高考物理新电磁学知识点之静电场专项训练及答案(4)

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高考物理新电磁学知识点之静电场专项训练及答案(4)
一、选择题
1.如图,P为固定的点电荷,虚线是以P为圆心的两个圆.带电粒子Q在P的电场中运动.运动轨迹与两圆在同一平面内,a、b、c为轨迹上的三个点.若Q仅受P的电场力作用,其在a、b、c点的加速度大小分别为a a、a b、a c,速度大小分别为v a、v b、v c,则
A.a a>a b>a c,v a>v c>v b
B.a a>a b>a c,v b> v c> v a
C.a b> a c> a a,v b> v c> v a
D.a b> a c> a a,v a>v c>v b
2.真空中静电场的电势φ在x正半轴随x的变化关系如图所示,x1、x2、x3为x轴上的三个点,下列判断正确的是()
A.将一负电荷从x1移到x2,电场力不做功
B.该电场可能是匀强电场
C.负电荷在x1处的电势能小于在x2处的电势能
D.x3处的电场强度方向沿x轴正方向
3.如图所示,某电场中的一条电场线,一电子从a点由静止释放,它将沿电场线向b点运动,下列有关该电场的判断正确的是()
A.该电场一定是匀强电场
B.场强E a一定小于E b
C.电子具有的电势能E p a一定大于E p b
D .电势φa >φb
4.如图所示,实线表示某电场中的四个等势面,它们的电势分别为123,,ϕϕϕ和4ϕ,相邻等势面间的电势差相等.一带负电的粒子(重力不计)在该电场中运动的轨迹如虚线所示,a 、b 、c 、d 是其运动轨迹与等势面的四个交点,则可以判断( )
A .4ϕ等势面上各点场强处处相同
B .四个等势面的电势关系是1234ϕϕϕϕ<<<
C .粒子从a 运动到d 的过程中静电力直做负功
D .粒子在a 、b 、c 、d 四点的速度大小关系是a b c d v v v v <<=
5.如图所示,虚线a 、b 、c 代表电场中三个等势面,相邻等势面之间的电势差相同.实线为一带正电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹,P 、Q 是这条轨迹上的两点,由此可知( )
A .三个等势面中,c 等势面电势高
B .带电质点通过Q 点时动能较小
C .带电质点通过P 点时电势能较大
D .带电质点通过Q 点时加速度较大
6.下列选项中的各
14圆环大小相同,所带电荷量已在图中标出,且电荷均匀分布,各14
圆环间彼此绝缘.坐标原点O 处电场强度最大的是
A .
B .
C .
D .
7.关于摩擦起电和感应起电的实质,下列说法正确的是( )
A .摩擦起电说明通过做功可以创造电荷
B .摩擦起电说明电荷可以创造
C .感应起电说明电荷可以从物体的一个部分转移到物体另一个部分
D .感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了
8.如图所示,在平面直角坐标系中,有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点O 处的电势为0V ,点A 处的电势为6V ,点B 处的电势为3V ,则电场强度的大小为
A .200V /m
B .2003/V m
C .100/V m
D .1003/V m
9.一个电子只在电场力作用下从a 点运动到b 点的轨迹如图中虚线所示,图中一组平行实线可能是电场线也可能是等势面,下列说法中正确的是
A .如果实线是电场线,则a 点的电势比b 点的电势高
B.如果实线是等势面,则a点的电势比b点的电势低
C.如果实线是电场线,则电子在a点的电势能比在b点的电势能大
D.如果实线是等势面,则电子在a点的电势能比在b点的电势能大
10.如图所示,A、B、C三个同心球面是同一个点电荷周围的三个等势面,已知这三个球面的半径之差相等.A、C两个等势面电势分別为φA=6V和φC=2V,则中间B等势面的电势是()
A.一定等于4V
B.一定高于4V
C.一定低于4V
D.无法确定
11.如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点,用E表示两极板间电场强度,U表示电容器的电压,Ep表示正电荷在P点的电势能,若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则()
A.E变大,Ep变大B.U变小,Ep不变C.U变大,Ep变小D.U不变,Ep不变12.如图所示,虚线a、b、c代表电场中的三条电场线,实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹,P、R、Q是这条轨迹上的三点,由此可知
A.带电粒子在P点时的电势能比在Q点时的电势能大
B.带电粒子在P点时的加速度大小小于在Q点时的加速度大小
C.带电粒子在P点时的速度大小大于在Q点时的速度大小
D.带电粒子在R点时的动能与电势能之和比在Q点时的小,比在P点时的大
13.如图所示,在一对带等量异号电荷的平行金属板间,某带电粒子只在电场力作用下沿虚线从A运动到B.则()
A.粒子带负电
B.从A到B电场强度增大
C.从A到B粒子动能增加
D.从A到B粒子电势能增加
14.一端固定在天花板上的绝缘细线的另一端与一带正电的小球M相连接,在小球M下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球N,在图中,小球M能处于静止状态的是()
A.B.
C.D.
15.如图所示,实线是一个电场中的电场线,虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹,若电荷是从a处运动到b处,以下判断正确的是()
A.电荷从a到b加速度减小
B.b处电势能较大
C.b处电势较高
D.电荷在b处速度大
16.如图所示,光滑绝缘的水平面上的P点固定着一个带正电的点电荷,在它的右侧N点由静止开始释放一个也带正电的小球(可视为质点).以向右为正方向,下图中能反映小球运动速度随时间变化规律的是()
A.B.C.D.
17.下列说法正确的是()
A.带电粒子只在电场力的作用下一定作匀变速直线运动
B.带电粒子在磁场中只受磁场力作用,一定作匀速圆周运动
C.带电粒子在重力、电场力、磁场力作用下不可能作匀速圆周运动
D.带电粒子在重力、电场力、磁场力作用下可以作匀速直线运动
18.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,为定值电阻,、为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部.闭合电键S,小球静止时受到悬线的拉力为F.调节、,关于F的大小判断正确的是()
A.保持不变,缓慢增大时,F将变大
B.保持不变,缓慢增大时,F将变大
C.保持和不变,缓慢向上移动M板,F将不变
D.保持和不变,缓慢向左移动M板,F将不变
19.一个检验电荷q在电场中某点受到的电场力为F,该点的电场强度为E.下图中能正确表示q、E、F三者关系的是()
A.
B.
C.
D.
20.如图所示,虚线是某静电场的一簇等势线,边上标有电势的值,一带电粒子只在电场力作用下恰能沿图中的实线从A经过B运动到C,下列判断正确的是()
A .粒子一定带负电
B .A 处场强大于
C 处场强
C .粒子在A 处电势能大于在C 处电势能
D .粒子从A 到B 电场力所做的功大于从B 到C 电场力所做的功
21.竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场,其极板带电量为Q ,在两极板之间,用轻质绝缘丝线悬挂质量为m ,电量为q 的带电小球(可看成点电荷),丝线跟竖直方向成θ角时小球恰好平衡,此时小球离右板距离为b ,离左板的距离为2b ,如图所示,则
A .小球带正电,极板之间的电场强度大小为sin mg q
θ B .小球受到电场力为2
54kQq b C .若将小球移到悬点下方竖直位置,小球的电势能减小
D .若将细绳剪断,小球经2tan b g θ
时间到达负极 22.电源、开关、平行板电容器连成如图电路。

闭合开关S ,电源对电容器充电后,电容器带电量为Q ,板间电压力为U ,板间电场强度大小为E ,则下列说法正确的是
A .若将A 板下移少许,Q 增大;U 减小;E 不变
B .若将A 板下移少许,Q 不变;U 减小;E 减小
C .若断开开关,若将A 板下移少许,Q 增大;U 不变;E 增大
D .若断开开关,若将A 板下移少许,Q 不变;U 减小;
E 不变
23.一平行电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上,若将云母介质移出,则电容器( )
A .极板上的电荷量变大,极板间的电场强度变大
B .极板上的电荷量变小,极板间的电场强度变大
C .极板上的电荷量变大,极板间的电场强度不变
D .极板上的电荷量变小,极板间的电场强度不变
24.如图是某电场中的一条电场线,a 、b 是这条线上的两点,一负电荷只受电场力作用,沿电场线从a 运动到b .则在这个过程中,电荷的速度-时间图线如图所示,请比较a 、b 两点电势的高低和场强的大小( )
A .φa >φb ,E a <E b
B .φa<φb,E a =E b
C .φa<φb,E a >E b
D .φa >φb ,
E a =E b
25.某电场的电场线的分布如图所示一个带电粒子由M 点沿图中虚线所示的途径运动通过N 点。

下列判断正确的是( )
A .粒子带负电
B .电场力对粒子做正功
C .粒子在N 点的加速度小
D .N 点的电势比M 点的电势高
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
一、选择题
1.D
解析:D
【解析】
【详解】 在点电荷的电场中,场强大小2Q E k
r =,由图可知a c b r r r >>,可得a c b E E E <<,而带电粒子运动的加速度qE a m
=,则a c b a a a <<;由轨迹知,两电荷间为库仑斥力,粒子由a 到
b ,电场力做负功,动能减小,则v a >v b ,粒子由b 到
c ,电场力做正功,动能增加,则v c >v b ,由于ab cb U U >,由k qU E =∆可得,则v a >v c >v b ,故选D .
2.C
解析:C
【解析】
【分析】
【详解】
A .从1x 移到2x ,电势在降低,将一负电荷从高电势到低电势,其电势能增加,则电场力做负功,故A 错误;
B .由于电势ϕ与x 的图象斜率表示电场强度,而图象的斜率是变化,因此电场强度是变化,不是匀强电场,故B 错误;
C .由图像可知,1x 处的电势高于2x 处的电势,则负电荷在1x 处的电势能小于在2x 处的电势能,故C 正确;
D .从2x 到3x 的电势升高,则逆着电场线方向,因此3x 处的电场强度方向电场强度方向沿x 轴负方向,故D 错误。

故选C 。

3.C
解析:C
【解析】
【详解】
AB .因电子由静止释放,且由a 向b 运动,则电子所受的电场力一定是由a 指向b ,因为电子带负电荷,所受的电场力方向与场强方向相反,说明电场线的方向一定是由b 指向a 。

由于不知负电荷由a 运动到b 的过程中电场力的变化情况,因此无法确定场强大小关系,故A 错误,B 错误;
C .由题意知,电场力对电子做正功,电势能减小,所以电子具有的电势能E Pa 一定大于E Pb ,故C 正确;
D .由分析可知电场方向由b 指向a ,而沿着电场线方向电势降低,所以电势φa 一定低于φb ,故D 错误。

4.B
解析:B
【解析】
【详解】
由等势面的形状可知该电场不是勺强电场,所以4ϕ等势面上各点场强并不相同,A 错误;由运动轨迹可知电场力由左向右,电场强度的方向由右向左,沿电场强度方向电势逐渐降低,所以1234ϕϕϕϕ<<<,B 正确;粒子a 运动到d 的过程中静电力先做负功后做正功,粒子在a 、b 、c 、d 四点的速度大小关系是a b c d v v v v >>=,C 、D 均错误.
5.C
解析:C
【解析】
【详解】
A 、电荷所受电场力指向轨迹内侧,由于电荷带正电,因此电场线指向右下方,沿电场线电势降低,故a 等势线的电势最高,c 等势线的电势最低,故A 错误.
B 、从P 到Q 过程中电场力做正功,电势能降低,动能增大,故P 点的动能小于Q 点的动能,故B 错
误.C 、根据质点受力情况可知,从P 到Q 过程中电场力做正功,电势能降低,故P 点的电势能大于Q 点的电势能,故C 正确.D 、由于相邻等势面之间的电势差相同.等势线密的地方电场线密场强大,故P 点位置电场强,电场力大,根据牛顿第二定律,加速度也大,故D 错误.故选C .
【点睛】
解决这类带电粒子在电场中运动的思路是:根据运动轨迹判断出所受电场力方向,然后进一步判断电势、电场强度、电势能、动能等物理量的变化.
6.B
解析:B
【解析】
【详解】 根据点电荷的电场强度公式2kq E r =可得各14
圆环上的电荷在O 点的电场场强大小,再根据矢量合成,求出合场强,最后比较它们的大小即可.由于电荷均匀分布,则各
14圆环上的电荷等效集中于14
圆环的中心,设圆的半径为r ,则A 图O 点处的场强大小为2
A kq E r =;将
B 图中正、负电荷产生的场强进行叠加,等效两电荷场强方向间的夹角为
90°,则在O 点的合场强2B E r =
,方向沿x 轴负方向;C 图中两正电荷在O 点的合场强为零,则C 中的场强大小为2c kq E r
=
,D 图由于完全对称,易得合场强E D =0.故O 处电场强度最大的是图B .故答案为B .
【考点定位】
本题考查电场的叠加,要注意采用等效思想及矢量的运算.难度:中等. 7.C
解析:C
【解析】
【详解】
摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体,在转移过程中电荷总量是守恒的,故AB 错误;感应起电是电荷从物体的一个部分转移到物体另一个部分,且在转移过程电荷总量也是守恒的,并不是从带电的物体转移到原来不带电的物体,故C 正确;D 错误;故选C
8.A
解析:A 【解析】
试题分析:OA 的中点C 的电势为3V ,将C 点与B 点连接,如图,电场线与等势线垂直,
根据几何关系得,BC=23cm ,则OB 沿电场线方向上的距离d=3sin60°=1.5cm .所以
电场强度23200/1.510
U E V m d -=
⨯==.故A 正确,BCD 错误.故选A . 考点:电场强度
【名师点睛】解决本题的关键知道电场线与等势线垂直,掌握匀强电场的电场强度大小与电势差的关系,即U
E d
=
,注意d 是沿电场线方向上的距离. 9.C
解析:C 【解析】
试题分析:据题意,如果实线是电场线,则电场力水平向右,电场方向为水平向左,则b 点电势高,电子从a 点运动到b 点电场力做正功,电子电势能减小,则电子在a 点电势能较大,故选项A 错误选项C 正确;如果实线为等势线,电子受到电场力竖直向下,电场方向竖直向上,则a 点电势较高,从a 点到b 点电场力做负功,电子电势能增加,电子在b 点电势能较高,故选项B 、D 错误. 考点:本题考查电场的性质.
10.C
解析:C 【解析】 【详解】
电场线与等势面互相垂直,由图看出,AB 段电场线比BC 段电场线密,AB 段场强较大,根据公式
可知,A 、B 间电势差大于B 、C 间电势差
,即
,得到
,C 正确。

【点睛】
本题的关键是运用匀强电场中场强与电势差的公式,来定性分析电势差的大小,从
而判断电势的关系.
11.B
解析:B 【解析】
【分析】 【详解】
电容器充电后断开电源后,电容器的电量不变,板间距离减小,根据电容的决定式:
4S C kd επ=
,可知电容器的电容增大,又有:4S C k U
C d
d Q E U επ=
==、、,可得推论公式
4kQ
E S
πε=
所以电容器中电场强度E 只与电量及极板面积有关,与极板距离无关。

E 不变,P 点距离下极板距离h 不变,Ep Eh =不变, U Ed =,E 不变d 变小,所以U 变小。

因此B 正确ACD 错误。

故选B 。

12.C
解析:C 【解析】 【详解】
A .以b 电场线为例,结合曲线运动轨迹、速度、合外力三者位置关系,可知该粒子在b 电场线处受到的电场力向右,又由于粒子带负电,所以该处电场强度向左,所以P 点电势大于Q 点电势,所以粒子在P 点电势能小于Q 点。

A 错误
B .P 点电场线比Q 点密集,所以P 点加速度大于Q 点。

B 错误
C .从P 到Q 电场力做负功,所以P 点动能大于Q 点,因此P 点速度大于Q 点,C 正确
D .因为全程只受电场力,所以动能和电势能之和是定值,D 错误
13.C
解析:C 【解析】 【详解】
一对带等量异号电荷的平行金属板间的电场为匀强电场,则从A 到B 电场强度不变,带电粒子受到的电场力指向轨迹弯曲的内侧,电场力的方向与电场强度的方向相同,且与带电粒子的速度方向夹角为锐角,则可判断粒子带正电,电场力对带电粒子做正功,从A 到B 电势能减少,动能增加,故C 正确.
14.B
解析:B 【解析】 【详解】
设小球M 受到的重力为G ,细线的拉力为T F ,静电力为F ,如果小球M 能处于静止状态,则G ,T F ,F 三个力的合力必须为零,其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反,对题中的粒子受力分析,结合平行四边形定则,满足条件的只有选项B ,故B
正确,ACD 错误;
15.B
解析:B 【解析】 【详解】
电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小,所以粒子在b 点的加速度大,A 错误;从a 到b 的过程中,电场力做负功,电势能增加,所以b 处电势能大,动能减小,速度减小,所以电荷在b 处速度小,B 正确D 错误;根据粒子的运动的轨迹可以知道,负电荷受到的电场力的方向向下,所以电场线的方向向上,所以a 点的电势大于b 点的电势,C 错误.
16.A
解析:A 【解析】 【分析】 【详解】
试题分析:N 点的小球释放后,受到向右的库仑力的作用,开始向右运动,根据库仑定律
12
2
r Q Q F k
=可得,随着两者之间的距离的增大,N 受到的库仑力在减小,根据牛顿第二定律F
a m
=
可得,N 点的点电荷做加速度减小的直线运动,而v t -图像中图像的斜率表示物体运动的加速度,所以A 正确,B 图像表示物体做匀加速直线运动,C 图像表示物体做加速度增大的直线运动,D 图像表示物体先做加速度增大的直线运动,后做加速度减小的直线运动.
17.D
解析:D 【解析】 【分析】
【详解】
A.若带电粒子初速度与电场力不在一条直线上,只在电场力的作用下,做曲线运动,故A错误;
B.带电粒子在磁场中只受磁场力作用,如果磁场力不恒定,则不一定作匀速圆周运动,故B错误;
C.带电粒子在重力、电场力、磁场力作用下时,若磁场力恒定,且重力与电场力平衡,带电粒子可能作匀速圆周运动,故C错误;
D.带电粒子在重力、电场力、磁场力作用下,若这三个力平衡,合力为0,则带电粒子可以作匀速直线运动,故D正确;
故选D。

18.C
解析:C
【解析】
【详解】
保持不变,缓慢增大时,由于和串联,总电流减小,两端的电压减小,即平行板电容器的两个极板的电压U减小,带电小球受到的电场力减小,悬线的
拉力为将减小,A错误;保持不变,缓慢增大时,由于在含容支路中的电阻相当于导线,所以两端的电压不变,不变,悬线的拉力为F不变,B错误;保持和不变,由于在含容支路中的电阻相当于导线,所以两端的电压不变,不变,悬线的拉力为F不变,C正确;保持和不变,由于在含容支路中的电阻相当于导
线,所以两端的电压不变,缓慢向左移动M板,由可知,E减小,减小,故拉力F减小,D错误;故选C.
19.D
解析:D
【解析】
【详解】
A、B项:因为电场中的电场强度与放入电场中电荷的电量无关,由场源电荷决定。

所以电场强度不随q、F的变化而变化,故A、B错误;
C、D项:由
F
E
q
知,某点的电场强度一定,F与q成正比。

故C错误,D正确。

故选:D。

20.B
解析:B
【解析】
【详解】
A.根据电场线与等势面垂直且由高电势指向低电势,可知电场线方向大致向左,根据粒
子轨迹的弯曲方向可知,粒子所受的电场力方向大致向左,则知粒子一定带正电,A 错误;
B .等差等势面的疏密反映电场强度的大小,A 处场强大于
C 处场强,B 正确; C .从A 点飞到C 点,电场力方向与速度的夹角为钝角,电场力做负功,电势能增大,C 正确;
D .由于电势差相同,根据W Uq =知,电场力做功相同,D 错误.
21.D
解析:D 【解析】
由题意可知,小球带正电,匀强电场方向向右,小球受竖直向下的重力mg 、水平向右的电场力qE 、沿细线斜向上的拉力F 作用,处于平衡状态.受力如图所示.由平衡条件可得
Tsin qE θ=,Tcos mg θ=,可得tan mg E q
θ
=
,故A 错误; B 、小球受到电场力为tan mg F θ=电,故B 错误;
C 、将小球移到悬点下方竖直位置,电场力水平向右,运动方向向左,电场力做负功,小球的电势能增大,故C 错误;
D 、剪断细线后,小球将沿电场力q
E 和重力mg 的合力方向做初速度为零的匀加速直线运
动.此运动可看作是水平方向的初速度为零、加速度qE
a m
=
的匀加速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动,设小球碰到金属板所需要的时间为t,由2
12
b at =,得
222tan b b
b
t qE a
g m
θ=
==,故D 正确;
故选D .
【点睛】剪断细线后,电荷在复合场中运动,采用运动的分解与合成的方法研究,是常用的方法.
22.D
解析:D 【解析】 【详解】
AB .闭合开关S ,由于电源电压不变,所以电容器两端的电压U 不变;若将A 板下移少
许,据4πS
C kd
ε=
知,电容器电容将增大,电容器两端的电压U 不变,Q 增大;据
U
E d
=
,可得E 增大;故AB 错误; CD .若断开开关,电路断路,Q 不变;若将A 板下移少许,据4S
C kd
επ=知,电容器将增大;由Q C U
=,可知U 减小;由于4π4πU Q Q kQ
E S d Cd S d kd
εε====
⋅,可得E 不变;故C
错误,D 正确。

23.D
解析:D 【解析】
试题分析:电容器接在恒压直流电源上,则电容器两端的电势差不变,将云母介质移出后,介电常数减小,根据电容的决定式知,介电常数减小,电容减小,由于电
压不变,根据可知,电荷量Q 减小,由于电容器的电压不变,板间的距离d 不变,
根据
可知,极板间的电场强度不变,所以ABC 错误,D 正确.
考点:电容器的动态分析
【名师点睛】本题是电容器的动态分析问题,关键抓住不变量,当电容器与电源始终相连,则电势差不变;当电容器与电源断开,则电荷量不变.要掌握


三个公式.
24.D
解析:D 【解析】
负电子从a 运动到b ,由速度时间图线得到负电荷做减速运动,故电场力向左,因负电荷受到的电场力与场强方向相反,故场强向右,沿场强方向,电势降低,故a b ϕϕ>;因为图线的斜率不变,故加速度不变,因此电场力不变,所以电场强度不变,即a b E E =,D 正确.
25.B
解析:B 【解析】 【分析】 【详解】
A .电场线的方向向上,根据粒子的运动的轨迹可以知道,粒子受到的电场力的方向也向上,所以粒子带正电荷,故A 错误;
BD.从M点到N点,静电力方向与速度方向成锐角,电场力做正功,电势能减小,电势降低,故B正确,D错误;
C.电场线密的地方电场强度大,电场线疏的地方电场强度小,所以粒子在N点的受力大,加速度大,故C错误。

故选B。

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