浙江省2021高考物理一轮复习专题七静电场精练含解析 19页

专题七　静电场 ‎【考情探究】‎ 考点 考向 ‎5年考情 预测热度 考试要求 考题示例 关联考点 素养要素 电场 力的性 质 电荷及其守 恒定律 c ‎—‎ 物质观念 ‎★☆☆☆☆‎ 库仑定律 c ‎2018.11选考,8,3分 ‎2018.04选考,6,3分 ‎2016.10选考,13,3分 ‎2015.10选考,11,3分 共点力平衡 相互作用观念 ‎★★★★☆‎ 电场强度 c ‎2019.04选考,13,3分 ‎2018.11选考,3,3分 ‎2018.04选考,11,3分 ‎2017.11选考,6,3分 科学论证 ‎★★★★☆‎ 静电现象的应用 b ‎—‎ 解释意识 ‎★☆☆☆☆‎ 电场 力的性 质 电势能、电势和 电势差 c ‎2018.11选考.6,3分 ‎2016.10选考,8,3分 ‎2016.04选考,13,3分 证据意识 ‎★★★★☆‎ 电势差与电 场强度的关系 c ‎—‎ 科学论证 ‎★★☆☆☆‎ 电场 能的性 质 电容器的电容 c ‎2019.04选考,2/3,3分 ‎2016.04选考,7,3分 科学本质 ‎★★★☆☆‎ 带电粒子在电 场中的运动 d ‎2019.04选考,10,3分 ‎2017.11选考,19,9分 ‎2017.04选考,8,3分 ‎2016.04选考,8,3分 曲线运动、‎ 牛顿运动 定律 科学论证 ‎★★★★☆‎ 分析解读　　本专题在浙江选考中,考题通常分为两部分,一部分常与共点力平衡、曲线运动、能量和牛顿运动定律等知识点相结合以选择题形式进行考查,难度不会很大;另一部分是与磁场相结合的综合性考题,难度较大。学生应加强对库仑定律、电场强度、电场线、电势、电势 - 19 -‎ 差等基本概念和基本规律的理解,善于运用类比的方法,把电场与重力场类比,在类比中加深对本专题知识的理解;带电粒子在电场中的偏转属类平抛运动,处理该问题时可套用求解平抛运动的方法。‎ ‎【真题探秘】‎ 破考点　练考向 ‎【考点集训】‎ 考点一　电场力的性质 ‎1.(2019浙江名校协作体联考,9)A、B两带电小球,电荷量分别为+q、+9q,质量分别为mA、mB,如图所示,用两根不可伸长的绝缘细线悬挂于O点,静止时A、B两球处于同一水平线上,其中O点到A球的距离lOA=2L,∠AOB=90°,∠OAB=60°,C是A、B连线上一点且在O点的正下方,带电小球均可视为点电荷,静电力常量为k,则下列说法正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.A、B间的库仑力大小为F=‎‎9kq‎2‎‎4L B.A、B两球的质量之比为1∶3‎ C.C点的电场强度为零 D.若仅互换A、B两球的带电荷量,则A、B两球位置将不再处于同一水平线上 答案　C ‎2.(2018浙江温州适应性考试,9)如图所示,取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔是闭合的。现在把带正电荷的物体C移近导体A,下列说法正确的是(　　)‎ - 19 -‎ A.A的左端感应出正电荷,B的右端感应出负电荷 B.A上的金属箔张开,B上的金属箔保持闭合 C.把A和B分开,然后移去C,A、B上的金属箔仍保持张开 D.先移去C,再把A和B分开,A、B上的金属箔仍保持张开 答案　C ‎3.(2018浙江11月选考,8,3分)电荷量为4×10-6 C的小球绝缘固定在A点,质量为0.2 kg、电荷量为-5×10-6C的小球用绝缘细线悬挂,静止于B点。A、B间距离为30 cm,A、B连线与竖直方向夹角为60°。静电力常量为9.0×109 N·m2/C2,小球可视为点电荷。下列图示正确的是(　　)‎ 答案　B 考点二　电场能的性质 ‎(2018浙江11月选考,6,3分)等量异种电荷的电场线如图所示,下列表述正确的是(　　)‎ A.a点的电势低于b点的电势 B.a点的场强大于b点的场强,方向相同 C.将一负电荷从a点移到b点电场力做负功 D.负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 答案　C 考点三　电容器　带电粒子在电场中的运动 ‎1.(2017浙江4月选考,8,3分)如图所示,在竖直放置间距为d的平行板电容器中,存在电场强度为E的匀强电场。有一质量为m,电荷量为+q的点电荷从两极板正中间处静止释放,重力加速度为g。则点电荷运动到负极板的过程(　　)‎ A.加速度大小为a=Eqm+g B.所需的时间为t=‎dmEq C.下降的高度为y=d‎2‎ D.电场力所做的功为W=Eqd 答案　B - 19 -‎ ‎2.(2018浙江温州九校联考,10)如图所示,为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃通过一定机理带上同一种电荷,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积。下列表述正确的是(　　)‎ A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.向集尘极迁移的尘埃电势能在减少 C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D.沿着带电尘埃迁移的方向电势越来越低 答案　B 炼技法　提能力 ‎【方法集训】‎ 方法1　电场中电势高低的判断方法 ‎(多选)如图所示,在等量正点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点,A、D两点与B、C两点均关于O点对称,设各点电势分别为φA、φB、φC、φD,则下列关系正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.φA=φB=φC=φD B.φA<φB、φD<φC C.φA=φD、φB=φC D.φA>φC、φB>φD 答案　BC 方法2　电场力做功的计算方法 ‎1.(2019浙江1月学考,13,2分)如图所示,负电荷仅受电场力作用沿虚线从 A点运动到 B点,则运动过程中电场力对其做功和电势能变化情况分别是(　　)‎ A.做负功、电势能增加 B.做正功、电势能增加 C.做负功、电势能减小 D.做正功、电势能减小 答案　D ‎2.(2019浙江台州评估,13)通常情况下,空气是不导电的,但是如果空气中存在很强的电场,电场力使得气体分子电离,空气中出现了自由电荷变成了导体,出现放电现象。如图所示,在加有高电压的两金属板之间的中点处,有一速度为零的气体分子电离后成为带正、负电的两个粒子,分别用A、B表示,两粒子在到达两金属板的过程中,不考虑A、B两粒子与其他粒子的相互作用。下列说法正确的是(　　)‎ - 19 -‎ A.两粒子到达金属板时的速率相同 B.两金属板间电场力对粒子A做正功 C.板M接电源正极,板N接电源负极 D.电离过程中,A、B间的库仑力对B做正功 答案　B 方法3　电势能大小的比较方法 ‎1.(2020届浙江宁波三中10月月考,11)某电场区域的电场线如图所示。把一个电子从A点移到B点时(　　)‎ A.电子所受的电场力增大,电子克服电场力做功 B.电子所受的电场力减小,电场力对电子做正功 C.电子所受的电场力增大,电势能减少 D.电子所受的电场力增大,电势能增大 答案　C ‎2.(2018浙江衢州、湖州、丽水三地质量检测,6)如图是某电子束焊接机部分结构,其中K为阴极,A为阳极。在两极之间加上高压,能在A、K之间的空间产生电场,电场线分布如图所示。现有一电子由静止开始从M点运动到N点,不考虑电子重力。下列说法正确的是(　　)‎ A.电子在M、N两点的受力方向相同 B.电子从M点运动到N点做匀加速曲线运动 C.电子在M点的电势能小于在N点的电势能 D.电子从M点运动到N点电场力做正功 答案　D 方法4　用等效法处理带电粒子在电场、重力场中的运动 ‎1.(2019浙江宁波十校期末联考,9)如图所示,ACB为固定的光滑半圆形轨道,轨道半径为R,A、B为水平直径的两个端点,AC为1/4圆弧,MPQO区域内有竖直向下的匀强电场(边界上有电场),电场强度的大小E=‎2mgq。一个质量为m,电荷量为-q的带电小球,从A点正上方高H处由静止释放,并从A点沿切线进入半圆轨道,小球运动过程中电荷量不变,不计空气阻力,已知重力加速度为g。关于带电小球的运动情况,下列说法正确的是(　　)‎ - 19 -‎ A.若H=R,则小球刚好沿轨道到达C点 B.若H>R,则小球一定能到达B点 C.若小球到达C点时对轨道压力为6mg,则H=‎9‎‎2‎R D.若H=3R,则小球到达C点时对轨道压力为5mg 答案　C 方法5　用能量观点处理带电体在电场中的运动的方法 ‎1.(2020届浙江嘉兴一中10月月考,9)(多选)如图所示,竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场,在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球(不计两带电小球之间的电场影响),P小球从紧靠左极板处由静止开始释放,Q小球从两极板正中央由静止开始释放,两小球沿直线运动都打在右极板上的同一点,则从开始释放到打到右极板的过程中(　　)‎ A.它们的运动时间的关系为tP>tQ B.它们的电荷量之比为qP∶qQ=2∶1‎ C.它们的动能增量之比为ΔEkP∶ΔEkQ=2∶1‎ D.它们的电势能减少量之比为ΔEP∶ΔEQ=4∶1‎ 答案　BD ‎2.一条绝缘的挡板轨道ABC固定在光滑水平桌面上,BC段为直线,长为4R,动摩擦因数为0.25,AB是半径为R的光滑半圆弧(两部分相切于B点)。挡板轨道在水平的匀强电场中,场强大小为E=8×102 N/C,方向与BC夹角为θ=53°。一带电荷量为q=5×10-4C、质量为m=5×10-3kg的小球从C点静止释放,已知R=0.4 m,小球重力忽略不计,求:‎ ‎(1)小球在B点的速度大小;‎ ‎(2)若场强E与BC夹角θ可变,为使小球沿轨道运动到A点的速度最大,θ的取值以及小球在A点速度大小;‎ ‎(3)若场强E与BC夹角θ可变,为使小球沿轨道运动到A点沿切线飞出,θ的取值范围。‎ 答案　(1)(1)根据动能定理:(Eq cos θ-μEq sin θ)·4R=‎1‎‎2‎mvB‎2‎-0‎ 代入数据解得:vB=‎16‎‎5‎‎10‎ m/s≈10 m/s - 19 -‎ ‎(2)0　16 m/s　(3)0≤θ≤arctan‎8‎‎7‎ 方法6　带电粒子在交变电场中运动的处理方法与技巧 ‎1.如图(a)所示,平行板电容器间距为d,两板所加电压如图(b)所示,t=0时刻,质量为m、带电荷量为q的粒子以平行于极板的速度v0射入电容器,2.5T时恰好落在下极板上,带电粒子的重力不计,在这一过程中,求:‎ ‎(1)该粒子的水平位移;‎ ‎(2)粒子落到下极板时的速度。‎ 答案　(1)2.5v0T　(2)‎v‎0‎‎2‎‎+‎‎9‎q‎2‎U‎0‎‎2‎T‎2‎‎4‎m‎2‎d‎2‎ ‎2.如图甲所示,热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计,电子发射装置的加速电压为U0,电容器极板长度和极板间距离均为L=10 cm,下极板接地,电容器右端到荧光屏的距离也是L=10 cm,在电容器两极板间接一交变电压,上极板的电势随时间变化的图像如图乙所示。(每个电子穿过平行板的时间都极短,可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的)求:‎ ‎(1)在t=0.06 s时刻,电子打在荧光屏上的何处;‎ ‎(2)荧光屏上有电子打到的区间的长度。‎ 答案　(1)t=0.06 s时刻,板间的电压为1.8U0,在加速电场中,由功能关系得eU0=‎1‎‎2‎mv2。‎ 在偏转电场中有,L=vt,a=‎1.8eU‎0‎mL,y=‎1‎‎2‎at2,以上四式联立解得y=0.45L。设电子打在荧光屏上的位置距O点的距离为Y,由yY=L‎2‎L‎2‎‎+L,解得Y=1.35L=13.5 cm。‎ ‎(2)30 cm ‎【五年高考】‎ A组　自主命题·浙江卷题组 ‎1.(2017浙江11月选考,6,3分)电场线的形状可以用实验来模拟,把头发屑悬浮在蓖麻油里,加上电场,头发屑就按照电场的方向排列起来,如图所示。关于此实验,下列说法正确的是(　　)‎ A.a图是模拟两等量同种电荷的电场线 - 19 -‎ B.b图一定是模拟两等量正电荷的电场线 C.a图中的A、B应接高压起电装置的两极 D.b图中的A、B应接高压起电装置的两极 答案　C ‎2.(2016浙江4月选考,8,3分)密立根油滴实验原理如图所示。两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间电压为U,形成竖直向下场强为E的匀强电场。用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴。通过显微镜可找到悬浮的油滴,若此悬浮油滴的质量为m,则下列说法正确的是(　　)‎ A.悬浮油滴带正电 B.悬浮油滴的电荷量为mgU C.增大场强,悬浮油滴将向上运动 D.油滴的电荷量不一定是电子的电荷量的整数倍 答案　C ‎3.(2016浙江理综,19,6分)(多选)如图所示,把A、B两个相同的导电小球分别用长为0.10 m的绝缘细线悬挂于OA和OB两点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与A球接触,棒移开后将悬点OB移到OA点固定。两球接触后分开,平衡时距离为0.12 m。已测得每个小球质量是8.0×10-4 kg,带电小球可视为点电荷,重力加速度g=10 m/s2,静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,则(　　)‎ A.两球所带电荷量相等 B.A球所受的静电力为1.0×10-2 N C.B球所带的电荷量为4‎6‎×10-8 C D.A、B两球连线中点处的电场强度为0‎ 答案　ACD ‎4.(2015浙江10月选考,11,3分)如图所示,一质量为m、电荷量为Q的小球A系在长为l的绝缘轻绳下端,另一电荷量也为Q的小球B位于悬挂点的正下方(A、B均视为点电荷),轻绳与竖直方向成30°角,小球A、B静止于同一高度。已知重力加速度为g,静电力常量为k,则两球间的静电力为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ - 19 -‎ A.‎4kQ‎2‎l‎2‎ B.kQ‎2‎l‎2‎ C.mg D.‎3‎mg 答案　A ‎5.(2015浙江理综,20,6分)(多选)如图所示,用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1 kg的小球A悬挂到水平板的M、N两点,A上带有Q=3.0×10-6 C的正电荷。两线夹角为120°,两线上的拉力大小分别为F1和F2。A的正下方0.3 m处放有一带等量异种电荷的小球B,B与绝缘支架的总质量为0.2 kg(重力加速度取g=10 m/s2;静电力常量k=9.0×109 N·m2/C2,A、B球可视为点电荷),则(　　)‎ A.支架对地面的压力大小为2.0 N B.两线上的拉力大小F1=F2=1.9 N C.将B水平右移,使M、A、B在同一直线上,此时两线上的拉力大小F1=1.225 N,F2=1.0 N D.将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1=F2=0.866 N 答案　BC ‎6.(2015浙江1月学考,26)下列电场中,A、B两点电场强度相同的是(　　)‎ 答案　C ‎7.(2019浙江6月学考,15,2分)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(　　)‎ - 19 -‎ 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 答案　C ‎8.(2019浙江4月选考,10,3分)质子疗法进行治疗,该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子,使其从静止开始被加速到1.0×107 m/s。已知加速电场的场强为1.3×105 N/C,质子的质量为1.67×10-27 kg,电荷量为1.6×10-19 C,则下列说法正确的是(　　)‎ A.加速过程中质子电势能增加 B.质子所受到的电场力约为2×10-15 N C.质子加速需要的时间约为8×10-6 s D.加速器加速的直线长度约为4 m 答案　D ‎9.(2016浙江10月选考,8,3分)如图为某一电场的电场线,M、N、P为电场线上的三个点,M、N是同一电场线上两点,下列判断正确的是(　　)‎ A.M、N、P三点中N点的场强最大 B.M、N、P三点中N点的电势最高 C.负电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D.正电荷从M点自由释放,电荷将沿电场线运动到N点 答案　A ‎10.(2016浙江理综,15,6分)如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开,(　　)‎ A.此时A带正电,B带负电 B.此时A电势低,B电势高 C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合 D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合 - 19 -‎ 答案　C ‎11.(2016浙江4月选考,13,3分)如图所示,真空中有两个点电荷Q1=+9.0×10-8 C和Q2=-1.0×10-8 C,分别固定在x坐标轴上,其中Q1位于x=0处,Q2位于x=6 cm处。在x轴上(　　)‎ A.场强为0的点有两处 B.在x>6 cm区域,电势沿x轴正方向降低 C.质子从x=1 cm运动到x=5 cm处,电势能升高 D.在09 cm的区域,场强沿x轴正方向 答案　D ‎12.(2019浙江4月选考,2,3分)下列器件中是电容器的是(　　)‎ 答案　B ‎13.(2016浙江4月选考,7,3分)关于电容器,下列说法正确的是(　　)‎ A.在充电过程中电流恒定 B.在放电过程中电容减小 C.能储存电荷,但不能储存电能 D.两个彼此绝缘又靠近的导体可视为电容器 答案　D ‎14.(2019浙江4月选考,13,3分)用长为1.4 m的轻质柔软绝缘细线,拴一质量为1.0×10-2 kg、电荷量为2.0×10-8 C的小球,细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场,平衡时细线与铅垂线成37°,如图所示。现向左拉小球使细线水平且拉直,静止释放(sin 37°=0.6,g=10 m/s2),则 A.该匀强电场的场强为3.75×107 N/C B.平衡时细线的拉力为0.17 N C.经过0.5 s,小球的速度大小为6.25 m/s D.小球第一次通过O点正下方时,速度大小为7 m/s 答案　C ‎15.(2017浙江11月选考,19,9分)如图所示,AMB是一条长L=10 m的绝缘水平轨道,固定在离水平地面高h=1.25 m处,A、B为端点,M为中点。轨道MB处在方向竖直向上、场强大小E=5×103 N/C的匀强电场中。一质量m=0.1 kg、电荷量q=+1.3×10-4 C的可视为质点的滑块以初速度v0=6 m/s在轨道上自A点开始向右运动,经M点进入电场,从B点离开电场。已知滑块与轨道间的动摩擦因数μ=0.2,g取10 m/s2。求滑块 - 19 -‎ ‎(1)到达M点时的速度大小;‎ ‎(2)从M点运动到B点所用的时间;‎ ‎(3)落地点距B点的水平距离。‎ 答案　(1)4 m/s　(2)‎10‎‎7‎ s　(3)1.5 m B组　统一命题、省(区、市)卷题组 ‎1.(2019课标Ⅰ,15,6分)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则(　　)‎ A.P和Q都带正电荷 B.P和Q都带负电荷 C.P带正电荷,Q带负电荷 D.P带负电荷,Q带正电荷 答案　D ‎2.(2018课标Ⅰ,16,6分)如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ca=4 cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则(　　)‎ A.a、b的电荷同号,k=‎‎16‎‎9‎ B.a、b的电荷异号,k=‎‎16‎‎9‎ C.a、b的电荷同号,k=‎‎64‎‎27‎ D.a、b的电荷异号,k=‎‎64‎‎27‎ 答案　D ‎3.(2015课标Ⅱ,14,6分)如图,两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒,微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°,再由a点从静止释放一同样的微粒,该微粒将(　　)‎ A.保持静止状态 B.向左上方做匀加速运动 C.向正下方做匀加速运动 D.向左下方做匀加速运动 - 19 -‎ 答案　D ‎4.(2017课标Ⅰ,20,6分)(多选)在一静止点电荷的电场中,任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势φa已在图中用坐标(ra,φa)标出,其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点,在相邻两点间移动的过程中,电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是(　　)‎ A.Ea∶Eb=4∶1 B.Ec∶Ed=2∶1‎ C.Wab∶Wbc=3∶1 D.Wbc∶Wcd=1∶3‎ 答案　AC ‎5.(2017江苏单科,8,4分)(多选)在x轴上有两个点电荷q1、q2,其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示。下列说法正确的有(　　)‎ A.q1和q2带有异种电荷 B.x1处的电场强度为零 C.负电荷从x1移到x2,电势能减小 D.负电荷从x1移到x2,受到的电场力增大 答案　AC ‎6.(2016海南单科,10,5分)(多选)如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是(　　)‎ A.M带负电荷,N带正电荷 B.M在b点的动能小于它在a点的动能 C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能 D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功 答案　ABC - 19 -‎ ‎7.(2017天津理综,7,6分)(多选)如图所示,在点电荷Q产生的电场中,实线MN是一条方向未标出的电场线,虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹。设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB,电势能分别为EpA、EpB。下列说法正确的是(　　)‎ A.电子一定从A向B运动 B.若aA>aB,则Q靠近M端且为正电荷 C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpA