高三物理（第02期）好題速遞分項解析匯編 專題07 電場（含解析）

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專題07 電場 一、選擇題 1.【湖南省長沙市長郡中學2017屆高三上學期第二次周測】在真空中某點電荷Q的電場中，將帶電荷量為q的負試探電荷分別置于a（0,0，r）、b兩點時，試探電荷所受電場力的方向如圖所示，分別在yOz和xOy平面內(nèi)，與z軸負方向成60角，與x軸負方向成60角，已知試探電荷在a點受到的電場力大小為，靜電力常量為k，則以下判斷正確的是 A、 B、a、b、O三點電勢關系為 C、點電荷Q帶正電，且大小為 D、在平面xOz上移動該試探電荷，電場力不做功 【答案】AC 【解析】 考點：電場強度、電勢、電場力的功。 【名師點睛】解答本題要掌握點電荷形成電場的場強和電勢特點，明確場源電荷的電性及電場線和等勢面，再結合庫侖定律和電場力做功特點進行判斷。 2.【湖南省長沙市長郡中學2017屆高三上學期第二次周測】如圖所示，為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地，M和N為兩水平放置的平行金屬板，當金屬板帶上一定電荷以后，兩板間的一帶電小球P處于靜止狀態(tài)。已知M板與b板用導線相連，N板接地，在以下方法中，能使P向上運動的是 A、縮小ab間的距離 B、增大MN間的距離 C、取出ab兩極板間的電介質(zhì) D、換一塊形狀大小相同，介電常數(shù)更大的電介質(zhì) 【答案】C 【解析】 考點：電容器的動態(tài)分析、共點力平衡的條件及其應用。 【名師點睛】在分析電容器動態(tài)變化時，需要根據(jù) 判斷電容器的電容變化情況，然后結合 ， 等公式分析，需要注意的是，如果電容器和電源相連則電容器兩極板間的電壓恒定，如果電容器充電后與電源斷開，則電容器兩極板上的電荷量恒定不變。 3.【湖北省孝感高級中學2017屆高三9月調(diào)考】在直角坐標系O- xyz中有一四面體O -ABC，其頂點坐標如圖所示。在原點O固定一個電荷量為-Q的點電荷，下列說法正確的是 A．A,B,C三點的電場強度相同 B．平面ABC構成一個等勢面 C．若在A、B、C三點放置三個點電荷，-Q所受電場力的合力一定不可能為零 D．若將試探電荷+q自A點沿- x軸方向移動到O點的過程中，其電勢能增大 【答案】C 【解析】 考點：電場強度、電勢、電勢能 【名師點睛】本題要掌握點電荷電場線和等勢面的分布情況，要有一定的空間想象能力，要能根據(jù)電場力方向與位移方向的關系判斷電場力做功的正負。 4.【黑龍江省大慶中學2016屆高三上學期期末考試】）如圖所示，兩面積較大、正對著的平行極板A、B水平放置，極板上帶有等量異種電荷。其中A板用絕緣線懸掛，B板固定且接地，P點為兩板的中間位置。下列結論正確的是 A．若在兩板間加上某種絕緣介質(zhì)，A、B兩板所帶電荷量會增大 B．A、B兩板電荷分別在P點產(chǎn)生電場的場強大小相等，方向相同 C．若將A板豎直向上平移一小段距離，兩板間的電場強度將增大 D．若將A板豎直向下平移一小段距離，原P點位置的電勢將減小 【答案】B 【解析】 考點：電容器；電場強度；電勢 【名師點睛】本題考查電容器的動態(tài)分析問題，關鍵要正確應用電容器的決定式及定義式；并注意電勢與場強的關系的應用。 5.【黑龍江省大慶中學2016屆高三上學期期末考試】）如圖所示，在一勻強電場區(qū)域中，A、B、C、D四點恰好位于一平行四邊形的四個頂點上，BD是對角線，∠A小于90，則下列說法正確的是( ) A．如果D、B兩點電勢相等，則A、C兩點電勢一定相等 B．如果A、D兩點電勢相等，則B、C兩點電勢一定相等 C．如果UAD=UDC，則D、B兩點電勢一定相等 D．如果A、B、D三點的電勢均為零，則C點電勢一定為零 【答案】BCD 【解析】 試題分析：如果B、D兩點電勢相等，則BD連線就是等勢線，如果電場方向與四邊形平面平行，由于電場線垂直于等勢面，因此A、C兩點不可能等勢，A項錯誤；如果A、D兩點電勢相等，則AD就是等勢線，由于勻強電場中等勢線互相平行，因此BC也是等勢線，B項正確；如果UAD=UDC，則AC連線的中點與D等勢，即BD是等勢線，因此C項正確；如果A、B、D三點的電勢均為零，則平行四邊形所在的平面為等勢面，因此C點的電勢一定為零，D項正確．故選BCD. 考點：電勢及電勢差 【名師點睛】本題主要考查了等勢面與電場線的關系，電場中兩點電勢相同，兩點為電勢點，且電場線與等勢面垂直。 6.【河南省洛陽市第一高級中學2017屆高三上學期第一次月考】）如圖甲所示，Q1、Q2為兩個固定的點電荷，其中Q1帶負電，a、b、c三點在它們連線的延長線上．現(xiàn)有一帶負電的粒子以一定的初速度沿直線從a點開始向遠處運動經(jīng)過b、c兩點（粒子只受電場力作用），粒子經(jīng)過a、b、c三點時的速度分別為va、vb、vc，其速度-時間圖象如圖乙所示．以下說法中正確的是（ ） A．Q2一定帶正電 B．Q2的電量一定小于的電量 C．b點的電場強度最大 D．粒子由a點運動到c點運動過程中，粒子的電勢能先增大后減小 【答案】ABD 【解析】 考點：考查了點電荷電場，電勢能， 【名師點睛】速度時間圖線上每一點的切線斜率表示瞬時加速度，可見a到b做加速度減小的減速運動，到b點加速度為0．從而知道b點的電場力及電場強度．通過B點的場強可以分析出兩個點電荷電量的大小．通過能量守恒判斷電勢能的變化． 7.【湖南省長沙市長郡中學2017屆高三上學期第二次周測】）如圖所示，為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地，M和N為兩水平放置的平行金屬板，當金屬板帶上一定電荷以后，兩板間的一帶電小球P處于靜止狀態(tài)。已知M板與b板用導線相連，N板接地，在以下方法中，能使P向上運動的是 A、縮小ab間的距離 B、增大MN間的距離 C、取出ab兩極板間的電介質(zhì) D、換一塊形狀大小相同，介電常數(shù)更大的電介質(zhì) 【答案】C 【解析】 考點：考查了電容器動態(tài)分析 【名師點睛】在分析電容器動態(tài)變化時，需要根據(jù)判斷電容器的電容變化情況，然后結合，等公式分析，需要注意的是，如果電容器和電源相連則電容器兩極板間的電壓恒定，如果電容器充電后與電源斷開，則電容器兩極板上的電荷量恒定不變 8.【湖南省長沙市長郡中學2017屆高三上學期第二次周測】）在真空中某點電荷Q的電場中，將帶電荷量為q的負試探電荷分別置于a（0,0，r）、b兩點時，試探電荷所受電場力的方向如圖所示，分別在yOz和xOy平面內(nèi)，與z軸負方向成60角，與x軸負方向成60角，已知試探電荷在a點受到的電場力大小為，靜電力常量為k，則以下判斷正確的是 A、 B、a、b、O三點電勢關系為 C、點電荷Q帶正電，且大小為為 D、在平面xOz上移動該試探電荷，電場力不做功 【答案】AC 【解析】 考點：考查了帶電粒子在電場中的運動 【名師點睛】本題的關鍵是根據(jù)兩力與坐標軸的的夾角結合對稱性得出，然后根據(jù)點電荷電場規(guī)律分析解題 .9【河北省定州中學2017屆高三上學期第一次月考】如圖甲所示，Q1、Q2為兩個固定的點電荷，其中Q1帶負電，a、b、c三點在它們連線的延長線上．現(xiàn)有一帶負電的粒子以一定的初速度沿直線從a點開始向遠處運動經(jīng)過b、c兩點（粒子只受電場力作用），粒子經(jīng)過a、b、c三點時的速度分別為va、vb、vc，其速度-時間圖象如圖乙所示．以下說法中正確的是（ ） A．Q2一定帶正電 B．Q2的電量一定小于的電量 C．b點的電場強度最大 D．粒子由a點運動到c點運動過程中，粒子的電勢能先增大后減小 【答案】ABD 【解析】 考點：v-t圖像；電場強度 【名師點睛】解決本題的關鍵要從v-t圖像中獲取信息，根據(jù)圖象b點的加速度為0則場強為零，根據(jù)這一突破口，從而判斷Q2的電性及Q1和Q2的電量大小。 10．【河北省定州中學2017屆高三上學期第一次月考】如圖3所示，虛線a、b、c代表電場中的三條電場線，實線為一帶負電的粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡，P、R、Q是這條軌跡上的三點，由此可知 （ ） A．帶電粒子在R點時的速度大小大于在Q點時的速度大小 B．帶電粒子在P點時的電勢能比在Q點時的電勢能大 C．帶電粒子在R點時的動能與電勢能之和比在Q點時的小，比在P點時的大 D．帶電粒子在R點時的加速度大小小于在Q點時的加速度大小 【答案】A 【解析】 考點：帶電粒子在電場中的運動 【名師點睛】該類題目中，首先根據(jù)軌跡彎曲的方向判斷出粒子受力的方向是解題的關鍵．根據(jù)電場線與等勢面垂直，作出電場線，得到一些特殊點（電場線與等勢面交點以及已知點）的電場力方向，同時結合能量的觀點分析是解決這類問題常用方法。 11．【河北省定州中學2017屆高三上學期第一次月考】如圖所示，A、B、C、D、E、F為勻強電場中一個邊長為1m的正六邊形的六個頂點，A、B、C三點電勢分別為10V、20V、30V，則下列說法正確的是（ ） A．B、E一定處在同一等勢面上 B．勻強電場的場強大小為10V/m C．正點電荷從E點移到F點，則電場力做負功 D．電子從F點移到D點，電荷的電勢能減少20eV 【答案】AD 【解析】 試題分析：連接AC、DF，AC中點電勢為20V，與B電勢相等，則EB連線必為一條等勢線，B、E一定處在同一等勢面上．故A正確；BA間的電勢差為UBA=10V，又UBA=EdABcos30，得場強．故B錯誤；由上得知，E的電勢為20V，F(xiàn)點與A點的電勢相等為10V，則正電荷從E點移到F點，電場力做正功，故C錯誤；由以上得，F(xiàn)點與A點電勢相等，故電子從F點移到C點與從A點移到C點電場力做功相同，電荷的電勢能減少量為20eV，故D正確；故選AD。 考點：電場強度；等勢面 【名師點睛】解答此題的關鍵是找等勢點，作出電場線，這是解決這類問題常用方法．同時還要充分利用正六邊形的對稱性分析勻強電場中各點電勢的關系。 12.【河北省定州中學2017屆高三上學期第一次月考】圖為靜電除塵器除塵機原理示意圖；塵埃在電場中通過某種機制帶電，在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達到除塵目的，下列表述正確的是（ ） A．到達集塵極的塵埃帶正電荷 B．電場方向由集塵極指向放電極 C．帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同 D．同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大 【答案】BD 【解析】 考點：靜電的利用 【名師點睛】本題考查運用分析實際問題工作原理的能力，解題時，抓住塵埃的運動方向是突破口，要求同學們熟練掌握靜電的防止與應用的具體實例。 13．【河北省定州中學2017屆高三上學期第一次月考】如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點是P，直徑MN水平，a、b是兩個完全相同的帶正電小球（視為點電荷），b固定在M點，a從N點靜止釋放，沿半圓槽運動經(jīng)過P點到達某點Q（圖中未畫出）時速度為零。則小球a（ ） A．從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小 B．從N到P的過程中，速率先增大后減小 C．從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量 D．從N到Q的過程中，電勢能一直增加 【答案】BD 【解析】 考點：動能定理；電勢能 【名師點睛】本題考查功能關系，要注意明確電場力和重力具有相同的性質(zhì)，即重力做功量度重力勢能的改變量；而電場力做功量度電勢能的改變量。 14.【江蘇省揚州市2015-2016學年度高三第四次模擬測試】如圖所示， A、B、C為直角三角形的三個頂點，∠A=30，D為AB的中點，負點電荷Q位于D點．A、B、C三點的電勢分別用、、表示，下列說法正確的是 A．大于 B．A、B兩點電場強度相同 C．負檢驗電荷在BC連線上各點具有的電勢能都相等 D．將正檢驗電荷沿AC從A點移到C點，電場力先做正功后做負功 【答案】D 【解析】 考點：考查了點電荷電場分布規(guī)律 【名師點睛】本題關鍵是明確點電荷的電場的電場線和等勢面的分布規(guī)律，知道沿著電場線電勢逐漸降低 15.【河北省滄州市第一中學2017屆高三上學期第一次月考】所示，虛線是某靜電場的一簇等勢線，邊上標有電勢的值；一帶電粒子只在電場力的作用下恰能沿圖中的實線從A經(jīng)過B運動到C，下列說法正確的是（ ） A．粒子一定帶負電 B．A處場強大于C處場強 C．粒子在A處的電勢能大于在C處的電勢能 D．粒子從A到B的電場力所做的功大于從B到C電場力做的功 【答案】B 【解析】 試題分析：由等勢線分布可知，電場線由右向左，根據(jù)粒子的運動軌跡可知，粒子所受的電場力向左，故粒子帶正電，選項A錯誤；A處的等勢線較密集，則電場線較密集，則A處的場強較大，選項B正確；A處電勢較C處低，故正電荷在A處的電勢能較小，選項C錯誤；從A到B的電勢差等于從B到C的電勢差，故粒子從A到B的電場力所做的功等于從B到C電場力做的功，選項D錯誤；故選B． 考點：帶電粒子在電場中的運動 【名師點睛】此題考查了帶電粒子在電場中的運動問題；要知道等勢線密集的地方電場線密集且場強大；正電荷在高電勢點的電勢能較大；粒子所受的電場力方向指向軌跡的凹向． 16.【河北省滄州市第一中學2017屆高三上學期第一次月考】兩個相同的負電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖所示，c是兩負電荷連線的中點． d點在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則（　　） A．a(chǎn)點的電場強度比b點的大 B．a(chǎn)點的電勢比b點的高 C．c點的電場強度比d點的大 D．c點的電勢比d點的低 【答案】ACD 【解析】 考點：電場強度；電勢及電勢差；電場線 【名師點睛】本題要掌握電場線的物理意義：電場線的疏密表示場強的大小，順著電場線電勢逐漸降低，知道等量異種電荷連線的垂直平分線是一個等勢面。 17.【江蘇省溧水高級中學2017屆高三暑期考試物理試題】如圖所示，實線表示一簇關于x軸對稱的等勢面，在軸上有A、B兩點，則 A．A點場強小于B點場強 B．A點場強方向指向x軸負方向 C．A點場強大于B點場強 D．A點電勢高于B點電勢 【答案】AD 【解析】 試題分析：等差等勢面的疏密程度表示電場強度的大小，由于0.4V與0.1V兩個等勢面間電勢差大于0.6V與0.4V兩個等勢面間電勢差，，B點電場強度較大，故A正確，C錯誤；電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故A點場強方向指向x軸正方向，故B錯誤；電場線與等勢面垂直，并且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面，故電場線沿著x軸正方向；沿著電場線電勢逐漸降低，故A點電勢高于B點電勢；故D正確；故選AD。 考點：電場線；電場強度；電勢 18.【福建省泉州市2016屆高三第二次（5月）質(zhì)量檢查】如圖，虛線a、b、c為電場中三個等勢面，相鄰等勢面之間的電勢差相等，實線為一帶正電粒子僅在電場力作用下通過該區(qū)域的運動軌跡，P、Q為軌跡上的兩點，則 A.三個等勢面中，a等勢面電勢最低 B.粒子在P點時的電勢能比在Q點的小 C.粒子在P點時的動能比在Q點的小 D.粒子在P點時的加速度比在Q點的小 【答案】C 【解析】 定律，知粒子在P點時的加速度比在Q點的大，故D錯誤．故選C. 考點：帶電粒子在電場中的運動 【名師點睛】解決這類帶電粒子在電場中運動的思路是：根據(jù)運動軌跡判斷出所受電場力方向，然后進一步判斷電勢、電場強度、電勢能、動能等物理量的變化。 19.【福建省泉州市2016屆高三第二次（5月）質(zhì)量檢查】如圖，光滑絕緣水平面上兩個相同的帶電小圓環(huán)A、B，電荷量均為q，質(zhì)量均為m，用一根光滑絕緣輕繩穿過兩個圓環(huán)，并系于結點O。在O處施加一水平恒力F使A、B一起加速運動，輕繩恰好構成一個邊長為l的等邊三角形，則 A.小環(huán)A的加速度大小為 B.小環(huán)A的加速度大小為 C.恒力F的大小為 D.恒力F的大小為 【答案】B 【解析】 考點：牛頓定律的應用；庫侖定律 【名師點睛】此題考查了牛頓定律及庫侖定律的應用；關鍵是分析物體的受力情況，對整體及個體分別用正交分解法列出牛頓方程即可求解. 二、非選擇題 1.【河北省定州中學2017屆高三上學期周練】如圖所示，一質(zhì)量為m＝1.010-2 kg、帶電荷量為q＝1.010-6 C 的小球，用絕緣細線懸掛在水平向右的勻強電場中，假設電場足夠大，靜止時懸線向左與豎直方向成60角。小球在運動過程中電荷保持不變，重力加速度取g＝10 m/s2。 (1)判斷小球帶何種電荷； (2)求電場強度E的大?。? (3)若在某時刻將細線突然剪斷，求小球運動的加速度a。 【答案】（1）負電；（2）105 N/C；（3）20 m/s2；速度方向為與豎直方向夾角為60斜向左下。 【解析】 試題分析：（1）小球帶負電； 考點：牛頓第二定律；電場強度 【名師點睛】對于涉及物體運動的問題，兩大分析：受力情況分析和運動情況分析是基礎，尤其是 “剪斷細線”這類問題，要分析初速度與合外力的方向，要培養(yǎng)這方面的基本功。 2.【河北省滄州市第一中學2017屆高三上學期第一次月考】如圖所示，平行金屬板M、N水平放置，板右側有一豎直熒光屏，板長、板間距及豎直屏到板右端的距離均為l，M板左下方緊貼M板有一粒子源，以初速度v0水平向右持續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子．已知板間電壓UMN隨時間變化的關系如圖所示，其中．忽略離子間相互作用和它們的重力，忽略兩板間電場對板右側的影響，熒光屏足夠大． （1）計算說明，t=0時刻射入板間的粒子打在屏上或N板上的位置； （2）求熒光屏上發(fā)光的長度． 【答案】（1）粒子打在下極板上距左端處；（2）5l 【解析】 試題分析：（1）t=0時刻射入的粒子在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動，運動到下極板的時間t，， 解得： 粒子在水平方向的位移：，粒子打在下極板上距左端處； 在時刻進入極板的粒子在極板間做勻速直線運動，離開極板后沿水平方向做勻速直線運動，粒子垂直打在熒光屏上，這是粒子打在熒光屏的最上端位置，則熒光屏的發(fā)光長度：d=y=5l； 考點：帶電粒子在電場中的運動 【名師點睛】本題考查了粒子在電場中的運動，分析清楚粒子運動過程是解題的關鍵，分析清楚不同時刻進入極板的粒子運動過程，然后應用勻速運動規(guī)律與勻變速直線運動規(guī)律及牛頓第二定律可以解題。 3.【湖北省恩施市第一中學2017屆高三上學期開學考試】（本題14分）在真空中水平放置平行板電容器，兩極板間有一個帶電油滴，電容器兩板間距為d，當平行板電容器的電壓為U0時，油滴保持靜止狀態(tài)，如圖所示．當給電容器突然充電使其電壓增加ΔU1時，油滴開始向上運動；經(jīng)時間Δt后，電容器突然放電使其電壓減少ΔU2，又經(jīng)過時間Δt，油滴恰好回到原來位置．假設油滴在運動過程中沒有失去電荷，充電和放電的過程均很短暫，這段時間內(nèi)油滴的位移可忽略不計．重力加速度為g.求： (1)帶電油滴所帶電荷量與質(zhì)量之比； (2)第一個Δt與第二個Δt時間內(nèi)油滴運動的加速度大小之比； (3)ΔU1與ΔU2之比． 【答案】（1）（2）1∶3；（3） 【解析】 試題分析：（1）油滴靜止時，由平衡條件得，則 （3）油滴向上加速運動時： 即 油滴向上減速運動時 即 則 解得： 考點：帶電粒子在電場中的運動 4.【北京市昌平區(qū)2016屆高三第二次（5月）統(tǒng)一練習理科綜合】（20分）如圖13（甲）的演示實驗，在上下面都是金屬板的玻璃盒內(nèi)，放了許多用錫箔紙揉成的小球，當上下板間加上電壓后，小球就上下不停地跳動?，F(xiàn)取以下簡化模型進行定量研究：如圖13（乙）所示，電容為C的平行板電容器的極板A和B水平放置，相距為d，與電動勢為E、內(nèi)阻可不計的電源相連。設兩板之間只有一個質(zhì)量為m的導電小球，小球可視為質(zhì)點。假設小球與極板發(fā)生碰撞后，小球的速度立即變?yōu)榱?，帶電情況也立即改變，小球所帶電荷符號與該極板相同，電量為極板電量的k倍（k<<1）。不計帶電小球對極板間勻強電場的影響。重力加速度為g。 （1）欲使小球能夠不斷地在兩板間上下往返運動，電動勢E至少應大于多少？ （2）設上述條件已滿足在較長的時間間隔T內(nèi)小球做了很多次往返運動。求： ①在T時間內(nèi)小球往返運動的次數(shù)； ②在T時間內(nèi)電源輸出的平均功率。 【答案】（1）（2）①② 【解析】 試題分析：（1）用Q表示極板電荷量的大小，q表示碰后小球電荷量的大小。要使小球能不停地往返運動，小球所受的向上的電場力至少應大于重力。 q=kQ Q=CE 解得： （2）①當小球帶負電時，小球所受電場力與重力方向相反，向上做加速運動。以a1表示其加速度，t1表示從B板到A板所用的時間，則有 ②小球往返一次通過電源的電量為2q，在T時間內(nèi)通過電源的總電量Q＇=2qN 電路中的平均電流 電源的輸出功率P=EI 解得： 考點：牛頓第二定律；功率 5.【北京市昌平區(qū)2016屆高三第二次（5月）統(tǒng)一練習理科綜合】（18分）（1）場是物理學中的重要概念，除了電場和磁場，還有引力場。物體之間的萬有引力就是通過引力場發(fā)生作用的，地球附近的引力場叫重力場。仿照電場強度的定義，請你定義重力場強度的大小和方向。 （2）電場強度和電勢都是描述電場的物理量，請你在勻強電場中推導電場強度與電勢差的關系式。 （3）如圖12所示，有一水平向右的勻強電場，一帶正電的小球在電場中以速度v0豎直向上拋出，小球始終在電場中運動。已知小球質(zhì)量為m，重力加速度為g，其所受電場力為重力的。求小球在運動過程中的最小速度的大小和方向。（已知：sin37=0.6，cos37=0.8） v0 圖12 【答案】（1）， 方向與重力G的方向相同（或豎直向下）（2）（3）0.6v0，速度v的方向斜向上且與水平方向成37角。 【解析】 試題分析：（1）， 方向與重力G的方向相同（或豎直向下） （3）當小球的速度方向與合力方向垂直時，小球的速度最小。 解得： 所以：， 速度v的方向斜向上且與水平方向成37角 考點：電場力及電場力的功；牛頓定律