2022屆高考物理聯(lián)考模擬匯編專題二十二電場(chǎng)力的性質(zhì)含解析2021112015

PAGEPAGEPAGE6電場(chǎng)力的性質(zhì)1．(2021·邢臺(tái)模擬)關(guān)于靜電場(chǎng)，下列結(jié)論普遍成立的是()A．電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，電勢(shì)也為零B．電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與等勢(shì)面處處垂直C．隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的大小逐漸減小，電勢(shì)也逐漸降低D．任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢(shì)降落的方向解析：選B電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)沒有直接關(guān)系，電場(chǎng)強(qiáng)度為零時(shí)，電勢(shì)不一定為零；電勢(shì)為零時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度不一定為零，故A、C錯(cuò)誤；電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，而電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)殡妶?chǎng)線的方向，所以電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與等勢(shì)面垂直，故B正確；順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，但電勢(shì)降低的方向并不一定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是電勢(shì)降低最快的方向，故D錯(cuò)誤。2.如圖所示，固定一負(fù)電小球a的絕緣支架放在電子秤上，此時(shí)電子秤示數(shù)為F。現(xiàn)將帶負(fù)電的另一小球b移至距離小球a正上方L時(shí)，電子秤示數(shù)為F1，若只將小球b的電性改為正電荷，電子秤示數(shù)為F2，則()A.F1＝F2B.F1＋F2＝FC.若小球b帶負(fù)電，L增大，則F1也增大D.若小球b帶正電，L減小，則F2也減小解析：選D設(shè)兩球間的庫(kù)侖力為F′，則小球b帶負(fù)電時(shí)：F＋F′＝F1；小球b帶正電時(shí)：F－F′＝F2；解得F1>F2；F1＋F2＝2F，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若小球b帶負(fù)電，L增大，則F′減小，則F1也減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若小球b帶正電，L減小，則F′變大，則F23．(2021·無(wú)錫五校聯(lián)考)對(duì)于如圖所示四幅有關(guān)電場(chǎng)，下列說法正確的是()A．圖甲為等量同種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)線B．圖乙離點(diǎn)電荷距離相等的a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同C．圖丙中在c點(diǎn)靜止釋放一正電荷，可以沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)D．圖丁中某一電荷放在e點(diǎn)與放到f點(diǎn)，它們的電勢(shì)能相同解析：選D由題圖可知，甲為等量異種電荷形成的電場(chǎng)線，故A錯(cuò)誤；乙為正的點(diǎn)電荷所形成的電場(chǎng)線分布圖，離點(diǎn)電荷距離相等的a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相同，場(chǎng)強(qiáng)方向不同，故B錯(cuò)誤；只有電場(chǎng)線為直線時(shí)，粒子才有可能沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，曲線電場(chǎng)線中，粒子不會(huì)沿著電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；圖丁中e點(diǎn)與f點(diǎn)電勢(shì)相同，同一電荷的電勢(shì)能相同，故D正確。4．(多選)(2021·威海調(diào)研)如圖為靜電除塵器除塵原理示意圖，塵埃在電場(chǎng)中通過某種機(jī)制帶電，在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的，下列表述正確的是()A．到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷B．電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極C．帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同D．同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大解析：選BD由題圖所示可知，集塵極電勢(shì)高，放電極電勢(shì)低，放電極與集塵極間電場(chǎng)方向向左，即電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極，塵埃在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移，則知塵埃所受的電場(chǎng)力向右，故到達(dá)集塵極的塵埃帶負(fù)電荷，故A錯(cuò)誤，B正確。電場(chǎng)方向向左，帶電塵埃所受電場(chǎng)力方向向右，帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相反，故C錯(cuò)誤。由F＝Eq可知，同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大，故D正確。5．(多選)某電場(chǎng)的電場(chǎng)線的分布如圖所示。一個(gè)帶電粒子由M點(diǎn)沿圖中虛線所示的途徑運(yùn)動(dòng)通過N點(diǎn)。下列判斷正確的是()A．粒子帶正電B．電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功C．粒子在N點(diǎn)的加速度大D．N點(diǎn)的電勢(shì)比M點(diǎn)的電勢(shì)高解析：選AC電場(chǎng)線的方向向上，根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)的軌跡可以知道，粒子受到的電場(chǎng)力的方向也向上，所以粒子帶正電荷，故A正確；從M點(diǎn)到N點(diǎn)，靜電力方向與速度方向成銳角，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電勢(shì)降低，故B、D錯(cuò)誤；電場(chǎng)線密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大，電場(chǎng)線疏的地方電場(chǎng)強(qiáng)度小，所以粒子在N點(diǎn)的受力大，加速度大，故C正確。6．如圖所示，A、B兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量的正點(diǎn)電荷，在其連線中垂線上的P點(diǎn)放一個(gè)負(fù)點(diǎn)電荷q(不計(jì)重力)，由靜止釋放后，下列說法中正確的是()A．負(fù)點(diǎn)電荷在從P點(diǎn)到O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，加速度越來越大，速度越來越大B．負(fù)點(diǎn)電荷在從P點(diǎn)到O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，加速度越來越小，速度越來越大C．負(fù)點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)加速度為零，速度達(dá)最大值D．負(fù)點(diǎn)電荷越過O點(diǎn)后，速度越來越小，加速度越來越大，直到速度為零解析：選C在兩等量的正點(diǎn)電荷連線中垂線上PO段電場(chǎng)強(qiáng)度方向?yàn)镺→P，負(fù)點(diǎn)電荷q從P點(diǎn)到O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，電場(chǎng)力方向?yàn)镻→O，速度越來越大。但電場(chǎng)線的疏密情況不確定，電場(chǎng)強(qiáng)度大小變化情況不確定，則電荷所受電場(chǎng)力大小變化情況不確定，加速度變化情況無(wú)法判斷，故A、B錯(cuò)誤；越過O點(diǎn)后，負(fù)點(diǎn)電荷q做減速運(yùn)動(dòng)，則負(fù)點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)速度最大，電場(chǎng)力為零，加速度為零，故C正確；根據(jù)電場(chǎng)線的對(duì)稱性可知，越過O點(diǎn)后，負(fù)點(diǎn)電荷q做減速運(yùn)動(dòng)，加速度的變化情況無(wú)法判斷，故D錯(cuò)誤。[B級(jí)——保分題目練通抓牢]7．如圖所示，邊長(zhǎng)為a的正方體的頂點(diǎn)A處有一電荷量為－Q的點(diǎn)電荷，其他7個(gè)頂點(diǎn)各有一電荷量為＋Q的點(diǎn)電荷，體心O處有一個(gè)電荷量為－q的點(diǎn)電荷，靜電力常量為k，則點(diǎn)電荷－q受到的電場(chǎng)力大小為()A.eq\f(8kQq,3a2) B.eq\f(4kQq,3a2)C.eq\f(8\r(6)kQq,9a2) D.eq\f(8\r(3)kQq,9a2)解析：選A由對(duì)稱性可知，點(diǎn)電荷－q所受的電場(chǎng)力等于－Q和－Q在同一對(duì)角線上的＋Q對(duì)點(diǎn)電荷電場(chǎng)力的矢量和，其他電荷對(duì)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和為零，則點(diǎn)電荷受電場(chǎng)力大小為F＝2keq\f(qQ,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),2)a))2)＝eq\f(8kqQ,3a2)，故A正確。8．(多選)(2021·唐山期末)如圖所示，真空中a、b、c、d四點(diǎn)共線且等距。先在a點(diǎn)固定一帶正電的點(diǎn)電荷Q，測(cè)得b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為E。若再將另一點(diǎn)電荷q放在d點(diǎn)時(shí)，c點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(5,4)E。則d點(diǎn)放入電荷q后，b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小可能是()A.eq\f(5,4)E B.eq\f(3,4)EC.eq\f(5,8)E D.eq\f(3,8)E解析：選AC設(shè)四點(diǎn)的間距為r，則只放點(diǎn)電荷Q時(shí)，b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E＝keq\f(Q,r2)；此時(shí)Q在c點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為：keq\f(Q,4r2)＝eq\f(1,4)E；若再將另一點(diǎn)電荷q放在d點(diǎn)時(shí)，c點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小為eq\f(5,4)E，若q帶負(fù)電，q在c點(diǎn)形成電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為：keq\f(q,r2)＝eq\f(5,4)E－eq\f(1,4)E＝E，則此時(shí)b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為：E＋eq\f(kq,4r2)＝eq\f(5,4)E；若q帶正電，則c點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)向左，則keq\f(q,r2)－eq\f(1,4)E＝eq\f(5,4)E，即keq\f(q,r2)＝eq\f(3,2)E；則此時(shí)b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為：E－eq\f(kq,4r2)＝eq\f(5,8)E，故選A、C。9．如圖所示，以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓周上有六個(gè)等分點(diǎn)a、b、c、d、e、f。等量正、負(fù)點(diǎn)電荷分別放置在a、d兩點(diǎn)時(shí)，在圓心O產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E?，F(xiàn)僅將放于a點(diǎn)的正點(diǎn)電荷改放于其他等分點(diǎn)上，使O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度改變，則下列判斷正確的是()A．移至c點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小仍為E，沿Oe方向B．移至e點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(E,2)，沿Oc方向C．移至b點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(\r(3),2)E，沿Oc方向D．移至f點(diǎn)時(shí)，O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(\r(3),2)E，沿Oe方向解析：選B由題意可知，在圓心O產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，則正、負(fù)點(diǎn)電荷在O處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為eq\f(E,2)，方向水平向右。當(dāng)正點(diǎn)電荷移至c點(diǎn)，兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向夾角為120°，大小不變，則O點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(E,2)，方向沿Oe方向，故A錯(cuò)誤。當(dāng)正點(diǎn)電荷移至e處，兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向夾角為120°，大小不變，則O點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小為eq\f(E,2)，方向沿Oc方向，故B正確。當(dāng)正點(diǎn)電荷移至b點(diǎn)時(shí)，兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向夾角為60°，大小不變，則O點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2×eq\f(E,2)cos30°＝eq\f(\r(3),2)E，方向沿Od與Oe角平分線斜向上，故C錯(cuò)誤。當(dāng)正點(diǎn)電荷移至f處，兩點(diǎn)電荷在O點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向夾角為60°，大小不變，則O點(diǎn)的合電場(chǎng)強(qiáng)度大小為2×eq\f(E,2)cos30°＝eq\f(\r(3),2)E，方向沿Od與Oc角平分線斜向下，故D錯(cuò)誤。[C級(jí)——難度題目適情選做]10．(2021·太原調(diào)研)如圖所示，空間正四棱錐型的底面邊長(zhǎng)和側(cè)棱長(zhǎng)均為a，水平底面的四個(gè)頂點(diǎn)處均固定著電荷量為＋q的小球，頂點(diǎn)P處有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球，在庫(kù)侖力和重力的作用下恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將P處小球的電荷量減半，同時(shí)加豎直方向的電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，此時(shí)P處小球仍能保持靜止。重力加速度為g，靜電力常量為k，則所加勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()A.eq\f(mg,2q) B.eq\f(mg,4q)C.eq\f(\r(2)kq,a2) D.eq\f(2\r(2)kq,a2)解析：選D設(shè)P處的帶電小球電荷量為Q，根據(jù)庫(kù)侖定律可知，則P點(diǎn)小球受到各個(gè)頂點(diǎn)電荷的庫(kù)侖力大小為：F＝eq\f(kqQ,a2)；根據(jù)幾何關(guān)系，可知正四棱錐型的側(cè)棱與豎直線的夾角為45°；再由力的分解法則，有：4×eq\f(kqQ,a2)×eq\f(\r(2),2)＝mg；若將P處小球的電荷量減半，則四個(gè)頂點(diǎn)的電荷對(duì)P處小球的庫(kù)侖力合力為：F′＝eq\f(\r(2)kqQ,a2)；當(dāng)外加勻強(qiáng)電場(chǎng)后，再次平衡，則有：eq\f(\r(2)kqQ,a2)＋eq\f(Q,2)E＝mg；解得：E＝eq\f(2\r(2)kq,a2)或E＝eq\f(mg,Q)，故D正確。11.如圖所示，一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上，當(dāng)整個(gè)裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中時(shí)，小物塊恰好靜止。重力加速度用g表示，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E；(2)將電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來的eq\f(1,2)時(shí)，物塊加速度的大小a；(3)電場(chǎng)強(qiáng)度變化后物塊下滑距離L時(shí)的動(dòng)能Ek。解析：(1)小物塊靜止在斜面上，受重力、電場(chǎng)力和斜面支持力，由受力平衡得FNsin37°＝qEFNcos37°＝mg可得電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(3mg,4q)。(2)若電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來的eq\f(1,2)，則變?yōu)镋′＝eq\f(3mg,8q)mgsin37°－qE′cos37°＝ma可得加速度a＝0.3g(3)電場(chǎng)強(qiáng)度變化后物塊下滑距離L時(shí)，重力做正功，電場(chǎng)力做負(fù)功由動(dòng)能定理：mgLsin37°－qE′Lcos37°＝Ek－0可得動(dòng)能Ek＝0.3mgL。答案：(1)eq\f(3mg,4q)(2)0.3g(3)0.3mgL12．(2021·開封模擬)如圖所示，在一足夠大的空間內(nèi)存在著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝3.0×104N/C。有一個(gè)質(zhì)量m＝4.0×10－3kg的帶電小球，用絕緣輕細(xì)線懸掛起來，靜止時(shí)細(xì)線偏離豎直方向的夾角θ＝37°。取g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，不計(jì)空氣阻力的作用。(1)求小球所帶的電荷量及電性；(2)如果將細(xì)線輕輕剪斷，求細(xì)線剪斷后，小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小；(3)從剪斷細(xì)線開始經(jīng)過時(shí)間t＝0.20s，求這一段時(shí)間內(nèi)小球電勢(shì)能的變化量。解析：(1)小球受到重力mg、電場(chǎng)力F和細(xì)線的拉力T的作用，如圖所示，由共點(diǎn)力平衡條件有：F＝qE＝mgtanθ解得：q＝eq\f(mgtanθ,E)＝1.0×10－6C電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同，故小球所帶電荷為正電荷。(2)剪