（高考物理高分突破試題）專題8電場（原卷版）

（高考物理高分突破試題）專題8電場（原卷版）（高考物理高分突破試題）專題8電場（原卷版）/（高考物理高分突破試題）專題8電場（原卷版）專題8電場一、庫侖定律表達式：F＝keq\f(q1q2,r2),適用條件是真空中兩靜止點電荷之間相互作用的靜電力．平衡問題應注意：(1)明確庫侖定律的適用條件;(2)知道完全相同的帶電小球接觸時電荷量的分配規(guī)律;(3)進行受力分析,靈活應用平衡條件．如圖,兩根相同的橡皮筋各有一端系于固定的擋板,另一端分別與帶電量為q、﹣q的小球連接,小球靜止在光滑水平絕緣板上,兩橡皮筋位于同一水平直線上,橡皮筋的伸長量均為Δl.若緩慢地增加兩球的電荷量,當電荷量增加至原來2倍時(兩小球不會相碰),恰好平衡.則每條橡皮筋的伸長量()A．恰為2ΔlB．大于2Δl但小于4ΔlC．恰為4ΔlD．大于4Δl如圖所示,在傾角為α的光滑絕緣斜面上固定一個擋板,在擋板上連接一根勁度系數(shù)為k0的絕緣輕質(zhì)彈簧,彈簧另一端與A球連接.A、B、C三小球的質(zhì)量均為M,qA＝q0＞0,qB＝﹣q0,當系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)時,三小球等間距排列.已知靜電力常量為k,則()A．qB．彈簧伸長量為MgsinαC．A球受到的庫侖力大小為2MgD．相鄰兩小球間距為q已經(jīng)證實,質(zhì)子是由上夸克和下夸克兩種夸克組成的,上夸克帶電為+23e,下夸克帶電為-13e,e為電子所帶電荷量的大小.如果質(zhì)子是由三個夸克組成的,各個夸克之間的距離都相等且在同一圓周上.A．B．C．D．用絕緣細線a、b將兩個帶電小球1和2連接并懸掛,已知小球2的重力為G,如圖所示,兩小球處于靜止狀態(tài),細線a與豎直方向的夾角為30°,兩小球連線與水平方向夾角為30°,細線b水平,則()A．小球1帶電量一定小于小球2的帶電量B．細線a拉力大小為2C．細線b拉力大小為3D．小球1與2的質(zhì)量比為1：2如圖所示,兩個質(zhì)量分別為mA和mB的帶電小球A、B(可視為質(zhì)點)通過一根絕緣輕繩跨放在光滑的定滑輪上(滑輪大小不計),兩球靜止,O為滑輪正下方AB連線上的一個點.兩球到O點距離分別為xA和xB,到滑輪的距離分別為lA和lB,且lA：lB＝1：2,細繩與豎直方向的夾角分別為θ1和θ2,兩球電荷量分別為qA和qB.則()A．qA＞qBB．θ1＞θ2C．mA：mB＝1：2D．xA：xB＝1：2二、場強公式的比較三個公式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝\f(F,q)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(適用于任何電場,與檢驗電荷是否存在無關(guān))),E＝\f(kQ,r2)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(適用于點電荷產(chǎn)生的電場,Q為場源電荷的電荷量)),E＝\f(U,d)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(適用于勻強電場,U為兩點間的電勢差,d為沿電場方向兩,點間的距離))))三、等量點電荷的電場電場強度與電勢分布規(guī)律電場等勢面(實線)E-xφ-x等量異號點電荷的電場兩電荷連線上兩電荷連線上連線中垂線上連線中垂線上各點電勢相等且為零等量同號正點電荷的電場兩電荷連線上兩電荷連線上連線中垂線上連線中垂線上如圖,等邊三角形△ABC位于豎直平面內(nèi),AB邊水平,頂點C在AB邊上方,3個點電荷分別固定在三角形的三個頂點上.已知AB邊中點M處的電場強度方向豎直向下,BC邊中點N處的電場強度方向豎直向上,A點處點電荷的電荷量的絕對值為q,求(1)B點處點電荷的電荷量的絕對值并判斷3個點電荷的正負;(2)C點處點電荷的電荷量.當空氣中電場的電場強度大小超過E0時,空氣會被擊穿.孤立導體球殼充電后,球殼所帶電荷量為Q,已知靜電力常量為k,則為了保證空氣不被擊穿,球殼半徑的最小值為()A．kQE0B．E0kQC．一輕質(zhì)絕緣"L”型輕桿固定在水平面上,質(zhì)量均為m的光滑小環(huán)A、B套在支架上,兩小環(huán)之間用輕繩連接,其中B環(huán)帶正電,電荷量為q,A環(huán)不帶電,整個裝置放在勻強電場中,電場強度的大小為E,電場強度的方向與水平面平行,垂直于OM桿,A環(huán)在一水平力F作用下緩慢向右移動一段距離,重力加速度為g,下列說法正確的是()A．當輕繩與OM桿夾角為θ時,繩子拉力大小為mgB．輕桿對B環(huán)的彈力逐漸增大C．A環(huán)緩慢向右移動過程中,繩子拉力逐漸減小D．輕桿OM對A環(huán)的彈力大小為Eq等量異種點電荷的電場線如圖所示,下列說法正確的是()A．A處和C處的電場強度可能相同B．A處的電勢比B處高C．電子在C處由靜止釋放,可沿電場線運動到D處D．電子在B處的電勢能比在D處大如圖所示,實線表示某靜電場中的電場線,過M點的電場線是水平直線,虛線表示該電場中的一條豎直等勢線,M、N、P是電場線上的點,Q是等勢線上的點.一帶正電的點電荷在M點由靜止釋放,僅在電場力作用下水平向右運動,則()A．點電荷一定向右做勻加速運動B．點電荷在N點釋放時的加速度比在P點釋放時的加速度小C．將一負點電荷從P點移到N點,電場力做正功D．將一負點電荷從Q點沿等勢線豎直向上射出,點電荷將沿等勢線做直線運動四、電場力做功的計算方法(1)由公式W＝Flcosα計算,此公式只適用于勻強電場,可變形為：W＝qElcosα.(2)由W＝qU來計算,此公式適用于任何形式的靜電場．(3)由動能定理來計算：W電場力＋W其他力＝ΔEk.(4)由電勢能的變化來計算：WAB＝EpA－EpB.一帶負電的粒子以一定的初速度進入點電荷Q產(chǎn)生的電場中,A、B是其運動軌跡上的兩點,C為AB的中點.其中A點的場強方向與AB連線成60°角;B點的場強方向與AB連線成30°角,如圖所示.若粒子只受電場力的作用,下列說法正確的是()A．點電荷Q帶負電B．AB兩點電勢差是AC兩點電勢差的2倍C．該粒子在A點的動能小于在B點的動能D．該粒子在A點的加速度大小等于在B點加速度大小的3倍α粒子以某一初速度接近重金屬核,其運動軌跡如圖所示,M、N、Q為軌跡上的三點,N點離重金屬核最近,Q點比M點離重金屬核更遠.在重金屬核產(chǎn)生的電場中,下列說法正確的是()A．N點的電場強度比Q點小B．N點的電勢最高C．α粒子從Q點運動到M點過程中,電勢能減小D．α粒子從Q點運動到M點過程中,速度一直減小如圖所示,O為等量異種點電荷連線的中點,A、B為連線上的點,C、D為其中垂線上的點,且A、B、C、D距O點距離相等,取無窮遠處的電勢為零.下列說法正確的()A．A、B兩點電勢相等B．C、D兩點電場強度不相同C．O點電勢為零,電場強度也為零D．沿中垂線移動電荷,靜電力始終不做功如圖所示,在勻強電場中的Q點固定一點電荷為+Q,以a、b、c、d、f為以O點為球心的同一球面上的點,aecf平面與電場線平行,bedf平面與電場線垂直,下列判斷中正確的是()A．a(chǎn)、c兩點電勢相等B．b、d兩點的電場強度相同C．將點電荷+q球面上b點移到e點,電場力做功為零D．將點電荷+q從球面上a點移到c點,電場力做功為零如圖所示,真空中兩個點電荷+Q1、﹣Q2固定在x軸上的A、B兩點,其帶電量Q1＝4Q2,P為Q2右側(cè)一點,且AB=BP=L.a、b、c為P點兩側(cè)的三點,且aP＝Pb＝bc.取無窮遠處電勢為零,A．a(chǎn)、b兩點場強大小相等,方向相反B．b點電勢低于c點電勢C．將+q沿x軸從a點移動到b點,其電勢能先減小后增大D．將﹣q由a點靜止釋放,則其經(jīng)過P點時動能最大五、平行板電容器的動態(tài)分析問題有兩種情況：一是電容器始終和電源連接,此時U恒定,則Q＝CU∝C,而C＝eq\f(εrS,4πkd)∝eq\f(εrS,d),兩板間場強E＝eq\f(U,d)∝eq\f(1,d);二是電容器充電后與電源斷開,此時Q恒定,則U＝eq\f(Q,C),C∝eq\f(εrS,d),場強E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)∝eq\f(1,εrS).六、靜電計是測量電壓U的儀器,題目往往將它與電容器一起考察.如圖所示,兩個相同的半圓形金屬板相互靠近、水平放置,板間可視為真空.兩金屬板分別與電源兩極相連.上極板可繞過圓心且垂直于半圓面的軸轉(zhuǎn)動.開始時,兩極板邊緣完全對齊,閉合開關(guān)S后,兩板間的一個帶電微粒恰好靜止;然后讓上極板轉(zhuǎn)過5°(微粒仍在兩板間)忽略電場邊緣效應,則()A．斷開開關(guān)S后,微粒將豎直下落B．轉(zhuǎn)動前后,電容器的電容之比為36：35C．轉(zhuǎn)動過程中,有從a→b的電流流過電阻RD．斷開開關(guān)S后,上極板再轉(zhuǎn)動5°,微粒仍然靜止(多選)如圖為某一機器人上的電容式位移傳感器工作時的簡化模型圖,電介質(zhì)板長度等于電容器極板長度,開始時電介質(zhì)板有一半處于極板間,電容器兩極板帶等量異號電荷,當被測物體在左右方向發(fā)生位移時(位移大小小于極板長的一半),電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動.當被測物體向左移動時()A．電容器的電壓增大B．電容器的電量變小C．電容器的電容增大D．靜電計的指針張角變小如圖所示,M和N為電容器兩極板,一直保持與導線相連,M極板左端絕緣固定,N極板兩端用絕緣材料與兩輕彈簧連接,N極板只能沿圖中標識的上下方向運動,當N極板靜止時,兩極板間距為d,在外力驅(qū)動下,N極板做簡諧運動,向下運動至最低點時,兩極板間距1.5d,運動到最高點時兩極板相距0.5d,下列說法正確的是()A．當N極板向上運動時,電流表電流方向從b→aB．N極板完成一個運動周期運動,回路電流方向改變1次C．當N極板從最低點運動到最高點的過程中,極板電荷量減少D．N極板在最低點和最高點時,電容器中場強之比為1：3某同學利用圖甲所示電路觀察電容器的充電和放電現(xiàn)象,計算機屏幕顯示出放電過程的I﹣t圖像如圖乙所示.下列說法正確的是()A．電容器放電時電子由b向a通過電阻RB．電容器放電過程中電阻R兩端電壓逐漸增大C．將電阻R換成阻值更大的電阻,放電時間變短D．電容器充電結(jié)束所帶電荷量約為5×10﹣3C如圖所示,取一個電容器A和數(shù)字電壓表相連,把開關(guān)S1接1,用幾節(jié)干電池串聯(lián)后給A充電,可以看到A充電后數(shù)字電壓表顯示一定數(shù)值.取另一個相同的但不帶電的電容器B跟A并聯(lián),通過改變開關(guān)S1和S2的閉合與斷開狀態(tài),從而探究電容器兩極板間電勢差跟所帶電荷量的關(guān)系,在沒有電荷漏失的情況下,下列說法正確的是()A．S1接1,S2處于斷開狀態(tài),A、B兩電容器都處于充電狀態(tài)B．S1從1接2,S2處于斷開狀態(tài),穩(wěn)定后,A、B兩電容器電荷量相等C．S1從1接2,S2處于斷開狀態(tài),電壓表示數(shù)不變D．S1從2斷開,S2閉合,電壓表示數(shù)逐漸減小七、電場中的圖象問題——φ-x圖象和E-x圖象：φ-x圖像E-x圖像EP-x圖像斜率：電場強度面積：電勢差斜率：電場力沿x軸上有一條電場線,其電勢φ沿x軸的分布圖像如圖所示,圖像關(guān)于坐標原點O點對稱,A、B兩點到坐標原點O的距離相等,一電子僅在電場力的作用下從A點由靜止釋放,電子沿x軸由A點運動到B點過程中,下列說法正確的是()A．A、B兩點的電場強度相同B．電子在A、B兩點的電勢能相等C．電子從A點運動到B點的過程中,速度先增大后減小D．電子從A點運動到B點的過程中,電場力先做正功后做負功如圖甲所示,均勻帶電固定圓環(huán)的圓心為O,OO′為圓環(huán)軸線;以O為原點沿軸線建立Ox坐標軸,x軸上各點電勢φ隨x坐標變化的φ﹣x關(guān)系圖像如圖乙所示,坐標x1處的P點為圖線拐點,P點切線與x軸交點處坐標為x2.現(xiàn)讓一電子從圓心O以初速度v0沿x軸正向運動,最遠能到達x3處.電子質(zhì)量為m,電荷量絕對值為e,不計電子重力,下列說法不正確的是()A．圓環(huán)帶負電B．電子經(jīng)過x1處時的加速度大小為eC．x3處的電勢為φ0-D．電子返回過程中,經(jīng)過x1處時的速度大小為v如圖甲所示,光滑絕緣水平面上有一帶負電荷的小滑塊,可視為質(zhì)點,在x＝1m處以初速度v0=3m/s沿x軸正方向運動.小滑塊的質(zhì)量為m＝2kg,帶電量為q＝﹣0.1C.整個運動區(qū)域存在沿水平方向的電場,圖乙是滑塊電勢能Ep隨位置x變化的部分圖像,P點是圖線的最低點,虛線AB是圖像在x＝1m處的切線,并且AB經(jīng)過(1,2)和(2,1)兩點,重力加速度g取10m/sA．在x＝1m處的電場強度大小為20V/mB．滑塊向右運動的過程中,加速度先增大后減小C．滑塊運動至x＝3m處時,速度的大小為2.5m/sD．若滑塊恰好能到達x＝5m處,則該處的電勢為﹣50V空間中一靜電場的電場強度E在x軸上分布情況如圖所示,其中圖像關(guān)于E軸對稱,x軸上的A、B兩點關(guān)于原點O對稱.一電子僅在電場力的作用下從靜止開始,由A點沿x軸運動到B點.下列說法正確的是()A．x軸上的電場強度方向沿x軸正方向B．A、B兩點的電勢相等C．電子從A點運動到B點的過程中,電子的加速度先增大后減小D．電子從A點運動到B點的過程中,其所受電場力先做負功再做正功如圖1所示,x軸上固定兩個點電荷A和B,電荷A固定在原點,電荷B固定在x＝2L處,通過電勢傳感器測出x軸上各點電勢φ隨坐標x的變化規(guī)律并描繪出φ﹣x圖像(圖2).已知φ﹣x圖線與x軸的交點橫坐標為x1和x2,x＝3L處的切線與x軸平行.已知點電荷的電勢公式φ=kQr,其中k為靜電力常量,Q為場源點電荷的電荷量,r為某點距場源點電荷的距離,取無窮遠處電勢為零.以下說法正確的是A．電荷A帶負電,電荷B帶正電B．兩點電荷的電荷量之比為QA：QB＝1：9C．橫坐標x2和x1的差xD．在x軸上x＞2L的任意位置無初速度釋放一正電荷,該正電荷一定能到達無窮遠處八、帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)時的兩個結(jié)論(1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時,偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的．證明：由qU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU1,md)·(eq\f(l,v0))2tanθ＝eq\f(qU1l,mdv\o\al(2,0))得：y＝eq\f(U1l2,4U0d),tanθ＝eq\f(U1l,2U0d)(2)粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后,合速度的反向延長線與初速度延長線的交點O為粒子水平位移的中點,即O到偏轉(zhuǎn)電場邊緣的距離為eq\f(l,2).九、帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)的功能關(guān)系當討論帶電粒子的末速度v時也可以從能量的角度進行求解：qUy＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0),其中Uy＝eq\f(U,d)y,指初、末位置間的電勢差．如圖所示,平行板電容器水平放置,上極板帶正電、下極板帶負電并接地,一質(zhì)量為m電荷量為q的帶正電粒子a從兩板左端中點入射,入射速度正對上極板中點A,已知板長為2d,板間距離為d,兩板間電壓為U,粒子重力不計且運動過程中不與極板碰撞,則()A．粒子a射入電場時電勢能為UqB．粒子a在電場內(nèi)運動過程中電勢能最大時動能為零C．若粒子a從下極板右邊緣射出,其在運動過程中電勢能最大值為23D．若粒子a射出點與射入點在同一水平線上,則其在電場中運動時間為d如圖所示,空間有豎直向下的勻強電場E,從傾角30°的斜面上A點平拋一帶電小球,落到斜面上的B點,空氣阻力不計,下列說法中正確的是()A．若將平拋初速度減小一半,則小球?qū)⒙湓贏B兩點的中點B．平拋初速度不同,小球落到斜面上時的速度方向與斜面間的夾角不同C．平拋初速度不同,小球落到斜面上時的速度方向與斜面間夾角正切值一定相同,等于2tan30°D．若平拋小球的初動能為6J,則落到斜面上時的動能為14J假設你是當年"陰極射線是帶電粒子”的支持者.你采用如圖所示的實驗裝置來測定陰極射線的比荷(電荷量與質(zhì)量之比).某次實驗室中,真空管內(nèi)陰極K發(fā)出的陰極射線經(jīng)高壓加速電壓加速后,穿過A'中心的小孔沿中心軸O1O的方向進入到兩塊水平正對放置的平行極板P和P'間的區(qū)域.當極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時,射線打在熒光屏的中心O點處,形成了一個亮點;當加上偏轉(zhuǎn)電壓U＝200.0V時,亮點偏離到O'點,O'與O點的豎直間距為y＝4.0cm、水平間距忽略不計.此時,在P和P'間的區(qū)域,再加上一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場.調(diào)節(jié)磁場的強弱,當磁感應強度的大小B＝5.0×10﹣4T時,亮點重新回到O點.已知極板水平方向的長度為l1＝5.0cm,極板間距