届高考物理一轮题静电场练习带解析.docx

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届高考物理一轮题静电场练习带解析

2021届高考物理一轮题：

静电场练习及答案

*静电场*

一、选择题

1、（2019·武汉模拟）地面上方存在竖直方向的电场，电场强度随高度的变化而改变，如图甲所示，一带电的物体静止在绝缘的水平地面上，在电场力的作用下开始向上运动。

在物体运动过程中所带电量不变，空气阻力不计，物体在运动过程中仅受重力和电场力作用，取水平地面为重力势能的零势能面，其机械能E与竖直位移x的关系图象如图乙所示，其中曲线上A点处的切线的斜率最大，则（　　）

A.在x1处电场强度最弱

B.在x1→x2过程中，物体的动能先增大后减小

C.在x3→x4过程中，物体向下运动

D.在x3→x4过程中，物体的电势能一直减少

2、如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，运动轨迹如图所示，M和N是轨迹上的两点，其中M点是轨迹的最右点。

不计重力，下列表述正确的是（　　）

A．粒子在M点的速率最大

B．粒子所受电场力的方向沿电场线方向

C．粒子在电场中的加速度不变

D．粒子在电场中的电势能始终在增加

3、（多选）某电场的电场线和等势面如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．B点的电势高于A点的电势

B．把负电荷从A移到B，静电力做正功，电势能减少

C．负电荷从B移到A时，静电力做负功

D．UAB＝UBA

4、（多选）如图所示，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带电小球，置于水平向右的匀强电场中，现把细线水平拉直，小球从A点由静止释放，经最低点B后，小球摆到C点时速度为0，则（　　）

A．小球在B点时速度最大

B．小球从A点到B点的过程中，机械能一直在减少

C．小球在B点时细线的拉力最大

D．从B点到C点的过程中小球的电势能一直增加

5、（2019·宁夏大学附中四模）

a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点，O为菱形中心，∠abc＝120°。

现将三个等量的正点电荷＋Q分别固定在a、b、c三个顶点上，下列说法正确的有（　　）

A．d点电场强度的方向由d指向O

B．O点电场强度的方向由d指向O

C．O点的电场强度大于d点的电场强度

D．O点的电场强度小于d点的电场强度

6、如图所示，在一真空区域中AB、CD是圆O的两条直径，在A、B两点各放置电荷量为＋Q和－Q的点电荷，设C、D两点的电场强度大小分别为EC、ED，电势分别为φC、φD，下列说法正确的是（　　）

A．EC与ED相同，φC＝φDB．EC与ED不相同，φC＝φD

C．EC与ED相同，φC＞φDD．EC与ED不相同，φC＞φD

7、一无限大接地导体板MN前面放有一点电荷＋Q，它们在周围产生的电场可看作是在没有导体板MN存在的情况下，由点电荷＋Q与其像电荷－Q共同激发产生的。

像电荷－Q的位置就是把导体板当作平面镜时，电荷＋Q在此镜中的像点位置。

如图所示，已知＋Q所在位置P点到金属板MN的距离为L，a为OP的中点，abcd是边长为L的正方形，其中ab边平行于MN。

则（　　）

A．a点的电场强度大小为E＝4k

B．a点的电场强度大小大于b点的电场强度大小，a点的电势高于b点的电势

C．b点的电场强度和c点的电场强度相同

D．一正点电荷从a点经b、c运动到d点的过程中电势能的变化量为零

8、如图所示，在E＝500V/m的匀强电场中，a、b两点相距d＝2cm，它们的连线跟电场强度方向的夹角是60°，则Uab等于（　　）

A．5VB．10V

C．－5VD．－10V

9、如图所示的装置，可以探究影响平行板电容器电容的因素，关于下列操作及出现的现象的描述正确的是（　　）

A．电容器与电源保持连接，左移电容器左极板，则静电计指针偏转角增大

B．电容器充电后与电源断开，上移电容器左极板，则静电计指针偏转角增大

C．电容器充电后与电源断开，在电容器两极板间插入玻璃板，则静电计指针偏转角增大

D．电容器充电后与电源断开，在电容器两极板间插入金属板，则静电计指针偏转角增大

10、（2019·浙江学军中学模拟）

一边长为r的正三角形的三个顶点，固定有3个点电荷，电荷量分别为＋q、＋q和－2q，如图，静电力常量为k，则三角形中心处O点的电场强度大小和方向分别为（　　）

A．

，指向电荷量为－2q的点电荷

B．

，指向电荷量为－2q的点电荷

C．

，背离电荷量为－2q的点电荷

D．

，背离电荷量为－2q的点电荷

二、非选择题

1、如图所示，在光滑水平面上有一辆长为L、质量为m的绝缘木板小车正以向右的初速度v0＝

做匀速直线运动，现无初速度释放一个质量也为m，带电量为＋q（q＞0）的小物块在小车的正中央，发现物块恰好没有从车上掉下来：

（1）求物块与小车上表面间的滑动摩擦因数μ；

（2）若车的初速度为2v0，在物块刚放上小车的同时在空间加一水平向右的匀强电场E1，为了让物块不从车的左端掉下来，求电场强度E1的最小值．（重力加速度为g）

2、如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。

已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0，偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。

（1）忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy。

（2）分析物理量的数量级是解决物理问题的常用方法。

在解决

（1）问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因。

已知U=2.0×102V，d=4.0×

10-2m，m=9.1×10-31kg，e=1.6×10-19C，g取10m/s2。

（3）极板间既有静电场也有重力场。

电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势φ的定义式。

类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”φG的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点。

【附加题】思考辨析（正确的画“√”，错误的画“×”）

（1）电场中电场强度为零的地方电势一定为零。

（）

（2）沿电场线方向电场强度越来越小，电势逐渐降低。

（）

（3）A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功。

（）

（4）A、B两点的电势差是恒定的，所以UAB＝UBA。

（）

（5）等差等势线越密的地方，电场线越密，电场强度越大。

（）

（6）电场中电势降低的方向，就是电场强度的方向。

（）

2021届高考物理一轮题：

静电场练习及答案

*静电场*

一、选择题

1、（2019·武汉模拟）地面上方存在竖直方向的电场，电场强度随高度的变化而改变，如图甲所示，一带电的物体静止在绝缘的水平地面上，在电场力的作用下开始向上运动。

在物体运动过程中所带电量不变，空气阻力不计，物体在运动过程中仅受重力和电场力作用，取水平地面为重力势能的零势能面，其机械能E与竖直位移x的关系图象如图乙所示，其中曲线上A点处的切线的斜率最大，则（　　）

A.在x1处电场强度最弱

B.在x1→x2过程中，物体的动能先增大后减小

C.在x3→x4过程中，物体向下运动

D.在x3→x4过程中，物体的电势能一直减少

【解析】选B。

机械能与位移图线的斜率表示受到的电场力，A处的切线的斜率最大，说明此位置受到的电场力F最大，则电场强度E=

最大，即在x1处电场强度最强，故A错误；在x1→x2过程中，图象的斜率越来越小，则说明受到的电场力越来越小，在x2处物体的机械能最大，图象的斜率为零，则说明此时电场力为零，在这一过程中物体应先加速后减速，故物体的动能先增大后减小，故B正确；在x3→x4过程中，物体向上运动，故C错误；在x3→x4过程中，机械能在减小，则电场力在做负功，电势能增大，故D错误。

2、如图所示，一带电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，运动轨迹如图所示，M和N是轨迹上的两点，其中M点是轨迹的最右点。

不计重力，下列表述正确的是（　　）

A．粒子在M点的速率最大

B．粒子所受电场力的方向沿电场线方向

C．粒子在电场中的加速度不变

D．粒子在电场中的电势能始终在增加

【答案】C　[带电粒子所受合力指向运动轨迹的内侧，所以带电粒子受到的电场力水平向左，粒子向M点运动过程中电场力做负功，所以粒子到达M点时的动能最小，速率最小，选项A、B错误；因为是匀强电场，粒子受到的电场力恒定，加速度恒定，选项C正确；粒子靠近M点的过程，电场力做负功，电势能增加，远离M点的过程，电场力做正功，电势能减少，选项D错误。

]

3、（多选）某电场的电场线和等势面如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．B点的电势高于A点的电势

B．把负电荷从A移到B，静电力做正功，电势能减少

C．负电荷从B移到A时，静电力做负功

D．UAB＝UBA

[答案]　ABC

4、（多选）如图所示，一根不可伸长的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一带电小球，置于水平向右的匀强电场中，现把细线水平拉直，小球从A点由静止释放，经最低点B后，小球摆到C点时速度为0，则（　　）

A．小球在B点时速度最大

B．小球从A点到B点的过程中，机械能一直在减少

C．小球在B点时细线的拉力最大

D．从B点到C点的过程中小球的电势能一直增加

BD　[小球所受重力和电场力恒定，重力和电场力的合力恒定，小球相当于在重力和电场力的合力及细线的拉力作用下在竖直平面内做圆周运动。

当小球运动到重力和电场力的合力和细线的拉力共线时（不是B点），小球的速度最大，此时细线的拉力最大，A、C错误；从A点到C点的过程中，小球所受重力做正功，小球摆到C点时速度为0，所以电场力对小球做负功，小球从A点到B点的过程中，机械能一直在减少，B正确；从B点到C点的过程中，小球克服电场力做功，小球的电势能一直增加，D正确。

]

5、（2019·宁夏大学附中四模）

a、b、c、d分别是一个菱形的四个顶点，O为菱形中心，∠abc＝120°。

现将三个等量的正点电荷＋Q分别固定在a、b、c三个顶点上，下列说法正确的有（　　）

A．d点电场强度的方向由d指向O

B．O点电场强度的方向由d指向O

C．O点的电场强度大于d点的电场强度

D．O点的电场强度小于d点的电场强度

【答案】C　[由电场的叠加原理可知，d点电场的方向为由O指向d，O点的电场方向也是由O指向d，故A、B错误；设菱形的边长为r，根据点电荷电场强度表达式E＝k

，三个点电荷在d点产生的场强大小相等，由场强的叠加可知，d点的场强大小Ed＝2k

，O点的场强大小为E0＝4k

，可见d点的电场强度小于O点的电场强度，故D错误，C正确。

]

6、如图所示，在一真空区域中AB、CD是圆O的两条直径，在A、B两点各放置电荷量为＋Q和－Q的点电荷，设C、D两点的电场强度大小分别为EC、ED，电势分别为φC、φD，下列说法正确的是（　　）

A．EC与ED相同，φC＝φD

B．EC与ED不相同，φC＝φD

C．EC与ED相同，φC＞φD

D．EC与ED不相同，φC＞φD

【答案】C　根据等量异号电荷周围电场的分布情况可知，C、D两点的电场强度大小相等、方向相同，正电荷周围电势为正，负电荷周围电势为负，故D点电势一定小于C点电势，C选项正确．

7、一无限大接地导体板MN前面放有一点电荷＋Q，它们在周围产生的电场可看作是在没有导体板MN存在的情况下，由点电荷＋Q与其像电荷－Q共同激发产生的。

像电荷－Q的位置就是把导体板当作平面镜时，电荷＋Q在此镜中的像点位置。

如图所示，已知＋Q所在位置P点到金属板MN的距离为L，a为OP的中点，abcd是边长为L的正方形，其中ab边平行于MN。

则（　　）

A．a点的电场强度大小为E＝4k

B．a点的电场强度大小大于b点的电场强度大小，a点的电势高于b点的电势

C．b点的电场强度和c点的电场强度相同

D．一正点电荷从a点经b、c运动到d点的过程中电势能的变化量为零

【答案】B　[由题意可知，点电荷＋Q和金属板MN周围空间的电场与等量异种点电荷产生的电场等效，所以a点的电场强度E＝k

＋k

＝

，A错误；等量异种点电荷周围的电场线和等势面分布如图所示：

由图可知Ea>Eb，φa>φb，B正确；图中b、c两点的场强不同，C错误；由于a点的电势大于d点的电势，所以一正点电荷从a点经b、c运动到d点的过程中电场力做正功，电荷的电势能减小，D错误。

]

8、如图所示，在E＝500V/m的匀强电场中，a、b两点相距d＝2cm，它们的连线跟电场强度方向的夹角是60°，则Uab等于（　　）

A．5VB．10V

C．－5VD．－10V

[答案]　C

9、如图所示的装置，可以探究影响平行板电容器电容的因素，关于下列操作及出现的现象的描述正确的是（　　）

A．电容器与电源保持连接，左移电容器左极板，则静电计指针偏转角增大

B．电容器充电后与电源断开，上移电容器左极板，则静电计指针偏转角增大

C．电容器充电后与电源断开，在电容器两极板间插入玻璃板，则静电计指针偏转角增大

D．电容器充电后与电源断开，在电容器两极板间插入金属板，则静电计指针偏转角增大

B　[电容器与电源保持连接时两极板间的电势差不变，静电计指针偏转角不变，A错误；与电源断开后，电容器所带电荷量不变，结合U＝

和C＝

可判断B正确，C、D错误。

]

10、（2019·浙江学军中学模拟）

一边长为r的正三角形的三个顶点，固定有3个点电荷，电荷量分别为＋q、＋q和－2q，如图，静电力常量为k，则三角形中心处O点的电场强度大小和方向分别为（　　）

A．

，指向电荷量为－2q的点电荷

B．

，指向电荷量为－2q的点电荷

C．

，背离电荷量为－2q的点电荷

D．

，背离电荷量为－2q的点电荷

【答案】B　[O点是三角形的中心，到三个点电荷的距离均为l＝

r，两个电荷量为＋q的点电荷在O处产生的场强大小为E1＝E2＝k

，根据对称性和几何知识得知两个电荷量为＋q的点电荷在O处产生的合场强为E12＝E1＝k

；再与电荷量为－2q的点电荷在O处产生的场强合成，得到O点的合场强为E＝E12＋E3＝k

＋k

＝k

＝

，方向指向电荷量为－2q的点电荷，故选B。

]

二、非选择题

1、如图所示，在光滑水平面上有一辆长为L、质量为m的绝缘木板小车正以向右的初速度v0＝

做匀速直线运动，现无初速度释放一个质量也为m，带电量为＋q（q＞0）的小物块在小车的正中央，发现物块恰好没有从车上掉下来：

（1）求物块与小车上表面间的滑动摩擦因数μ；

（2）若车的初速度为2v0，在物块刚放上小车的同时在空间加一水平向右的匀强电场E1，为了让物块不从车的左端掉下来，求电场强度E1的最小值．（重力加速度为g）

【答案】

（1）0.25　

（2）

解析：

（1）物块与小车相互作用的过程中，系统动量守恒．

选取向右为正方向，mv0＝2mv.

根据能量守恒可知，系统产生的热量等于动能的损失．

μmg·

＝

mv

－

2mv2.

联立解得，μ＝0.25.

（2）电场方向水平向右，物块向右做匀加速直线运动，qE1＋μmg＝ma1.

小车在摩擦力作用下向右做匀减速直线运动，

a2＝μg.

分析可知，当E1取最小值时，二者共速时，物块恰好到达小车的左端．

v共＝a1t＝2v0－a2t.

t－

t＝

.

联立解得，E1＝

.

2、如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。

已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0，偏转电场可看作匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。

（1）忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy。

（2）分析物理量的数量级是解决物理问题的常用方法。

在解决

（1）问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因。

已知U=2.0×102V，d=4.0×

10-2m，m=9.1×10-31kg，e=1.6×10-19C，g取10m/s2。

（3）极板间既有静电场也有重力场。

电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势φ的定义式。

类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”φG的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点。

【解题指导】解答本题应注意以下三点：

（1）熟练掌握带电粒子在加速电场和偏转电场中的运动规律。

（2）通过计算重力的大小，根据数量级，分析忽略重力的原因。

（3）利用类比法准确定义重力势，并说明重力势和电势的共同特点。

【解析】

（1）根据动能定理可得：

eU0=m

所以电子射入偏转电场的初速度v0=

在偏转电场中，电子的运动时间

Δt=

=L

偏转距离Δy=a（Δt）2=

（2）考虑电子所受重力和电场力的数量级，有

重力G=mg≈10-29N

电场力F=

≈10-15N

由于F≫G，因此不需要考虑电子所受的重力

（3）电场中某点电势φ定义为电荷在该点的电势能Ep与电荷量q的比值，即φ=

，由于重力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能EG与其质量m的比值叫作重力势，即φG=

。

电势φ和重力势φG都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定。

答案：

（1）

（2）见解析

（3）φ=

　电势φ和重力势φG都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定

【附加题】思考辨析（正确的画“√”，错误的画“×”）

（1）电场中电场强度为零的地方电势一定为零。

（）

（2）沿电场线方向电场强度越来越小，电势逐渐降低。

（）

（3）A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功。

（）

（4）A、B两点的电势差是恒定的，所以UAB＝UBA。

（）

（5）等差等势线越密的地方，电场线越密，电场强度越大。

（）

（6）电场中电势降低的方向，就是电场强度的方向。

（）

【答案】

（1）×

（2）×（3）×（4）×（5）√（6）×