2020高考新课标物理二轮冲刺：静电场练习含答案

2020高考新课标物理二轮冲刺：静电场练习含答案*静电场*一、选择题1、(2019·北京通州区期末)把一个带正电荷QA的球体A固定在可以水平移动的绝缘支座上，再把一个带正电荷QB的小球B用绝缘丝线挂在玻璃棒上的C点(使两个球心在同一水平线上)，小球静止时丝线与竖直方向的夹角如图所示。现使球体A向右缓慢移动逐渐靠近小球B，关于丝线与竖直方向的夹角，下列说法正确的是(移动过程中，A、B电荷量不变)()A．逐渐增大B．逐渐减小C．保持不变D．无法判断A[使球体A向右缓慢移动逐渐靠近小球B，两球间距离减小，根据库仑定律，两球之间的库仑力增大，根据小球B受力平衡可知，丝线与竖直方向的夹角将逐渐增大，选项A正确。]2、(多选)某电场区域的电场线如图所示，a、b是其中一条电场线上的两点，下列说法正确的是()A．负电荷在a点受到的电场力一定小于它在b点受到的电场力B．a点的场强方向一定沿着a点的电场线向右C．正电荷在a点受到的电场力一定大于它在b点受到的电场力D．a点的场强一定大于b点的场强[答案]BCD3、如图所示，真空中两等量异种点电荷Q1、Q2固定在x轴上，其中Q1带正电．三角形acd为等腰三角形，cd边与x轴垂直且与x轴相交于b点，则下列说法正确的是()A．a点电势高于b点电势B．a点场强小于b点场强C．将电子从a点移动到c点，电场力做正功D．将电子从d点移动到b点，电势能不变【参考答案】C根据等量异号点电荷周围电场的分布情况，Q1带正电，Q2带负电，沿着电场线电势逐渐降低，电场线从b指向a，故b点的电势大于a点电势，A选项错误；离电荷越近，电场强度越大，a点的电场强度大，B选项错误；将电子从a点移动到c点，电场力做正功，C选项正确；d点与b点不在同一个等势面上，将电子从d点移动到b点，电势能变化，D选项错误．4、(2019·湘潭一模)(多选)某带电金属棒所带电荷均匀分布，其周围的电场线分布如图所示，在金属棒的中垂线上的两条电场线上有A、B两点，电场中另有一点C。已知A点到金属棒的距离大于B点到金属棒的距离，C点到金属棒的距离大于A点到金属棒的距离，则()A．A点的电势高于B点的电势B．B点的电场强度大于C点的电场强度C．负电荷在A点的电势能小于其在B点的电势能D．将正电荷沿AC方向从A点移动到C点，电场力做正功BD[由题图结合电场线的特点可知，该题中金属棒两侧的电场是对称的。根据电场线的疏密表示电场强度的大小，可知B点的电场强度大于C点的电场强度，选项B正确；根据沿着电场线方向电势逐渐降低，可知A点电势低于B点电势，选项A错误；根据电势能与电势的关系可知，负电荷在A点的电势能大于其在B点的电势能，选项C错误；将正电荷沿AC方向从A点移动到C点，电场力做正功，选项D正确。]5、(多选)如图所示的电路，闭合开关，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态。为了使液滴竖直向上运动，下列操作可行的是()A．断开开关，将两板间的距离拉大一些B．断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些C．保持开关闭合，将两板间的距离减小一些D．保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小角度BC[开始时液滴受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力正好处于静止状态，有Eq＝mg。两板间的电场强度E＝Ud，保持开关闭合时，U不变，当两板间的距离d减小时，E变大，此时Eqmg，液滴竖直向上运动，C正确；保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小角度，E方向变了，此时液滴不会沿竖直方向运动，D错误；断开开关，电容器的电荷量Q不变，E＝Ud＝QCd＝4πkQεrS，则E与d无关，所以断开开关，将两板间的距离拉大一些，仍有Eq＝mg，液滴仍保持静止状态，A错误；断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些，两板的正对面积S变小，E变大，此时Eqmg，所以液滴竖直向上运动，B正确。]6、用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量为m＝1.0×10－2kg，所带电荷量为q＝＋2.0×10－8C，现加一水平方向的匀强电场，平衡时绝缘细线与竖直方向的夹角为θ＝30°，重力加速度g＝10m/s2，则匀强电场的电场强度E大小为()A．53×106V/mB．533×106V/mC．532×106V/mD．5×106V/mB[小球处于平衡状态，有qEmg＝tan30°，所以E＝mgtan30°q＝1.0×10－2×10×332×10－8V/m＝533×106V/m，B正确。]7、在雷雨天气中，大树就相当于一个电量较大的点电荷，1和2是以树为圆心的同心圆，有甲、乙、丙、丁四头相同的牛按如图所示位置和方向分别站在地面上，由此判断()A．牛丙所处位置的电场强度为零B．牛乙和牛丙两处电场强度相同C．牛丁处的电势一定高于牛乙处的电势D．牛甲前后脚电势差最大，处于最危险的状态【参考答案】D根据点电荷周围电场的分布情况可知，牛丙所处位置的电场强度不为零，A选项错误；电场强度是矢量，牛乙和牛丙两处电场强度方向不同，B选项错误；沿着电场线的方向，电势逐渐降低，点电荷电性未知，故牛丁处的电势不一定高于牛乙处的电势，C选项错误；乙与丁两位置的前后脚与半径垂直，而甲与丙两位置的前后脚与半径平行，相等间距的情况下，靠近点电荷的电势差越大，甲前后脚电势差最大，处于最危险的状态，D选项正确.8、(2019·濮阳油田一模)如图所示，真空中等量正点电荷放置在M、N两点，在MN连线上有对称点a、c，MN连线的中垂线上有对称点b、d，则下列说法正确的是()A．电荷＋q在c点的电势能大于在a点的电势能B．电荷＋q在c点的电势能小于在a点的电势能C．在MN连线的中垂线上，O点电势最高D．电荷－q从d点由静止释放，在它从d点运动到b点的过程中，加速度先减小再增大C[根据电场线的分布情况和对称性可知，a、c两点的电势相等，则点电荷在a点的电势能一定等于在c点的电势能，故A、B错误；沿电场线方向电势降低，在MN连线的中垂线上，O点电势最高，故C正确；由对称性知O点的电场强度为零，电荷－q从d点由静止释放，在它从d点运动到b点的过程中，加速度可能先减小再增大，也可能按增大→减小→增大→减小变化，故D错误。]9、如图所示，甲图中电容器的两个极板和电源的两极相连，乙图中电容器充电后断开电源。在电容器的两个极板间用相同的悬线分别吊起完全相同的带电小球，小球静止时悬线和竖直方向的夹角均为θ，将两图中的右极板向右平移时，下列说法正确的是()甲乙A．甲图中夹角减小，乙图中夹角增大B．甲图中夹角减小，乙图中夹角不变C．甲图中夹角不变，乙图中夹角不变D．甲图中夹角减小，乙图中夹角减小B[由题图可知，甲图中的电容器和电源相连，所以电容器两极板间的电压不变，当极板间的距离增大时，根据E＝Ud可知，极板间的电场强度减小，电场力减小，所以夹角将减小；乙图中电容器充电后断开电源，电容器两极板所带的电荷量不变，根据C＝εrS4πkd，极板间的电压U＝QC＝4πkdQεrS，极板间的电场强度E＝Ud＝4πkQεrS，电场强度与两极板间距离无关，故夹角不变，B正确。]10、如图所示，两个带电金属小球中心距离为r，带电荷量相等为Q，则它们之间电荷的相互作用力大小F的说法正确的是()A．若是异种电荷FkQ2r2B．若是同种电荷FkQ2r2C．若是异种电荷FkQ2r2D．不论是何种电荷F＝kQ2r2C[当是异种电荷时，电荷间相互吸引，导致电荷间距比r还小，因此库仑力FkQ2r2，故A错误，C正确；若是同种电荷，则出现相互排斥，导致电荷间距比r还大，因此库仑力FkQ2r2，故B、D错误。]11、电荷量为Q1和Q2的两点电荷分别固定在x轴上的O、C两点，规定无穷远处电势为零，x轴上各点电势随x的变化关系如图所示．则()A.Q1带负电，Q2带正电B．将一带负电的试探电荷自G点静止释放，仅在电场力作用下一定不能到达D点C．G点处电场强度的方向沿x轴正方向D．将一带负电的试探电荷从D点沿x轴正方向移到J点，电场力先做负功后做正功【参考答案】B分析电势变化规律，正电荷周围电势为正，负电荷周围电势为负，故Q1带正电，Q2带负电，A选项错误；沿电场线电势逐渐降低，DH段的电场强度方向沿x轴负方向，故负电荷受到的电场力由D指向G，则将一带负电的试探电荷自G点由静止释放，仅在电场力作用下一定不能到达D点，B选项正确，C选项错误；HJ段的电场强度方向沿x轴正方向，将一带负电的试探电荷从D点沿x轴正方向移到J点，电场力先做正功后做负功，D选项错误．二、非选择题1、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．【参考答案】(1)mLqEv0＝3qELm(2)9qEL8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°＝12·qEmt2.联立解得，t＝mLqE，v0＝3qELm.(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＝v0cos60°＝2v0.带电粒子从O点到B点过程中，根据动能定理可知，W＝12mv2－12mv20.联立解得电场力做功W＝32mv20＝9qEL8.2、如图所示，真空中水平放置的两个相同极板Y和Y′长为L，相距d，足够大的竖直屏与两板右侧相距b。在两板间加上可调偏转电压UYY′，一束质量为m、带电荷量为＋q的粒子(不计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出。(1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O点；(2)求两板间所加偏转电压UYY′的范围；(3)求粒子可能到达屏上区域的长度。思路点拨：解此题要注意两点：(1)带电粒子在电场中做类平抛运动，出电场后做匀速直线运动。(2)灵活应用分解的方法抓住边界条件。[解析](1)设粒子在运动过程中的加速度大小为a，离开偏转电场时偏转距离为y，沿电场方向的速度为vy，速度偏转角为θ，其反向延长线通过O点，O点与板右端的水平距离为x，则有y＝12at2L＝v0tvy＝attanθ＝vyv0＝yx，解得x＝L2即粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O点。(2)由题知a＝EqmE＝UYY′d解得y＝qUYY′L22dmv20当y＝d2时，UYY′＝md2v20qL2则两板间所加电压的范围为－md2v20qL2≤UYY′≤md2v20qL2。(3)当y＝d2时，粒子到达屏上时竖直方向偏移的距离最大，设其大小为y0，则y0＝y＋btanθ又tanθ＝vyv0＝dL，解得：y0＝dL＋2b2L故粒子在屏上可能到达的区域的长度为2y0＝dL＋2bL。[答案]见解析