距离之间的电势差较大,即UAC>UCB,所以φA-φC>φC-φB,可得φC<
,即φC<10V,选项C正确。
]
4、如图所示,三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P点。
由O点静止释放的电子恰好能运动到P点。
现将C板向右平移到P′点,则由O点静止释放的电子( )
A.运动到P点返回
B.运动到P和P′点之间返回
C.运动到P′点返回
D.穿过P′点
A [根据平行板电容器的电容的决定式C=
、定义式C=
和匀强电场的电压与电场强度的关系式U=Ed可得E=
,可知将C板向右平移到P′点,B、C两板间的电场强度不变,由O点静止释放的电子仍然可以运动到P点,并且会原路返回,故选项A正确。
]
5、如图所示,图甲实线为方向未知的三条电场线,a、b两带电粒子从电场中的P点由静止释放,不考虑两粒子间的相互作用,仅在电场力作用下,两粒子做直线运动,a、b粒子的速度大小随时间变化的关系如图乙中实线所示,虚线为直线,则( )
甲 乙
A.a一定带正电,b一定带负电
B.a向左运动,b向右运动
C.a电势能减小,b电势能增大
D.a动能减小,b动能增大
【答案】B [从vt图象中可以看出,a粒子加速度逐渐增大,b粒子加速度逐渐减小,因为粒子仅受电场力,可知a粒子所受电场力逐渐增大,b粒子所受电场力逐渐减小,所以a向左运动,b向右运动,B正确;由于不知电场的方向,所以无法判断a、b的电性,故A错误;带电粒子在沿电场力的方向运动时,电场力做正功,所以a、b的电势能均减小,动能均增加,故C、D错误。
]
6、在光滑的绝缘水平面上,有一个正方形abcd,顶点a、c分别固定一个正点电荷,电荷量相等,如图所示.若将一个带负电的粒子置于b点,自由释放,粒子将沿着对角线bd往复运动.粒子从b点运动到d点的过程中( )
A.先做匀加速运动,后做匀减速运动
B.先从高电势到低电势,后从低电势到高电势
C.电势能改变量大于机械能改变量
D.电势能先减小后增大
【答案】D 根据等量同种正电荷周围电场线的分布情况可知,ac连线中点处场强为零,沿中垂线向外,先增大再减小,负电荷受到的电场力始终指向ac的连线与中垂线的交点,电场是不均匀的,粒子所受的电场力是变化的,加速度是变化的,A选项错误;连线中点处的电势最高,沿中垂线向外,电势逐渐降低,故粒子从b点运动到d点的过程中,先从低电势到高电势,后从高电势到低电势,B选项错误;根据能量守恒定律可知,只有电场力做功,电势能与动能的相互转化,之和守恒不变,即电势能改变量等于机械能改变量,C选项错误;从b点运动到d点的过程中,电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大,D选项正确.
*7、(双选)(原创题)在真空中两个完全相同的金属小球P、Q(可看作点电荷),P球带电荷量大小为5.0×10-9C,Q球带电荷量大小为7.0×10-9C,两球相距1m。
下列说法正确的是( )
A.它们之间的库仑力一定为斥力,大小为3.15×10-7N
B.它们之间的库仑力一定为引力,大小为3.15×10-7N
C.若把它们接触后放回原处,它们之间的相互作用力可能为3.24×10-7N
D.若把它们接触后放回原处,它们之间的相互作用力可能为9.0×10-9N
【答案】CD [两小球可视为点电荷,未接触时,根据库仑定律,两带电小球间库仑力大小F=k
=9.0×109×
N=3.15×10-7N,两小球带同种电荷为斥力,带异种电荷为引力,选项A、B错误;若两小球带同种电荷,两小球接触后,电荷均分,每个小球带电荷量为总电荷量的
,根据库仑定律,F1=k
=9.0×109×
N=3.24×10-7N,选项C正确;若两小球带异种电荷,两小球接触后,部分电荷中和,剩余净电荷为2.0×10-9C,由于两金属球完全相同,净电荷最后均分,各带1.0×10-9C,此时两球间库仑力F2=k
=9.0×109×
N=9.0×10-9N,选项D正确。
]
*8、(2019·山东泰安一模)
(多选)如图所示,在正点电荷Q的电场中,A、B、C为直角三角形的三个顶点,D为AC的中点,∠A=30°,A、B、C、D四点处的电势满足φA=φC,φB=φD,点电荷Q在A、B、C三点所在平面内,则( )
A.点电荷Q在A、B的连线上
B.点电荷Q在B、D连线的中点处
C.φD>φC
D.将负试探电荷从C点搬运到B点,电场力做负功
AC [因φA=φC,则点电荷Q在A、C连线的垂直平分线上;又φB=φD,则点电荷Q又在B、D连线的垂直平分线上;如图,则点电荷Q在A、B的连线上,则选项A正确,B错误;
D点距离正点电荷的距离较C点近,可知φD>φC,选项C正确;将负试探电荷从C点搬运到B点,电场力做正功,选项D错误。
]
*9、真空中某竖直平面内存在一水平向右的匀强电场,一质量为m的带电微粒恰好能沿图示虚线(与水平方向成θ角)由A向B做直线运动,已知重力加速度为g,微粒的初速度为v0,则( )
A.微粒一定带正电
B.微粒一定做匀速直线运动
C.可求出匀强电场的电场强度
D.可求出微粒运动的加速度
D [因微粒在重力和电场力作用下做直线运动,而重力竖直向下,由微粒做直线运动条件知电场力必水平向左,微粒带负电,故A错误;其合外力必与速度反向,大小为F=
,即微粒一定做匀减速直线运动,加速度为a=
,故B错误,D正确;电场力qE=
,但不知微粒的电荷量,所以无法求出其电场强度,故C错误。
]
*10、(双选)反天刀是生活在尼罗河的一种鱼类,沿着它身体的长度方向分布着电器官,这些器官能在鱼周围产生电场,如图为反天刀周围的电场线分布示意图,A、B、C为电场中的点,下列说法正确的是( )
A.头部带负电
B.A点电场强度大于B点电场强度
C.负离子运动到A点时,其加速度方向向右
D.图中从A至C的虚线可以是正离子的运动轨迹
【答案】BD [电场线从正电荷或无穷远处出发,终止于无穷远处或负电荷,根据电场线由鱼的头部出发可知,头部带正电,故A错误;电场线疏密程度表示电场强度大小,A处电场线比B处密,所以A处电场强度大于B处电场强度,故B正确;负离子在A点受到的电场力向左,其加速度方向向左,故C错误;正离子所受的电场力方向沿着电场线的方向,且指向运动轨迹的凹侧,故D正确。
]
*11、如图所示,
H(核内有一个质子,没有中子),
H(核内有一个质子,一个中子),
H(核内有一个质子,两个中子)和
He(核内有两个质子,两个中子)四种原子核的混合粒子沿平行板电容器两板中线OO′射入板间的匀强电场中,射出后都打在与OO′垂直的固定荧光屏上,使荧光屏上出现亮点.下列说法正确的是( )
A.若它们射入电场时的速度相等,在荧光屏上将出现4个亮点
B.若它们射入电场时的动能相等,在荧光屏上将出现4个亮点
C.若它们射入电场时的质量与速度之积相等,在荧光屏上将出现4个亮点
D.若它们都是从静止开始由同一加速电场加速后再射入此偏转电场的,则在荧光屏上将出现4个亮点
【答案】C 粒子在匀强电场中做类平抛运动,水平方向上,L=vt,竖直方向上,y=
at2=
·
t2,联立解得偏移量y=
,若它们射入电场时的速度相等,y与
成正比,在荧光屏上将出现3个亮点,A选项错误;若它们射入电场时的动能相等,y与q成正比,在荧光屏上将只出现2个亮点,B选项错误;若它们射入电场时的质量与速度之积相等,在荧光屏上将出现4个亮点,C选项正确;若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的,根据推论可知,y都相同,荧光屏上将只出现1个亮点,D选项错误.
二、非选择题
1、如图所示,用一根绝缘细线悬挂一个带电小球,小球的质量为m,电量为q,现加一水平的匀强电场,平衡时绝缘细线与竖直方向夹角为θ。
(1)试求这个匀强电场的场强E的大小。
(2)如果将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,小球平衡时,绝缘细线仍与竖直方向夹角为θ,则E′的大小又是多少?
【解析】
(1)对小球受力分析,受到重力、电场力和细线的拉力,如图甲所示。
由平衡条件得:
mgtanθ=qE
解得:
E=
(2)将电场方向顺时针旋转θ角、大小变为E′后,电场力方向也顺时针转过θ角,大小为F′=qE′,此时电场力与细线垂直,如图乙所示。
根据平衡条件得:
mgsinθ=qE′
解得:
E′=
答案:
(1)
(2)
2、如图所示,空间内有场强大小为E的匀强电场,竖直平行直线为匀强电场的电场线(方向未知),现有一电荷量为q,质量为m的带负电的粒子,从O点以某一初速度垂直电场方向进入电场,A、B为运动轨迹上的两点,不计粒子的重力及空气的阻力.
(1)若OA连线与电场线夹角为60°,OA=L,求带电粒子从O点到A点的运动时间及进电场的初速度;
(2)若粒子过B点时速度方向与水平方向夹角为60°,求带电粒子从O点到B点过程中电场力所做的功.
【答案】
(1)
v0=
(2)
解析:
(1)带电粒子做曲线运动,受力指向轨迹的内侧,电场力方向向上,带电粒子带负电,电场强度方向竖直向下.
水平方向的位移Lsin60°=v0t.
竖直方向的位移Lcos60°=
·
t2.
联立解得,t=
,v0=
.
(2)根据运动的合成与分解知识可知,粒子到达B点的速度v=
=2v0.
带电粒子从O点到B点过程中,根据动能定理可知,
W=
mv2-
mv
.
联立解得电场力做功W=
mv
=
.
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