【物理】2020届一轮复习人教新课标静电场专题练（解析版) 14页

‎2020届一轮复习人教新课标 静电场 专题练（解析版)‎ ‎1．如图所示，一个带负电的金属球放在绝缘的支架上，处于静电平衡状态，金属球内部的场强大小为，若减少金属球的带电荷量，再次处于静电平衡状态后，金属球内部的场强大小为，则（ ）‎ A. B.‎ C. D.无法确定 ‎2．如图所示，内壁光滑的绝缘真空细玻璃管竖直放置，A、B端分别固定带电小球a、b，另一带电小球c(其直径略小于管内径)位于AB中点O，处于静止状态，小球均带正电。轻晃玻璃管可观察到小球c在O点附近的M、N点间上下运动。下列说法正确的是 A．M、N两点的电势相等 B．小球c在运动过程中机械能守恒 C．小球a的电荷量等于小球b的电荷量 D．小球c从O点运动到N点电场力做负功 ‎3．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为定值电阻，薄片P和Q为两相互绝缘的金属极板。当对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中 A．P、Q两板构成电容器的电容增大 B．P板电荷量增大 C．M点的电势比N点高 D．P、Q两板间的场强增大 ‎4．如图所示，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，当开关S闭合时，在P点处有一个带电液滴处于静止状态．现将开关S断开后，再将A、B板分别沿水平方向向左、右平移一小段距离，此过程中下列说法正确的是(　　)‎ A．电容器的电容增加 B．电阻R中有电流流过 C．两极板间的电场强度不变 D．若带电液滴仍在P点其电势能减小 ‎5．一带正电的小球，以一定的初速度竖直向下进入一复合场中，下列有可能使小球继续 竖直向下运动的是 A． B．‎ C． D．‎ ‎6．如图所示，在负点电荷Q ‎（图中未画出）形成的电场中。一电子从a点静止释放，仅在电场力作用下沿直线ab向b点运动，则 A．a点的场强比b点大 B．a点的电势比b点高 C．电场线方向从a指向b D．电子在a点的电势能比b点小 ‎7．对于电场中确定的A、B两点，关于表达式，下列说法正确的是：‎ A．电势差Uab随着电场力所做的功Wab变化而变化 B．Wab随着检验电荷q运动路径不同而变化 C．检验电荷q的大小直接影响电势差Uab的大小 D．电势差Uab由电场决定，与电场力做功WAB及检验电荷q无关 ‎8．如图所示，在场强为E的匀强电场中有A、B两点，AB连线长L，与电场线夹角为α。则AB两点的电势差为 ‎ A．零 B．EL C．ELcosα D．ELsinα ‎9．（多选）如图所示，△ABC竖直放置，AB边水平，AB=5 cm，BC=3 cm，AC=4 cm。带电小球a固定在顶点A，带电小球b固定在顶点B，另一个带电小球c在库仑力和重力的作用下静止在顶点C。设小球a、b所带电荷量比值的绝对值为k。则 A．a、b带同种电荷 B．a、b带异种电荷 C．k=16/9‎ D．k=4/3‎ ‎10．（多选）如图所示，MN 是负点电荷产生的电场中的一条电场线．若一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场的轨迹如图中的虚线所示．那么下列表述正确的是( ) ‎ A.负点电荷一定位于 N 点的右侧 B.带电粒子在 a 点的加速度大于在 b 点的加速度 C.带电粒子在 a 点时的电势能大于在 b 点时的电势能 D.带电粒子从 a 到 b 的过程中，动能减小 ‎11．（多选）如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是 A．匀强电场的电场强度 B．小球动能的最小值为 C．小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小 D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大 ‎12．（多选）如图所示，匀强电场场强方向与水平方向夹角为θ=450，场中有一质量为m，电荷量为q的带电小球，用长为L的细线悬挂于O点．当小球静止平衡时，细线恰好水平．现用一外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点，小球电荷量不变，则在此过程中（　）‎ A．外力所做的功为mgL B．带电小球的电势能增加2mgL C．带电小球的机械能能增加2mgL D．带电小球的重力势能增加mgL ‎13．如图所示，一质量为m、带电荷量为q的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成θ角，重力加速度为g．‎ ‎（1）判断小球带何种电荷．‎ ‎（2）求电场强度E．‎ ‎（3）求此时细线中的拉力．‎ ‎14．真空中有一对平行金属板，水平放置的两块平行金属板长L=5.0cm，两板间距d=1.0cm，两板间电压为90V，且上板为正，一个电子沿水平方向以速度v0=2.0×107m/s从两板中间射入，如图，求：（电子电量为-1.6×10-19C，质量为0.90×10-30kg）‎ ‎（1）电子飞出电场时的侧移量是多少？‎ ‎（2）电子飞出电场时的速度大小是多少？‎ ‎15．两个圆形平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间的电势差为U，板间电场可以认为是均匀的。一个α粒子从正极板边缘以初速度v0‎ 垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：‎ ‎（1）极板间的电场强度E；‎ ‎（2）α粒子到达负极板的速度v；‎ ‎（3）圆形平板电极的半径R。‎ ‎16．如图所示，水平、绝缘、粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，半圆形轨道的半径R＝0.4m，在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道所在的平面平行，电场强度E＝1.0×104N/C．现有一电荷量q＝＋1.0×10－4C，质量m＝0.1kg的带电体（可视为质点），在水平轨道上的P点由静止释放，带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C，然后落至水平轨道上的D点（图中未画出）．取g＝10m/s2．计算：‎ ‎①带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小；‎ ‎②D点到B点的距离xDB；‎ ‎ 参考答案 ‎1．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零。‎ A. ，与结论不相符，选项A不符合题意；‎ B. ，与结论不相符，选项B不符合题意；‎ C. ，与结论相符，选项C符合题意；‎ D. 无法确定，与结论不相符，选项D不符合题意；‎ ‎2．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AC．小球c开始静止在O点，知重力和电场力平衡，可知b球对c球的库仑力大于a球对c球的库仑力，则小球a的电量小于小球b的电量，小球a和小球b的电量不等，故关于ab中点O对称的两点M、N电势不等，故AC错误；‎ B．小球在振动的过程中，除重力做功以外，电场力做功，机械能不守恒，故B错误；‎ D．小球c从O点运动到N点的过程是减速向下运动，合力向上，重力向下，则电场力向上，电场力做负功，故D正确。‎ ‎3．C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 在P、Q间距增大过程中，电容发生变化，而电容直接与电源相连，电容两端间的电压不变，从而可判断出电量的变化及电流的流向，再次可比较出电势的高低。‎ ‎【详解】‎ 电容式话筒与电源串联，电压U保持不变；‎ 在P、Q间距增大过程中，根据电容决定式可知电容减小，‎ 又根据电容定义式得知电容器所带电量减小，则P极板上电荷量减小，电容器放电，放电电流通过R的方向由M到N，那么M点的电势比N点高 根据场强可知P、Q两极板间的场强变小，‎ 综上所述，故ABD错误，C正确；‎ 故选：C。‎ ‎【点睛】‎ 本题关键掌握电容的决定式、电容的定义式和场强公式，要熟悉各个物理量之间的关系，抓住不变量进行分析。‎ ‎4．D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 在电容器的电量不变的情况下，将A板左移、B右移，则导致电容变化，电压变化，根据E=U/d与C=相结合可得E=，从而确定电场强度是否变化．根据EP=qψ，和U=Ex，可确定电势能的变化．‎ ‎【详解】‎ A. 根据C=‎ ‎，当A板向左平移一小段距离，B板向右平移一小段，S减小，电容器电容C减小，故A错误；‎ B.因开关S断开，电容器无法充、放电，电阻R中无电流流过，故B错误；‎ C. 根据E=U/d与C=相结合可得E=，因电量Q不变，S减小，故电场强度E增大，故C错误；‎ D. 因场强增大，导致P点与B板的电势差增大，因B板接地，电势为零，即P点电势升高，带电粒子带负电，根据EP=qψ，带电液滴仍在P点时电势能减小，故D正确；‎ 故选：D.‎ ‎5．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由于带电小球以一定初速度进入复合场，小球进入复合场后受重力，电场力，洛伦兹力，要使小球继续沿竖直方向向下运动，‎ A项：小球受重力，斜向左上方的电场力，洛伦兹力，如果刚进入时三力合力为0，则小球向下做匀速直线运动，故A正确；‎ B项：小球受重力，水平向右的电场力，水平向右的洛伦兹力，三力合力不为零，且三力的合力不在竖直方向，所以小球不可能沿竖直方向继续运动，故B错误；‎ C项：小球受重力，水平向左的电场力，水平向右的洛伦兹力，如果此时电场力与洛伦兹力相等，合力为重力，小球在重力作用下向下加速运动，速度增大，洛伦兹力增大，三力的合力不在竖直方向，所以小球不可能沿竖直方向继续运动，故C错误；‎ D项：小球受重力，竖直向上的电场力，水平向右的洛伦兹力，三力的合力一定不在竖直方向，所以小球不可能沿竖直方向继续运动，故D错误。‎ 故应选：A。‎ ‎6．A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据电子的运动判断其受力情况，根据受力方向确定电场的方向，进而确定场源电荷Q的位置，之后可根据点电荷电场分布的特点，正确解题。‎ ‎【详解】‎ 电子由静止释放，仅在电场力作用下从a向b运动，则电子受到的电场力的方向从a到b，则电场方向从b到a，C错误；则场源负点电荷Q位于a点的左侧，故根据点电荷电场线分布特点（或点电荷场强公式）可知，a点的场强比b点的大，A正确；a点的电势低于b点的电势，B错误；负电子在电势低的地方，电势能较大，故D错误。‎ 故本题正确答案选A。‎ ‎【点睛】‎ 熟练掌握点电荷电场分布的特点，是解决本题问题的关键。‎ ‎7．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ACD.电势差的定义式为，是用比值法定义的物理量，其特点是电势差与试探电荷无关，由电场的强度和两点的位置决定；故A，C错误，D正确.‎ B.电场力做功是与路径无关，只由初末位置的电势差有关；故B错误.‎ ‎8．C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据电场强度的大小以及A、B两点沿电场线方向上的距离，结合U=Ed求出电势差 ‎【详解】‎ 两点的电势差UAB=Ed=ELcosα，故C正确，A、B、D错误。‎ ‎9．AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 当a、b带同种电荷时，对放在C点的电荷的电场力才有可能在竖直方向与重力平衡；若c能平衡，由几何关系可得a、b对c的库仑力的关系，从而求解两电荷的电量之比.‎ ‎【详解】‎ 当a、b带同种电荷时，对放在C点的电荷的电场力才有可能在竖直方向与重力平衡，故选项A正确，B错误；根据几何关系，若a、b对c的库仑力的合力沿竖直向上的方向，则满足 ，即，解得 ‎，选项D正确，C错误；故选AD.‎ ‎10．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A. MN是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子受到的电场力是吸引力，可以判断固定在电荷在M一侧，故A项与题意不相符；‎ B.a点离负点荷更近，所以a点的场强更大，即带电粒子在 a 点的加速度大于在 b 点的加速度，故B项与题意相符；‎ C. 负点电荷在M点的左侧，离a点更近，所以a点的电势一定低于b点的电势，所以带电粒子在 a 点时的电势能小于在 b 点时的电势能，故C项与题意不相符；‎ D. 带电粒子在 a 点时的电势能小于在 b 点时的电势能，由能量守恒可知，带电粒子在 a 点时的动能大于在 b 点时的动能，即带电粒子从 a 到 b 的过程中，动能减小，故D项与题意相符。‎ ‎11．AB ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 小球静止时悬线与竖直方向成θ角，受重力、拉力和电场力，三力平衡，根据平衡条件列式求解场强的大小；小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点A速度最小，根据牛顿第二定律列式求解最小速度，得到最小动能；小球运动过程中只有重力和电场力做功，故重力势能、电势能和动能之和守恒，机械能最小的位置即为电势能最大的位置．‎ ‎【详解】‎ 小球静止时悬线与竖直方向成θ角，受重力、拉力和电场力，三力平衡，根据平衡条件，有：mgtanθ=qE，解得，选项A正确；‎ 小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点A速度最小，根据牛顿第二定律，有：，则最小动能Ek=mv2=，所以选项B正确。小球的机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端点时机械能最小，选项C错误；小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，电场力先做正功，后做负功，再做正功，则其电势能先减小后增大，再减小，选项D错误；故选AB.‎ ‎【点睛】‎ 此题关键是明确小球的受力情况和运动情况，可以将重力和电场力的合力等效成重力进行考虑，结合动能定理和牛顿第二定律分析，不难求解；至于机械能最小的位置就是电势能最大的位置，由能量守恒定律和功能关系求两者之和．‎ ‎12．AB ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．初态小球静止，根据平衡可知：，所以电场力：，从初态到最低点，根据动能定理可知：，解得外力做功：，A正确 B．根据题意克服电场力做功：，所以电势能增加2mgL，B正确 C．因为缓慢移动，所以小球动能不变，但是重力势能减小了，所以机械能减小，C错误 D．因为重力做正功，所以重力势能减小了mgL，D错误 ‎13．（1）负电（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）根据共点力平衡知，小球所受的电场力水平向左，与电场线方向相反，可知小球带负电；‎ ‎（2）小球受力如图所示，其中电场力：‎ 由平衡条件得：‎ 所以：‎ ‎（3）根据平行四边形定则知：‎ 答：（1）小求带负电．‎ ‎（2）电场强度．‎ ‎（3）此时细线中的拉力．‎ ‎14．（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由于电子在电场中所受电场力远大于电子所受重力作用，故本题中电子所受重力忽略不计。‎ ‎（1）电子在电场中做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀加速直线运动，故有：水平方向：，‎ 竖直方向：，‎ 代入数据解得：‎ ‎（2）电子飞出电场时，水平分速度，‎ 竖直分速度：，‎ 飞出电场时的速度为：，‎ 代入数据可得：‎ ‎15．（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）极板间的电场强度 ‎ ‎（2）α粒子质量为4m，电量为2e；根据动能定理： ‎ 解得： ‎ ‎（3）α粒子射入电场后，竖直方向做匀速运动，水平方向做匀加速运动，则 ‎ ‎ ‎ ‎ 解得 ‎16．（1）6.0N（2）0‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎①设带电体通过C点时的速度为vC，依据牛顿第二定律 有：‎ 解得： vC＝2.0m/s ‎ 设带电体通过B点时的速度为vB，轨道对带电体的支持力大小为FB，带电体在B点时 有 带电体从B运动到C的过程中，电场力做功为零，根据动能定理 有：‎ 联立解得：FB＝6.0N 根据牛顿第三定律，带电体对轨道的压力FB′＝6.0N ‎②设带电体从最高点C落至水平轨道上D点的时间为t，根据运动的分解 竖直方向：‎ 水平方向：‎ 解得：xDB＝0‎