届一轮高考物理基础练习静电场及答案.docx
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届一轮高考物理基础练习静电场及答案
2021届一轮高考物理基础练习:
静电场及答案
一轮:
静电场
一、选择题
1、如图所示,在某一区域有水平向右的匀强电场,在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒,恰能沿图示虚线由A向B做直线运动。
不计空气阻力,则( )
A.微粒做匀加速直线运动
B.微粒做匀减速直线运动
C.微粒电势能减少
D.微粒带正电
2、a和b是点电荷电场中的两点,如图所示,a点电场强度Ea与ab连线夹角为60°,b点电场强度Eb与ab连线夹角为30°,则关于此电场,下列分析中正确的是( )
A.这是一个正点电荷产生的电场,Ea∶Eb=1∶
B.这是一个正点电荷产生的电场,Ea∶Eb=3∶1
C.这是一个负点电荷产生的电场,Ea∶Eb=
∶1
D.这是一个负点电荷产生的电场,Ea∶Eb=3∶1
3、(多选)静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示,x轴正向为场强正方向,带正电的点电荷沿x轴正方向运动,则点电荷( )
A.在x2和x4处电势能相等
B.由x1运动到x3的过程中电势能增大
C.由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小
D.由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大
4、如图所示的装置,可以探究影响平行板电容器电容的因素,关于下列操作及出现的现象的描述正确的是( )
A.电容器与电源保持连接,左移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大
B.电容器充电后与电源断开,上移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大
C.电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入玻璃板,则静电计指针偏转角增大
D.电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入金属板,则静电计指针偏转角增大
5、如图所示,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5cm,bc=3cm,ca=4cm。
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=
B.a、b的电荷异号,k=
C.a、b的电荷同号,k=
D.a、b的电荷异号,k=
6、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
*7、(双选)已知均匀带电球体在其外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,而均匀带电球壳在其内部任意一点形成的电场强度为零。
现有一半径为R、电荷量为Q的均匀带电绝缘球体,M、N为一条直径上距圆心O为
R的两点,静电力常量为k,则( )
A.M、N点的电场强度方向相同
B.M、N点的电场强度方向相反
C.M、N点的电场强度大小均为
D.M、N点的电场强度大小均为
*8、在x轴上有两个点电荷q1和q2,其中有一个点电荷位于x=0处,x轴上的电势φ随x变化的关系如图所示,则( )
A.x=x1处电场强度为0
B.x=x2处电场强度不为0
C.q1、q2为不等量异种点电荷,且正电荷在x=0处,负电荷在x<0的某处
D.q1、q2为等量异种点电荷,且正电荷在x=0处,负电荷在x>0的某处
*9、如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,到达B板的速度为v,保持两极板间电压不变,则( )
A.当减小两极板间的距离时,速度v增大
B.当减小两极板间的距离时,速度v减小
C.当减小两极板间的距离时,速度v不变
D.当减小两极板间的距离时,电子在两极间运动的时间变长
*10、如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B,A带电+Q,B带电-9Q。
现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态,则C的带电性质及位置应为( )
A.正,B的右边0.4m处B.正,B的左边0.2m处
C.负,A的左边0.2m处D.负,A的右边0.2m处
*11、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
二、非选择题
1、如图所示,水平面AB光滑,粗糙半圆轨道BC竖直放置.圆弧半径为R,AB长度为4R.在AB上方、直径BC左侧存在水平向右、场强大小为E的匀强电场.一带电量为+q、质量为m的小球自A点由静止释放,经过B点后,沿半圆轨道运动到C点.在C点,小球对轨道的压力大小为mg,已知E=
,水平面和半圆轨道均绝缘.求:
(1)小球运动到B点时的速度大小;
(2)小球运动到C点时的速度大小;
(3)小球从B点运动到C点过程中克服阻力做的功.
2、(2019·重庆九校联盟联考)
在如图所示的平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限区域内有沿y轴正方向(竖直向上)的匀强电场,电场强度大小E0=50N/C;第Ⅳ象限区域内有一宽度d=0.2m、方向沿x轴正方向(水平向右)的匀强电场。
质量m=0.1kg、带电荷量q=+1×10-2C的小球从y轴上P点以一定的初速度垂直y轴方向进入第Ⅰ象限后,从x轴上的A点进入第Ⅳ象限,并恰好沿直线通过该区域后从B点离开,已知P、A的坐标分别为(0,0.4m),(0.4m,0),取重力加速度g=10m/s2。
求:
(1)初速度v0的大小;
(2)A、B两点间的电势差UAB;
(3)小球经过B点时的速度大小。
2021届一轮高考物理基础练习:
静电场及答案
一轮:
静电场
一、选择题
1、如图所示,在某一区域有水平向右的匀强电场,在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒,恰能沿图示虚线由A向B做直线运动。
不计空气阻力,则( )
A.微粒做匀加速直线运动
B.微粒做匀减速直线运动
C.微粒电势能减少
D.微粒带正电
【解析】选B。
由于电场力方向总是与电场方向在一条直线上,电场力不可能与重力平衡,微粒不可能匀速运动,由于重力、电场力均恒定,其合力也恒定,且微粒做直线运动,合力必与速度方向在一条直线上,因重力竖直向下,电场力沿电场线的方向,由平行四边形定则可知,电场力水平向左时,微粒所受电场力与重力的合力方向与速度方向相反,因此微粒做匀减速运动,带负电,故A、D错误,B正确;电场力的方向与运动方向夹角为钝角,则说明运动中电场力做负功,电势能增加,故C错误。
2、a和b是点电荷电场中的两点,如图所示,a点电场强度Ea与ab连线夹角为60°,b点电场强度Eb与ab连线夹角为30°,则关于此电场,下列分析中正确的是( )
A.这是一个正点电荷产生的电场,Ea∶Eb=1∶
B.这是一个正点电荷产生的电场,Ea∶Eb=3∶1
C.这是一个负点电荷产生的电场,Ea∶Eb=
∶1
D.这是一个负点电荷产生的电场,Ea∶Eb=3∶
1
【答案】D [
设点电荷的电荷量为Q,将Ea、Eb延长相交,交点即为点电荷Q的位置,如图所示,从图中可知电场方向指向场源电荷,故这是一个负点电荷产生的电场,A、B错误;设a、b两点到Q的距离分别为ra和rb,由几何知识得到ra∶rb=1∶
,由公式E=k
可得Ea∶Eb=3∶1,故C错误,D正确。
]
3、(多选)静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示,x轴正向为场强正方向,带正电的点电荷沿x轴正方向运动,则点电荷( )
A.在x2和x4处电势能相等
B.由x1运动到x3的过程中电势能增大
C.由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小
D.由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大
BC [由题图可知,x1到x4场强先变大,再变小,则点电荷受到的电场力先增大后减小,C正确,D错误;由x1到x3及由x2到x4过程中,电场力做负功,电势能增大,A错误,B正确。
]
4、如图所示的装置,可以探究影响平行板电容器电容的因素,关于下列操作及出现的现象的描述正确的是( )
A.电容器与电源保持连接,左移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大
B.电容器充电后与电源断开,上移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大
C.电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入玻璃板,则静电计指针偏转角增大
D.电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入金属板,则静电计指针偏转角增大
B [电容器与电源保持连接时两极板间的电势差不变,静电计指针偏转角不变,A错误;与电源断开后,电容器所带电荷量不变,结合U=
和C=
可判断B正确,C、D错误。
]
5、如图所示,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5cm,bc=3cm,ca=4cm。
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=
B.a、b的电荷异号,k=
C.a、b的电荷同号,k=
D.a、b的电荷异号,k=
【答案】
D [如果a、b带同种电荷,则a、b两小球对c的作用力均为斥力或引力,此时c在垂直于a、b连线的方向上的合力一定不为零,因此a、b不可能带同种电荷,A、C错误;若a、b带异种电荷,假设a对c的作用力为斥力,则b对c的作用力一定为引力,受力分析如图所示,由题意知c所受库仑力的合力方向平行于a、b的连线,则Fa、Fb在垂直于a、b连线的方向上的合力为零,由几何关系可知∠a=37°、∠b=53°,则Fasin37°=Fbcos37°,解得
=
,又由库仑定律及以上各式代入数据可解得
=
,B错误,D正确。
]
6、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
【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.
*7、(双选)已知均匀带电球体在其外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,而均匀带电球壳在其内部任意一点形成的电场强度为零。
现有一半径为R、电荷量为Q的均匀带电绝缘球体,M、N为一条直径上距圆心O为
R的两点,静电力常量为k,则( )
A.M、N点的电场强度方向相同
B.M、N点的电场强度方向相反
C.M、N点的电场强度大小均为
D.M、N点的电场强度大小均为
【答案】BD [根据均匀带电球壳在其内部任意一点形成的电场强度为零,知M点的场强等于以O为圆心半径为
R的均匀球体在M点产生的场强,这个球体之外的球壳在M点产生的场强为零,这个球体所带电荷量为q=
Q=
,M点的电场强度大小为EM=k
=
,方向向左,根据对称性知N点的电场强度大小也为
,方向向右,故A、C错误,B、D正确。
]
*8、在x轴上有两个点电荷q1和q2,其中有一个点电荷位于x=0处,x轴上的电势φ随x变化的关系如图所示,则( )
A.x=x1处电场强度为0
B.x=x2处电场强度不为0
C.q1、q2为不等量异种点电荷,且正电荷在x=0处,负电荷在x<0的某处
D.q1、q2为等量异种点电荷,且正电荷在x=0处,负电荷在x>0的某处
C [由题图图象的斜率表示电场强度可知,x=x1处电场强度不为0,x=x2处电场强度为0,选项A、B错误;在两点电荷连线上出现电场强度为零的点有两种情况,一是同种电荷之间某点,该点两侧电势变化形状基本相同,二是异种电荷连线之外;x=0处向右电势逐渐降低,说明电场强度方向向右,x=0处为正电荷,负电荷应该在x<0某处,且负电荷电荷量较大,所以q1、q2为不等量异种点电荷,选项C正确,D错误。
]
*9、如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,到达B板的速度为v,保持两极板间电压不变,则( )
A.当减小两极板间的距离时,速度v增大
B.当减小两极板间的距离时,速度v减小
C.当减小两极板间的距离时,速度v不变
D.当减小两极板间的距离时,电子在两极间运动的时间变长
[答案] C
*10、如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B,A带电+Q,B带电-9Q。
现引入第三个点电荷C,恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态,则C的带电性质及位置应为( )
A.正,B的右边0.4m处B.正,B的左边0.2m处
C.负,A的左边0.2m处D.负,A的右边0.2m处
【答案】C [要使三个电荷均处于平衡状态,必须满足“两同夹异”“两大夹小”“近小远大”的原则,所以点电荷C应在A左侧,带负电。
设C带电荷量为q,A、C间的距离为x,A、B间距离用r表示,由于处于平衡状态,所以k
=
,解得x=0.2m,选项C正确。
]
*11、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
【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.
二、非选择题
1、如图所示,水平面AB光滑,粗糙半圆轨道BC竖直放置.圆弧半径为R,AB长度为4R.在AB上方、直径BC左侧存在水平向右、场强大小为E的匀强电场.一带电量为+q、质量为m的小球自A点由静止释放,经过B点后,沿半圆轨道运动到C点.在C点,小球对轨道的压力大小为mg,已知E=
,水平面和半圆轨道均绝缘.求:
(1)小球运动到B点时的速度大小;
(2)小球运动到C点时的速度大小;
(3)小球从B点运动到C点过程中克服阻力做的功.
【答案】
(1)
(2)
(3)mgR
解析:
(1)小球运动到B点的过程中,电场力做功.
根据动能定理,qE·4R=
mv
-0.
其中E=
.
联立解得,vB=
.
(2)小球运动到C点时,根据牛顿第二定律,
2mg=m
.
解得,vC=
.
(3)小球从B运动到C点的过程,根据动能定理,
-Wf-2mgR=
mvC2-
mvB2
解得,Wf=mgR.
2、(2019·重庆九校联盟联考)
在如图所示的平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限区域内有沿y轴正方向(竖直向上)的匀强电场,电场强度大小E0=50N/C;第Ⅳ象限区域内有一宽度d=0.2m、方向沿x轴正方向(水平向右)的匀强电场。
质量m=0.1kg、带电荷量q=+1×10-2C的小球从y轴上P点以一定的初速度垂直y轴方向进入第Ⅰ象限后,从x轴上的A点进入第Ⅳ象限,并恰好沿直线通过该区域后从B点离开,已知P、A的坐标分别为(0,0.4m),(0.4m,0),取重力加速度g=10m/s2。
求:
(1)初速度v0的大小;
(2)A、B两点间的电势差UAB;
(3)小球经过B点时的速度大小。
[解析]
(1)小球进入竖直方向的匀强电场后做类平抛运动,小球带正电,受到的电场力方向竖直向上,根据牛顿第二定律,加速度a=
,解得a=5m/s2,
根据平抛运动规律,小球沿水平方向做匀速运动,有xA=v0t,
竖直方向有yP=
at2,
联立得v0=xA
,
代入数据,解得v0=1m/s。
(2)设水平电场的电场强度大小为E,因未进入水平电场前,带电小球做类平抛运动,所以进入电场时竖直方向的速度vy=
,
因为小球在水平电场区域恰好做直线运动,所以合外力的方向与速度方向在一条直线上,即速度方向与合外力的方向相同,有
=
,
解得E=50N/C,
设小球在水平电场中运动的水平距离为l,
=
,
根据电势差与电场强度的关系有UAB=El,
解得UAB=5V。
(3)设小球在B点的速度大小为v,对小球运动的全过程,由动能定理,有
mv2-
mv
=mg(yP+d)+qUAB-qE0yP,
解得v=
m/s。
[答案]
(1)1m/s
(2)5V (3)
m/s
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