高考物理一轮复习专题静电场电场强度测含解析780.pdf

第-1-页 专题 27 静电场 电场强度测【总分值：110 分 时间：90 分钟】一、选择题(本大题共 12 小题，每题 5 分，共 60 分。在每题给出的四个选项中18 题只有一项符合题目要求；912 题有多项符合题目要求。全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。)1用比值法定义物理量是物理学中一种很重要的思想方法，以下物理量的表达式不是由比值法定义的是：A加速度 B电阻 C电容 D电场强度【答案】A【名师点睛】关键是理解比值法定义：所谓比值定义法，就是用两个根本的物理量的“比来定义一个新的物理量的方法比值法定义的根本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。2两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示，一个电荷量为 2C，质量为 1 kg 的小物块从C点静止释放，其运动的v-t图象如图乙所示，其中B点处为整条图线切线斜率最大的位置图中标出了该切线 那么以下说法正确的选项是：AB点为中垂线上电场强度最大的点，场强E=1 V/m B由C到A的过程中物块的电势能先减小后变大 第-2-页 C由C点到A点电势逐渐升高 DA、B两点间的电势差ABU=5V【答案】A【解析】在速度时间图像中，斜率表示加速度，可知 B 点的加速度为：，得：E=1 V/m，A 对；由 C 到 A 的过程中物块的动能一直增加，电势能一直减小，正电荷在电势高的地方电势能大，B、C 错；由动能定理知：v-mvvmUqABAB5212122，知 D 错。【名师点睛】几种典型电场的电场线 3如下图，一圆环上均匀分布着正电荷，x轴垂直于环面且过圆心O，以下关于x轴上的电场强度与电势的说法中正确的选项是：AO点的电场强度为零，电势最低 BO点的电场强度为零，电势最高 C从O点沿x轴正方向，电场强度减小，电势升高 D从O点沿x轴正方向，电场强度增大，电势降低【答案】B【名师点睛】圆环上均匀分布着正电荷，根据电场的叠加与对称性，分析O点的场强根据电场的叠加原理分析x轴上电场强度的方向，即可判断第-3-页 电势的上下；解决此题的关键有两点：一是掌握电场的叠加原理，并能灵活运用；二是运用极限法场强的变化。4某同学研究带电粒子在匀强电场中的运动，得到电子由a点运动到b点的运动轨迹如下图，图中的平行实线可能是电场线，也可能是等势面，以下说法中正确的选项是：A不管图中实线是电场线还是等势面，a点的电势都比b点低 B不管图中实线是电场线还是等势面，a点的电场都比b点的大 C如果图中实线是电场线，电子在 a 点的动能较小 D如果图中实线是等势面，电子在 a 点的动能较小【答案】C【名师点睛】由电子的轨迹弯曲方向判断电子所受的电场力方向，确定电场线的方向，判断电势上下匀强电场中场强处处大小相等根据电场力方向及电子速度方向的夹角，判断电场力对电子做正功还是负功，确定电子在a点及b点动能的大小。5如下图的+Q 与-Q 是两个等量异种点电荷，以点电荷+Q 为圆心作圆，A、B 为圆上两点，MN 是两电荷连线的中垂线，及两电荷连线交点为 O，以下说法正确的选项是：AA 点的电场强度大于 B 点的电场强度 第-4-页 B电子在 A 点的电势能小于在 B 点的电势能 C把质子从 A 点移动到 B 点，静电力对质子做功为零 D把质子从 A 点移动到 MN 上任何一点，质子电势能都增加【答案】B【名师点睛】电场线越密的地方场强越大，电磁线越稀疏的地方场强越小，电场线及等势面相互垂直，电场线从高等势面指向低等势面，电场力做功等于电势能的变化量，根据电场线分布分析答题 6一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C运动到D点，其“速度时间图象如下图。分析图象后，以下说法正确的选项是：AA处的电场强度大于C处的电场强度 BB、D两点的电场强度与电势一定都为零 C粒子在A处的电势能大于在C处的电势能 DA、C两点的电势差大于B、D两点间的电势差【答案】A 第-5-页【解析】因为 v-t 线的斜率等于物体的加速度，故在 A 处的加速度大于 C 处的加速度，A处的电场强度大于C处的电场强度，选项 A 正确；B、D两点切线的斜率为零，故两点的加速度为零，场强为零，但是电势不一定都为零，选项 B 错误；粒子在A处的速度大于C 处的速度，那么在A处的动能大于 C 处的动能，在 A 处的电势能小于在C处的电势能，选项 C 错误；根据动能定理可知：;，由图线可知222211112222DBACmvmvmvmv，那么A、C两点的电势差小于B、D两点间的电势差，选项 D 错误；应选 A【名师点睛】此题是对 v-t 图线及动能定理的考察；关键是理解速度时间图线的物理意义，图线的斜率等于物体的加速度；电场力做正功，动能增加，电势能减小；克制电场力做功，动能减小，电势能增加，且电场力做功等于动能的变化量 7如下图，一个光滑绝缘细椭圆环固定放置在水平面上，其长轴AC的延长线两侧固定有两个等量异号点电荷，电量绝对值为Q，两者连线的中点O恰为椭圆的中心，BD为椭圆的短轴。一带电量为q的小球套在环上qQ，以速度vA从A点沿椭圆环顺时针运动，到达 C点时速度为vC，且vCvA。那么以下说法正确的选项是：A小球带正电 B 小球在 A 点受到的电场力小于在 B 点受到的电场力 C小球在 B 点与 D 点动能一样 D小球在 C 点电势能最小 【答案】C 第-6-页【名师点睛】此题考察等量异种电荷的电场分布特点；注意电荷在电场中只受电场力作用时，电场力做正功时，动能变大，电势能减小，且正电荷在高电势点的电势能较大，负电荷正好相反；此题是根底题，意在考察学生根本概念的掌握 8如下图，M、N两点分别放置两个等量异种电荷，A是它们连线的中点，B为连线上靠近N的一点，C为连线中垂线上处于A点上方的一点。在A、B、C三点中：A场强最小的点是A点，电势最高的点是B点 B场强最小的点是A点，电势最高的点是C点 C场强最小的点是C点，电势最高的点是B点 D场强最小的点是C点，电势最高的点是A点【答案】C【名师点睛】解决此题的关键是熟悉等量异种电荷周围电场线的分布以及知道等量异种电荷间连线的垂直平分线是等势线。9 如下图，某无限长粗糙绝缘直杆及等量异种电荷连线的中垂线重合，杆竖直放置。杆上有 A、B、O 三点，其中 O 为等量异种电荷连线的中点，AO=BO。现有一带电小圆环从杆上 A 点以初速度 v0向 B 点滑动，滑到 B 点时速度恰好为 0。那么关于小圆环的运动，以下说法正第-7-页 确的选项是：A运动的加速度先变大再变小 B电场力先做正功后做负功 C运动到 O 点的动能为初动能的一半 D运动到 O 点的速度小于 v0/2【答案】AC【解析】等量异号电荷的连线的中垂线上，从A到B电场强度先增大后减小，O点的电场强度最大，所以小圆环受到的电场力先增大后减小，小圆环受到的摩擦力：NfFqE，所以小圆环受到的摩擦力先增大后减小，它的加速度：ammgf，那么a先增大后减小，故 A 正确；一对等量异号电荷的连线的中垂线是等势面，故小圆环从A到B过程电场力不做功，故 B 错误；设AB之间的距离为2L，摩擦力做功为2fW，小圆环从A到B的过程中，电场力不做功，重力与摩擦力做功，根据动能定理得：AO过程：2201122fOmgLWmmvv AB过程：2020122fmgLWmv 联立以上两个公式解得：22011 122 2Ommvv，即运动到O点的动能为初动能的一半，运动到O点的速度大于0 2v,故 C 正确，D 错误【名师点睛】此题关键是明确一对等量异号电荷的电场线分布图与等势面分布图，要做到胸中有图；同时要特别注意两个电荷的连线与中垂线上的电场情况能够熟练运用动能定理研究速度与动能。第-8-页 10如下图，在 O1、O2 连线上的某点固定一点电荷 Q，另一带负电的粒子仅在库仑力作用下以一定的初速度从 A 点运动到 B 点，图中实线 AB 为运动轨迹且关于O1O2 连线对称。以下说法中可能正确的选项是：AQ 为正电荷，速度先增加后减少，电势能先减少后增加 BQ 为正电荷，速度先减少后增加，电势能先增加后减少 CQ 为负电荷，速度先减少后增加，电势能先减少后增加 DQ 为负电荷，速度先增加后减少，电势能先增加后减少【答案】AB【名师点睛】此题是电场中轨迹问题，要明确带电粒子做曲线运动时，合力指向轨迹弯曲的内侧，明确电场力的方向，从而判断电场力做功情况。11一带正电的检验电荷，仅在电场力作用下沿x轴从x 向x 运动，其速度v随位置x变化的图像如下图，1xx与1xx 处，图像切线的斜率绝对值相等且最大，那么在x轴上：A1xx与1xx 两处，电场强度一样 B1xx与1xx 两处，电场强度最大 C0 x 处电势最低 第-9-页 D从1xx运动到x 过程中，电荷的电势能逐渐减小【答案】BD【名师点睛】根据速度的变化，判断电荷所受的电场力方向，确定电场线的方向根据速度图象的斜率决定电场强度大小，分析加速度，由牛顿第二定律分析电场强度根据电场力做功的正负，分析电势能如何变化。12无限长均匀带电直线上电荷线密度即单位长度所带的电荷量为，那么及直线相距为 d 处的电场强度为，其中 k 为静电力常量，现有两根可视为无限长均匀带电直线 MN、PQ 穿插放置，所夹锐角为60，交点为 O，两直线所带电荷的线密度一样，电性未知，如下图，在MOP 与PON 的平分线上分别存在点 A、B 且 OA=OB，以下说法正确的选项是：A假设两直线带同种电荷，那么 A、B 两点场强之比为3:1 B假设两直线带同种电荷，那么 A、B 两点场强之比为 1:1 C假设两直线带异种电荷，那么 A、B 两点场强之比为3:1 D假设两直线带异种电荷，那么 A、B 两点场强之比为 3:1【答案】BD 第-10-页【名师点睛】电场强度是矢量，相加减遵循平行四边形定那么，此题的关键是计算出两条直线在同种与异种电荷两种情况下在 AB 两点的电场强度大小，然后根据平行四边形定那么计算，二、非选择题本大题共 4 小题，第 13、14 题每题 10 分；第 15、16 题每题 15 分；共 50 分 13 10 分在场强为 E 的匀强电场中，放一个电量为 Q 的点电荷，并以它为圆心在平行于电场线的平面内做一个圆。过圆心的电场线与圆交于 A、B 两点，A、B 的垂直平分线交圆于 C、D，如右图所示。A 点的电场强度是零。电荷带电，圆的半径 R，B 点的合场强大小是，C 点的合场强大小是。【答案】负、2E【解析】根据题意可知，A点的电场强度为零，那么点电荷产生的场强在A点的方向向左，大小等于E；点电荷的带负电；由点电荷的电场强度的定义式；解得：；因此 ABCD 四个点的场强实际上是匀强电场及点电荷的会聚状的电场的叠加，对于B点两个电场在此处叠加，第-11-页 它们的场强大小相等，方向一样，故B的合电场强度大小为2E，对于C点两个电场在此处叠加，它们的场强大小相等，方向相互垂直，故C的合电场强度大小为222EcEEE。【名师点睛】该题考察常见电场及电场的叠加，只要对该局部的知识有结实的记忆，就可以做出正确的判断注意 A 点的电场强度为零时此题的突破口，从而能确定点电荷的电性。14 10 分如下图，在竖直面上固定着一根光滑绝缘的圆形空心管，其圆心在 O 点，过 O 点的一条水平直径及其延长线上的 A、B 两点固定着两个电荷。其中固定于 A 点的为负电荷。所带的电荷量未知，固定于 B 点的电荷量为 Q。在它们形成的电场中，有一个可视为质点的质量为 m、带电荷量为 q 的小球正在空心管中做圆周运动，假设小球以某一速度通过最低点 C 处时，小球恰好及空心管上，下壁均无积压且无沿切线方向的加速度，A、B 间的距离为 L。ABC=ACB=30。COOB，静电力常量为 k。1小球与固定在 B 点的电荷各带什么电，并作出小球受力示意图；2求固定在 A 点的电荷所带的电荷量。【答案】1球带正电，B处电荷带正电，如下图2 2 由几何关系知ACABLL2cos303BCABLLL 12sin30cos30FF 第-12-页 即123FF 那么 所以【名师点睛】此题的突破口是“小球在 C 点处恰好及滑槽内、外壁均无挤压且无沿切线方向的加速度，分析小球的受力情况，确定出向心力，判断小球及 B 的电性 15 15 分如下图，光滑的薄平板，放置水平桌面上，平板右端及桌面相齐，在平板上距右端0.6dm处放一比荷为0.1/qC kgm的带电体B大小可忽略，A长1Lm，质量2Mkg。在桌面上方区域内有电场强度不同的匀强电场，OO左侧电场强度为10/EVm，方向水平向右；右侧电场强度为左侧的 5 倍，方向水平向左。在薄平板A的右端施加恒定的水平作用力F，同时释放带电体B，经过一段时间后，在OO处带电体B及薄平板A别离，其后带电体B到达桌边缘时动能恰好为零。g取210/m s求：1OO处到桌面右边缘的距离；2加在薄平板A上恒定水平作用力F的大小；3从B及A别离开场计时，电体 B 再一次回到别离点时运动的总时间。【答案】120.1xm；23.6FN；32.4s 第-13-页【名师点睛】解决此题的关键理清物体的运动规律，结合牛顿第二定律与运动学公式综合求解，要注意分析两个物体的位移关系。16 15 分如下图，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为037的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止，重力加速度为g，0sin0.637，0cos0.837，求：1水平向右电场的电场强度大小；2假设将电场强度改为竖直向下，大小不变，小物块的加速度是多大？3假设将电场强度改为水平向左，大小变为原来的 2 倍，小物块从高度H处从静止释放，求小物块到达地面的时间为多少。【答案】1；22120ag；3【名师点睛】此题关键是明确小物块的受力情况，结合平衡条件、牛顿第二第-14-页 定律列式分析，第三问可以结合运动的合成及分解，得到竖直分运动是自由落体运动。