2021年高考物理專題復(fù)習：靜電場

2021年高考物理專題復(fù)習：靜電場一、單選題.如圖所示，A、B、C為直角三角形的三個頂點，NA=30。，。為A8的中點。在A、C兩點分別放置一個點電荷抬、衣后，使得8點的場強方向豎直向上。下列說法正確的是（ ）\D（/A一定是正電荷，案一定是負電荷q后Aqcc.。點電勢高于8點電勢D.將一負檢驗電荷從8點移到。點，電勢能增加2.如圖所示，虛線為某點電荷激發(fā)的電場中的三個等勢面，等勢面。上的電場強度大E小為E,電勢為60V,等勢面c上的電場強度大小為電勢為20V,相鄰兩個等勢面的間距相等。某質(zhì)子只受電場力作用，在電場運動的軌跡如圖中實線所示，若該質(zhì)子在等勢面C上的動能為80eV,下列說法正確的是（ ）A.點電荷可能為負電荷B.質(zhì)子經(jīng)過等勢面〃的電勢能為40eVc.質(zhì)子經(jīng)過等勢面b的加速度大小是經(jīng)過C加速度大小的2倍D.質(zhì)子經(jīng)過等勢面c的速度大小是經(jīng)過等勢面。速度大小的正倍3.如圖所示，左邊是一個原先不帶電的導體，右邊C是后來靠近導體的帶正電金屬球，若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導體切開，分導體為A、B兩部分，這兩部分所帶電荷量的數(shù)值分別為。小。小則下列結(jié)論正確的是（ ）

C0IAC0IAA.沿虛線d切開，A帶負電，B帶正電，且。8>QaB.只有沿虛線〃切開，才有A帶正電，B帶負電，并。C.沿虛線。切開，A帶正電，B帶負電，且D.沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負電，而團的值與所切的位置有關(guān)4.電荷量分別為+2夕和國的異種點電荷，在空間產(chǎn)生的電場分布如圖所示，縱b為電場中兩點，則（ ）A.。點的電場強度小于〃點的電場強度B.。點的電勢低于〃點的電勢C.將負檢驗電荷從a點移到b點的過程中，電場力做正功D.負檢驗電荷在a點的電勢能小于在〃點的電勢能.下列說法正確的是（ ）A.運動電荷在磁場中所受的磁場力方向一定與磁場的方向垂直B.電荷在電場中的受力方向一定與電場的方向相同C.感應(yīng)電流的磁場方向總與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反D.導體棒在勻強磁場中運動時一定能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.如圖所示，真空中三點ABC構(gòu)成直角三角形，其中長度為L，ZC=30°,并在A點固定一顆場源點電荷。現(xiàn)有一電子（質(zhì)量為陽、電量為在外力（非電場力）幫助下從6勻速運動到C,已知該過程中電子的電勢能逐漸減小，且到達C點時外力大小為尸，（不考慮電子的重力）則以下說法正確的是（A.該外力大小一直保持不變B.外力在該過程中對電子一直做正功C.場源電荷帶負電，但無法求出電荷量D.電子在8點時所受電場力大小為4/.如圖甲所示，兩個等量正點電荷固定在絕緣水平面上，。、A、3、C是其連線中垂線上位于豎直方向上的四點，一帶電量為+2X10-C，質(zhì)量為4xl（）7kg的小球從A點靜止釋放，其運動的u-f圖像如圖乙所示，其中3點處為整條圖線切線斜率最大的位置（圖中標出了該切線），。點處的切線平行于，軸，運動過程中小球電荷量保持不變，已知A、8兩點間距離為0.8m,B、C兩點間的距離為2.7m,g=10m/s:下列說TOC\o"1-5"\h\z法中正確的是（ ）c\At …宿……o\ 十*?IIB■甲A.A5兩點電勢差4歷=16.16\7B.小物塊從B點到C點電場力做的功W=4x10-3JC.8點為AC間電場強度最大的點，場強大小石=20.4V/mD.由A到C的過程中小物塊的電勢能先減小后變大8.真空中有兩個點電荷，它們之間的靜電力為F,如果保持它們所帶的電量不變，將TOC\o"1-5"\h\z它們之間的距離增大到原來的4倍，則它們之間靜電力的大小變?yōu)椋?）A,16F B.4F C.— D.—4 16二、多選題9.如圖甲所示，0、色為兩個固定點電荷，其中0帶正電，它們連線的延長線上有。、〃兩點。一帶正電的試探電荷以一定的初速度沿直線從〃點開始經(jīng)。點向遠處運動，其速度圖像如圖乙所示。則下列說法錯誤的是（ ）a.在￡之間放置一個點電荷，該點電荷可能處于平衡狀態(tài)B.從到。場強逐漸減小，且。點場強為零C.點右側(cè)電勢逐漸升高D.在③左側(cè)的連線延長線上存在場強為零的點10.如圖所示，金屬板帶電荷量為+2,質(zhì)量為〃，的金屬小球帶電荷量為+%當小球靜止后，懸掛小球的絕緣細線與豎直方向間的夾角為a,小球（可視為質(zhì)點）與金屬板中心。恰好在同一條水平線上，且距離為下列說法正確的是（ ）+2在小球處產(chǎn)生的場強為自=華+。在小球處產(chǎn)生的場強為紇=‘a(chǎn)l】"q.mgtana+q在。點產(chǎn)生的場強為馬一+夕在。點產(chǎn)生的場強為心=4LH.如圖所示，固定在豎直面內(nèi)的光滑絕緣半圓形軌道ABC,處在水平向右的勻強電場

中，電場線與軌道平面平行，一個帶電小球在軌道上的A點由靜止釋放，小球沿圓弧軌道運動，運動到B點時速度不為零。下述說法正確的是（ ）BBA.小球一定帶正電B.小球一定會運動到C點C.小球速度最大的位置一定在AB段圓弧上某一點D.小球從A點運動到B點的過程中，小球的機械能一直減小12.如圖，一點電荷位于線段M。、。。所在平面內(nèi)（圖中未標出），其中N、P分別為線段M0、。。的中點，己知將一試探電荷從N點移動到P點電場力做功為零，下列分析正確的是（）QA.N、尸兩點的電場強度一定相等B.將試探電荷從M點移動到。點，電場力做功一定為零MN兩點的電勢差一定等于NO兩點的電勢差MN兩點的電勢差一定等于。P兩點的電勢差三、填空題13.在如圖所示的實驗裝置中，充電后的平行板電容器與電源斷開，極板A與靜電計相連，極板8接地。若將極板8向左平行移動一小段距離，則將觀察到靜電計指針偏角增大，說明平行板電容器的電容隨板間距離d增大而:B極板向左移動后，A、B間的電場強度 （均選填“增大”或“減小”或“不變。.真空中有兩個點電荷，電荷量均為q,當兩點電荷相距為l時，它們之間庫侖力的大小為尸。(1)若保持兩點電荷的電荷量不變，僅將它們之間的距離減小為;L,求它們之間的庫侖力的大小F1=；(2)若保持兩點電荷之間的距離不變，僅將它們的電荷量都增大為29，求它們之間的庫侖力的大小心=0.在水平面內(nèi)，有A、B兩個帶電小球相距為d,其中，A固定不動，質(zhì)量為〃?的小球B,在庫侖力作用下由靜止開始運動經(jīng)過一段時間后，小球B的速度為八加速度變?yōu)閯傞_始運動時加速度的!。那么，此時A、B兩個小球間的距離為：在4這個過程中電勢能的減少量為o.將帶電量為6X10-6C的負電荷從電場中的A點移到B點，電場力做了3x105J的功，再從3移到C,克服電場力做了1.2x105j的功，則電荷從A移到8,再從8移到。的過程中電勢能共(填增大或減少)了Jo如果規(guī)定A點的電勢為零，則該電荷在B點的電勢為V和。點的電勢能為Jo.在電場強度為600N/C的勻強電場中，A、6兩點相距5cm,若A、B兩點連線是沿著電場方向時，則A、B兩點的電勢差是 V。若A、8兩點連線與電場方向成60。時，則A、8兩點的電勢差是 V。.如圖甲所示，4、6是勻強電場中的兩點，電勢%外；將一正點電荷由4點移至6點，其在A、8兩點所受的電場力大小心匕，所具有的電勢能大小Ep”EpB。(三空均選填“>”、“v"或』”)甲四、實驗題.電容器是電學中一種常見的能存儲電荷的電子元件。某同學用圖所示的電路探究一個電容器的充、放電規(guī)律。圖中R是12k。的高阻值電阻，與電腦相連的電流傳感器和電壓傳感器將實時測量的電流/和電容器兩端的電壓〃記錄下來，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的i—和〃一I圖像。(1)研究電容器車里過程的規(guī)律時，開關(guān)S應(yīng)接在(選填1或2)；(2)開關(guān)接2時電路中高阻值電阻R的作用；A.可以有效減小電容器充電時間 B.可以有效減小電容器放電時間C.可以有效延長電容器充電時間 D.可以有效延長電容器放電時間(3)如圖為研究電容器兩極板間電勢差跟所帶電荷量的關(guān)系的電路圖。①選用的電容器A、B的電容應(yīng)(相同、不同);②正確的實驗步驟是 oS?閉合S?斷開c.S1接1,電壓值穩(wěn)定后斷開S1,并記錄電壓值U1；D.S1接2,電壓值穩(wěn)定后斷開S-并記錄電壓值U?；(4)電容器充電過程中，兩極板的電荷量增加，電源的能量不斷儲存在電容器中，電路中的電流不斷減小如圖所示。請你分析說明充電過程中電路中電流減小的原因。()五、解答題.如圖所示，A、B、C是勻強電場中一直角三角形的三個頂點，其中NC=30。，AB方向與電場方向平行，AC邊長0.8m。已知A、C兩點的電勢。a=9V,/c=3V,求解勻.如圖，一勻強電場方向平行于直角三角形ABC構(gòu)成的平面，ZA=30°,AB=Q.4m,把電荷量q=—2xlOT°C的點電荷由A點移動到B點，電場力做功％8=4.8x10-Sj,取3點的電勢為零，C點的電勢％=-240v。求:(1)該點電荷由B點移動到C點，電場力所做的功；(2/點的電勢；(3)該電場強度的方向及大小。.如圖所示，A、6是固定于同一條豎直線上的帶電小球，A電量為+。、8電量為-。，CO是它們的中垂線，另有一個帶電小球E，質(zhì)量為〃？、電荷量為乜7,被長為L的絕緣輕質(zhì)細線懸掛于。點，。點在C點的正上方，A、8、C三點構(gòu)成變成為d的等邊三角形，現(xiàn)將小球從E拉到M點，使細線恰好水平伸直且與A、B、。處于同一豎直面內(nèi)，然后由靜止釋放小球石，當它運動到最低點C時速度大小為口。已知靜電力常量為k,重力加速度為g,三個小球都可視為點電荷，試求：(1)小球七在C點時對細線的拉力；

(2)若。點電勢為零，則A、3所形成的電場中M點的電勢外,。參考答案D【詳解】A.根據(jù)電場疊加原理，辦一定是負電荷，案一定是正電荷，A錯誤；B.根據(jù)電場疊加原理得Ec=Easin30°Ec=k±廣…黑(2r)解得Qa=限B錯誤；D.將一負檢驗電荷從B點移到。點，*對檢驗電荷不做功，砂對檢驗電荷做負功，檢驗電勢能增加，D正確：C.根據(jù)w(Pb-(Pd=-

q3。q<0解得。點電勢低于B點電勢，C錯誤。故選D。D【詳解】A.從質(zhì)子的運動軌跡可以看出兩個電荷相互排斥，故點電荷帶正電，故A錯誤；B.在點電荷形成的電場中，越靠近點電荷的電場強度越大，心之間的電場強度大于兒之間的電場強度，曲之間的電勢差大于秘之間的電勢差，所以〃處的電勢小于40V,質(zhì)子經(jīng)過等勢面〃的電勢能小于40eV,故B錯誤；C.根據(jù)點電荷的電場強度的公式E里rE結(jié)合等勢面。上的電場強度大小為E，等勢面c上的電場強度大小為上，可知c到點電9荷的距離為。到點電荷距離的3倍；。與c之間的距離為。到點電荷的距離的2倍，相鄰兩個等勢面的間距相等，所以〃到點電荷的距離為。到點電荷的距離為2倍；所以〃1 F處的電場強度為。的電場強度的;，即方處電場強度的大小為丁，〃處電場強度的大4 4小是C處電場強度的2倍，根據(jù)加速度4111可知質(zhì)子在b處的加速度大小是c處加速度大小的2.25倍；故C錯誤；D.質(zhì)子只受電場力，動能與電勢能之和不變，質(zhì)子在等勢面c上的動能為80eV,電勢能為20eV,總能量為lOOeV；質(zhì)子在。處的電勢能為60eV,故動能為40eV：質(zhì)子在。處的動能為c處動能的一半，所以質(zhì)子經(jīng)過等勢面c的速度大小是經(jīng)過等勢面。速度大小的倍，故D正確:故選D。D【詳解】由題意可知，靜電感應(yīng)現(xiàn)象使得A端帶正電，B端帶負電。導體原來不帶電，只是在C的電荷的作用下，導體中的自由電子向B部分移動，使B部分多帶了電子而帶負電：A部分少了電子而帶正電。根據(jù)電荷守恒可知，A部分轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目和B部分多余的電子數(shù)目是相同的，但由于電荷之間的作用力與距離有關(guān)，距離越小，作用力越大，因此更多的電子容易轉(zhuǎn)移到最接近C的位置，導致電子在導體上分布不均勻，從B端到A端，電子分布越來越稀疏，所以從不同位置切開時，勿的值不同。故選D。D【詳解】A.電場線的疏密表示場強的大小，由圖象知。點的電場強度比方點大，故A錯誤；B.a點所在的電場線從+2q出發(fā)到p的點電荷終止，所以a點的電勢高于〃點的電勢，故B錯誤；C.由上知，-q在。點的電勢能較〃點小，則把負電荷從電勢能小的。點移動到電勢能大的b點,電勢能增加，電場力做負功，故C錯誤；D.電勢越高的地方，負電荷具有的電勢能越小，即負電荷在。點的電勢能較〃點小,故D正確。故選D。A【詳解】A.運動電荷在磁場中所受的磁場力方向一定與磁場的方向垂直，A正確：B.正電荷在電場中的受力方向一定與電場的方向相同，B錯誤；C.根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向可能相同，也可能相反，c錯誤；D.導體棒在勻強磁場中沿磁感線方向運動時不能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，D錯誤。故選A。D【詳解】A.電子從3勻速運動到C,合外力為零，則外力與場源點電荷對電子的庫侖力大小相等，而場源點電荷對電子的庫侖力逐漸減小，則外力逐漸減小，故A錯誤：B.電子的電勢能逐漸減小，庫侖力對電子做正功，由動能定理知外力與庫侖力對電子做功的代數(shù)和為零，則外力在該過程中對電子一直做負功，故B錯誤：C.庫侖力對電子做正功，則場源電荷帶負電，設(shè)其電荷量大小為4。電子到達C點時，由平衡條件有F=k』

(24可知能求出q,故c錯誤；D.電子在8點時所受電場力大小F，=k￡I：可得F'=4F故D正確。故選D,B【詳解】A.據(jù)V-f圖可知A、8兩點的速度，根據(jù)動能定理得電場力做的功為叱仍=△統(tǒng)=-n^2R--mv\=—x4x10'2x0.42J=0.0032Jk2 2 2解得A5兩點電勢差為WAH=3=o.i6VqAH故A錯誤；小物塊從8點到C點過程中，根據(jù)動能定理可知w=Ltnvi =1x4xW2x0.62J-1x4x10-2x0.42J=0.004J2,282 2故B正確；C.據(jù)V-f圖可知物塊在3點的加速度最大為0.4 「 A。/，a= ni/s-=0.2111/s-7-5電場力為F=ma=4x1CT?x0.2N=8x10-3N電場強度為E=—=8x10"n/C=0.4N/Cq2xl(T-故C錯誤；D.根據(jù)U-f圖可知由A到C的過程中物塊的速度增大，電場力做正功，電勢能一直減小，故D錯誤。故選D【詳解】由點電荷庫侖力的公式尸=大絲，可以得到，電量不變，當距離增大到原來的4倍，r庫侖力將變?yōu)樵瓉淼?即16 16故選D。ACD【詳解】A.速度-時間圖象的斜率表示加速度，由圖知，試探電荷經(jīng)過。點時的加速度為零，由牛頓第二定律得知，電荷所受的電場力為零，則。點的合場強必為零，。1、0在。點產(chǎn)生的場強大小相等、方向相反，故0一定帶負電，在0、之間電場強度向右,放置一個點電荷，不能處于平衡狀態(tài)，故A錯誤，符合題意；B.分析圖象可知，從〃到。的加速度逐漸減小，則場強逐漸減小，。點的場強為零，故B正確，不符合題意；C.分析圖象可知，試探電荷從〃點向右側(cè)運動的過程中，速度先減小后增大，則動能先減小后增大，只有電場力做功，動能和電勢能之和恒定，則電勢能先增大后減小，由于試探電荷為正，則〃點右側(cè)的電勢先升高后降低，故C錯誤，符合題意；D.。點的場強為零，根據(jù)庫侖定律可知，電荷量在③的左側(cè)，場強方向向左，不存在為零的位置，故D錯誤，不符合題意。故選ACDoBD【詳解】A.金屬板不能看成點電荷，在小球處產(chǎn)生的場強不能用E里

r~A錯誤；B.根據(jù)小球受力平衡得小球受電場力F=mgtaila由E』

q匚mgtana

Ei=- qB正確：C.根據(jù)牛頓第三定律知金屬板受到小球的電場力大小為F=mgtaila但金屬板不能看做試探電荷，故不能用公式上上

q求場強，C錯誤；D.小球可看成點電荷，在。點產(chǎn)生的場強FkqD正確。故選BDOCD【詳解】A.若小球帶正電，由靜止釋放后由于電場力作用，小球不會沿圓弧軌道運動，因此小球一定帶負電，A錯誤；B.小球沿圓弧軌道向右運動過程中，電場力做負功，電勢能增大，因此小球的機械能減少，根據(jù)能量守恒，小球不可能運動到C點，B錯誤，D正確；C.由于小球受到的電場力與重力的合力斜向左下，因此當速度和電場力與重力的合力垂直時速度最大，位置在AB段圓弧上某一點，C正確。故選CD。BD【詳解】A.將一試探電荷從N點移動到戶點電場力做功為零，說明N、P兩點電勢相等，故點電荷一定在NP連線的中垂線上，N、P兩點的電場強度大小相等，方向一定不同，A錯誤；。兩點也一定位移同一等勢面上，故將試探電荷從M點移動到。點，電場力做功一定為零，B正確；MN兩點與NO兩點的距離相等，由于該電場為點電荷的電場，故MN與NO兩點、之間電場強度一定不相等，故MN兩點的電勢差一定不等于N。兩點的電勢差,C錯誤：D.由于M、。兩點電勢相等，而N、P兩點電勢相等，故MN兩點的電勢差一定等于2P兩點的電勢差，D正確。故選BDo減小不變【詳解】［1］由電容的定義式。=卷可知，電荷量。一定的情況下，電勢差U增大，則電容。減?。虎朴呻娙莸亩x式和決定式可得c—Q_￡SU4兀kd整理得心U4成。即電場強度不變。4尸 4尸o【詳解】⑴”］由庫侖定律的公式fkq.qF-保持兩點電荷的電荷量不變，僅將它們之間的距離減小為工￡,則有2L半=4F

(2)：(2)⑵保持兩點電荷之間的距離不變，僅將它們的電荷量都增大為2q,它們之間的庫侖力大小為k2q.2q

h=；——=4r

"LC， 1 ,2d一〃八廠2【詳解】[1]B球僅在庫侖力作用下，由靜止開始運動，當間距為d時，B的加速度為a,則合力為F=ma且尸與d的平方成反比；當B的加速度為2,此時B球的合力為4F，=吧4則兩球間距為2d；[2]A固定不動，B由靜止在庫侖力的作用下開始運動，當速度達到I，時，過程中的動能增加了m儼，則電勢能減小了:mv2o216,減少1.8x10-55V-1.8X10-5【詳解】從A點移到8點，電場力做了3x10力的功,電勢能減少3x10-5」,從3移到c,克服電場力做了1.2x105J的功，電勢能增加1.2xl(f5j,故電勢能減少1.8X10-5J。[3]A8兩點的電勢差為W=-5Vq由^ab=(Pa-(Pb規(guī)定4點的電勢為零時%=_U『5V[4]從A到C過程，電勢能減少L8X10-5J,故電荷在C點的電勢能為-L8X10-5J。30V 15V【詳解】[1]根據(jù)勻強電場的電勢差與電場強度的關(guān)系U=Ed若A、8兩點連線是沿著電場方向時d=〃L0.05m,則A、8兩點的電勢差是U=ELab=600x0.05V=30V[2]若A、8兩點連線與電場方向成60。時，則A、8兩點的電勢差是U=ELabcos600=600x0.05xcos60°V=15V>【詳解】[1]沿電場線電勢降低，則電勢⑵勻強電場中任何兩點的場強均相等，則將一正點電荷由4點移至3點，其在A、6兩點所受的電場力大小F『Fb[3]正電荷在高電勢點的電勢能較大，則正電荷在AB兩點所具有的電勢能大小E">EpB1D相同CBDA隨電容器兩極板電荷的增加，電源正極與電容器正極板間的電勢差減小，充電越來越慢，電流減小，當電源正極與電容器正極板間的電勢差減小到零時，不再充電，電流為零【詳解】研究電容器充電過程的規(guī)律時，電容器要與電源連接，即開關(guān)S應(yīng)接在1位置；??(2)[2]開關(guān)接2時，電容器放電，電路