高考物理新电磁学知识点之静电场单元汇编及答案解析(5).pdf

高考物理新电磁学知识点之静电场单元汇编及答案解析(5)一、选择题1如图所示，匀强电场的场强为E，M与N两点间的距离为d，MN与电场线的夹角为，则M、N两点间的电势差为（）AEd BsinEd C cosEd DtanEd2如图所示，实线表示某电场中的四个等势面，它们的电势分别为123,和4，相邻等势面间的电势差相等.一带负电的粒子(重力不计)在该电场中运动的轨迹如虚线所示，a、b、c、d 是其运动轨迹与等势面的四个交点，则可以判断（）A4等势面上各点场强处处相同B四个等势面的电势关系是1234C粒子从a运动到 d 的过程中静电力直做负功D粒子在a、b、c、d 四点的速度大小关系是abcdvvvv3如图所示的电场中，虚线a、b、c 为三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即abBCUU，一带负电的质点仅在电场力的作用下通过该区域时的运动轨迹如实线所示，P、Q 是这条轨迹上的两点，由此可知Aa、b、c 三个等势面中，a的电势最高B带电质点在P点的动能比在Q 点大C带电质点在P 点的电势能比在Q 点小D带电质点在P点时的加速度比在Q 点小4如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，断开电源后一带电小球以速度0v水平射入电场，且沿下板边缘飞出，若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度0v从原处飞入，则带电小球（）A将打在下板中央B仍沿原轨迹由下板边缘飞出C不发生偏转，沿直线运动D若上板不动，将下板下移一段距离，小球可能打在下板的中央5如图所示是示波管的原理示意图，XX 和 YY 上不加电压时，在荧光屏的正中央出现一亮斑，现将XX 和 YY 分别连接如图甲乙所示电压，从荧光屏正前方观察，你应该看到的是图中哪一个图形？ABCD6两个相同的金属小球，所带电荷量大小之比为1:9，相距为r（r 远大于金属球的直径），两球之间的库仑引力大小为F。如果把这两个小球相互接触后再使它们之间的距离变为原来的2 倍，它们之间的库仑力大小将变为（）A2536FB56FC23FD49F7如图所示，下列四个选项中的点电荷与空间中的a、b两点均关于O点对称，其中a、b两点的电势和场强都相同的是（）ABCD8如图所示，在平面直角坐标系中，有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中坐标原点O处的电势为0V，点 A 处的电势为6V，点 B 处的电势为3V，则电场强度的大小为A200V/mB2003/VmC100/VmD1003/Vm9一个简易的电磁弹射玩具如图所示，线圈、铁芯组合充当炮筒，硬币充当子弹。现将一个金属硬币放在铁芯上（金属硬币半径略大于铁芯半径），电容器刚开始时处于无电状态，先将开关拨向1，电容器充电，再将开关由1 拨向 2 瞬间，硬币将向上飞出。则下列说法正确的是（）A当开关拨向1 时，电容器上板带负电B当开关由1 拨向 2 时，线圈内磁感线方向向上C当开关由1 拨向 2 瞬间，铁芯中的磁通量减小D当开关由1 拨向 2 瞬间，硬币中会产生向上的感应磁场10如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A 与一灵敏静电计相连，极板B 接地若极板B 稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是（）A两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大B两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小C极板上的电荷量几乎不变，两极板间电压变小D极板上的电荷量几乎不变，两极板间电压变大11 如图所示，A、B、C 三个同心球面是同一个点电荷周围的三个等势面，已知这三个球面的半径之差相等A、C 两个等势面电势分別为A=6V 和 C=2V，则中间B 等势面的电势是（）A一定等于4VB一定高于4VC一定低于4VD无法确定12 如图所示，真空中有两个带等量正电荷的Q1、Q2固定在水平x 轴上的 A、B 两点。一质量为 m、电荷量为q 的带电小球恰好静止在A、B连线的中垂线上的C 点，由于某种原因，小球带电荷量突然减半。D 点是 C 点关于 AB 对称的点，则小球从C 点运动到D 点的过程中，下列说法正确的是()A小球做匀加速直线运动B小球受到的电场力可能先减小后增大C电场力先做正功后做负功D小球的机械能一直不变13a、b、c、d 是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点电场线与矩形所在的平面平行已知a 点的电势是20V，b 点的电势是24V，d 点的电势是4V，如图由此可知，c 点的电势为（）A4V B8V C12V D24V14 一端固定在天花板上的绝缘细线的另一端与一带正电的小球M 相连接，在小球M 下面的一绝缘水平面上固定了另一个带电小球N，在图中，小球M能处于静止状态的是（）ABCD15 两电荷量分别为q1 和 q2 的点电荷固定在x 轴上的 O、M 两点，两电荷连线上各点电势 随 x 变化的关系如图所示，其中C 为 ND 段电势最低的点，则下列说法正确的是()Aq1、q2 为等量异种电荷BN、C 两点间场强方向沿x 轴负方向CN、D 两点间的电场强度大小沿x 轴正方向先减小后增大D将一正点电荷从N 点移到 D 点，电势能先增大后减小16 下列说法正确的是（）A带电粒子只在电场力的作用下一定作匀变速直线运动B带电粒子在磁场中只受磁场力作用，一定作匀速圆周运动C带电粒子在重力、电场力、磁场力作用下不可能作匀速圆周运动D带电粒子在重力、电场力、磁场力作用下可以作匀速直线运动17 如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，60MOP。电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为1E；若将N点的点电荷移至P点，则O点电场强度的大小变为2E。则1E与2E之比为（）A1:2B2:1C2:3D4:318 如图所示，在边长为l 的正方形的每个顶点都放置一个点电荷，其中a和 b 电荷量为+q，c和 d 电荷量为-q则 a电荷受到的其它三个电荷的静电力的合力大小是A0B222kqlC22kqlD2232kql19 电源、开关、平行板电容器连成如图电路。闭合开关S，电源对电容器充电后，电容器带电量为Q，板间电压力为U，板间电场强度大小为E，则下列说法正确的是A若将 A 板下移少许，Q 增大；U 减小；E不变B若将 A 板下移少许，Q 不变；U 减小；E 减小C若断开开关，若将A板下移少许，Q 增大；U 不变；E 增大D若断开开关，若将A 板下移少许，Q 不变；U 减小；E 不变20 利用图示装置“探究决定电容大小的因素”。实验中静电计的指针已有一个偏角，则在此情境下（）A仅增大两板间的距离，指针偏角将增大B仅增大两板间的距离，指针偏角将减小C仅减小两板间的正对面积，指针偏角将减小D仅将一块有机玻璃插到两板间，指针偏角将不变21 如图所示，电荷q 均匀分布在半球面上，球面的半径为R，CD 为通过半球顶点C 与球心 O 的轴线 P、Q 为 CD 轴上关于 O 点对称的两点如果带电量为Q 的均匀带电球壳，其内部电场强度处处为零，电势都相等则下列判断正确的是()AP点的电势与Q 点的电势相等B带正电的微粒在O点的电势能为零C在 P 点静止释放带正电的微粒(重力不计)，微粒将做匀加速直线运动DP点的电场强度与Q 点的电场强度相等22 如图是某电场中的一条电场线，a、b 是这条线上的两点，一负电荷只受电场力作用，沿电场线从a运动到 b则在这个过程中，电荷的速度时间图线如图所示，请比较a、b两点电势的高低和场强的大小（）Aab，EaEbB，Ea=EbCEbDab，Ea=Eb23 如图所示，在水平向右的匀强电场中，一质量为m、带电荷为q 的小球，经过P点时速度大小为0v，方向水平向右;经过 Q 点时速度大小也为0v，方向竖直向下，Q 点与 P 点的水平距离与竖直距离相等，重力加速度大小为g,下列说法正确的是A小球从P点到 Q 点的运动过程中速度可能先增大后减小B小球从P 点到 Q 点运动过程中机械能保持不变C小球运动的加速度大小为gD匀強电场的电场强度大小为mgq24 如图所示，平行板a、b 组成的电容器与电池E 连接，平行板电容器P 处固定放置一带负电的点电荷，平行板b 接地。现将电容器的b 板向下稍微移动，则()A点电荷所受电场力增大B点电荷在P 处的电势能减少CP 点电势减小D电容器的带电荷量增加25如图甲，倾角为的光滑绝缘斜面，底端固定一带电量为Q 的正点电荷将一带正电小物块(可视为质点)从斜面上A 点由静止释放，小物块沿斜面向上滑动至最高点B 处，此过程中小物块的动能和重力势能随位移的变化图象如图乙(E1和 x1为已知量)已知重力加速度为 g，静电力常量为k，由图象可求出()A小物块的带电量BA、B间的电势差C小物块的质量D小物块速度最大时到斜面底端的距离【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1C 解析：C【解析】由题，A、B两点间的距离为d及AB连线与电场方向的夹角为，则这两点沿电场的方向的距离cosdd，A、B两点间的电势差cosUEdEd C 项正确故选C【点睛】解决本题的关键掌握匀强电场的场强公式，注意在公式UEd中，d 表示沿电场线方向上的距离2B 解析：B【解析】【详解】由等势面的形状可知该电场不是勺强电场，所以4等势面上各点场强并不相同，A 错误;由运动轨迹可知电场力由左向右，电场强度的方向由右向左，沿电场强度方向电势逐渐降低，所以1234，B 正确;粒子a运动到 d的过程中静电力先做负功后做正功，粒子在a、b、c、d 四点的速度大小关系是abcdvvvv，C、D 均错误.3A 解析：A【解析】【详解】A电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带负电，因此电场线指向左上方，沿电场线电势降低，故c等势线的电势最低，a点的电势最高，故A正确；BC从 P到 Q 过程中电场力做正功，电势能降低，动能增大，故P点的动能小于Q 点的动能，在P点的电势能比在Q点大，故BC错误；DP点等势面较Q 点密集，则电场线也密集，则质点通过P点时的电场力比Q 大，则其加速度比 Q 点大，故D 错误4B 解析：B【解析】【分析】【详解】ABC 将电容器上板向上移动一段距离，电容器所带的电量Q 不变，由于4=UQkQEdCdS由公式可知当d 增大时，场强E 不变，以相同的速度入射的小球仍按原来的轨迹运动，故A 错误，B 正确，C 错误；D若上板不动，将下板下移一段距离，由4=UQkQEdCdS可知，板间电场强度不变，粒子所受的电场力不变，粒子轨迹不变，小球不可能打在下板的中央，故D 错误。故选B。5D 解析：D【解析】【分析】示波管的 YY 偏转电压上加的是待显示的信号电压，XX 偏转电极通常接入锯齿形电压，即扫描电压，当信号电压与扫描电压周期相同时，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内的稳定图象。【详解】设加速电场的电压为U1，偏转电场的电压为U2，偏转电极的长度为L，板间距离为d，根据推论得知，偏转距离为214U LyU d，可见，偏转距离与偏转电压U2成正比，由几何知识得知，电子在荧光屏偏转的距离也与偏转电压成正比，则偏转电极XX 上加上随时间作线性变化的电压时，电子在荧光屏偏转的距离与时间也是线性关系，形成一条亮线，若电压是周期性变化，就可以使电子在水平方向不断扫描。在偏转电极YY 上加按正弦规律变化的电压，电子在荧光屏偏转的距离按正弦规律变化，而在偏转电极XX 上加适当频率的扫描电压，水平方向电子不断从右向左匀速扫描，在荧光屏上出现一条正弦曲线；由于X 方向的电压变化的周期为T0，而 Y 方向变化的周期为2T0，所以在2T0时间内 X 方向变化2次，Y 方向变化一次。在荧光屏上将出现由两条线组成的图象；由于开始时X 方向与 Y 方向的电压都是0，所以两条线在坐标原点交叉。故D 正确，ABC 错误，故选D。【点睛】本题关键要清楚示波管的工作原理，要用运动的合成与分解的正交分解思想进行思考，注意两极所加电势差的正负。6D 解析：D【解析】【分析】【详解】由库仑定律得229QFkr因为由题可知开始时两球之间的库仑引力大小为F，说明金属小球带异种电荷，把这两个小球相互接触后再使它们之间的距离变为原来的2倍，它们的电荷量变为，它们之间的库仑力大小将变为22216449QFkFr故 ABC 错误，D 正确。故选 D。7A 解析：A【解析】【分析】【详解】A根据等量异种电荷的电场线分布特征可知，a、b 两点的电场强度大小相等、方向相同，由于等量异种电荷的中垂线为等势线，则a、b 两点电势相等，故A 正确；B根据等量同种电荷的电场线分布特征可知，a、b 两点的电场强度大小相等、方向相反，由对称性可知，a、b 两点电势相等，故B 错误；C根据等量同种电荷的电场线分布特征可知，a、b 两点的电场强度大小相等、方向相反，由对称性可知，a、b 两点电势相等，故C 错误；D根据等量异种电荷连线上的电场强度方向沿连线由正电荷指向负电荷，根据等量异种电荷的电场线分布可知，a、b两点的电场强度相同，a 点电势高于b 点电势，故D 错误。故选 A。8A 解析：A【解析】试题分析：OA 的中点 C 的电势为 3V，将 C点与 B 点连接，如图，电场线与等势线垂直，根据几何关系得，BC=23cm，则 OB沿电场线方向上的距离d=3sin60 15cm所以电场强度23200/1.5 10UEVmd故 A 正确，BCD错误故选A考点：电场强度【名师点睛】解决本题的关键知道电场线与等势线垂直，掌握匀强电场的电场强度大小与电势差的关系，即UEd，注意 d 是沿电场线方向上的距离9D 解析：D【解析】【分析】【详解】A当开关拨向1 时，有短暂电流出现，电容器处于充电状态，由于电容器的上极板与电源正极相连，因此电容器的上板带正电，故A 错误。B当开关由1 拨向 2 时，电容器放电，电流从上向下通过线圈，根据安培定则可知，线圈中磁感线方向向下，故B 错误。C当开关由1 拨向 2 瞬间，电容器处于放电瞬间，电流增大，铁芯中的磁通量增大，故C错误。D当开关由1 拨向 2瞬间，电容器处于放电瞬间，根据楞次定律，则硬币中会产生向上的感应磁场，故D 正确。故选 D。10D 解析：D【解析】【分析】【详解】由图分析可知电容器极板上的电荷量几乎不变，将极板B稍向上移动一点，极板正对面积减小，根据公式4SCkd，电容减小，由公式QCU可判断出电容器极板间电压变大，静电计张角增大，故D 正确，ABC 错误【点睛】本题要抓住电荷量不变的条件，根据电容的定义式QCU分析电容如何变化11C 解析：C【解析】【详解】电场线与等势面互相垂直，由图看出，AB 段电场线比BC 段电场线密，AB 段场强较大，根据公式可知，A、B 间电势差大于 B、C 间电势差，即，得到，C 正确。【点睛】本题的关键是运用匀强电场中场强与电势差的公式，来定性分析电势差的大小，从而判断电势的关系12B 解析：B【解析】【分析】【详解】A小球初始时能静止，由小球水平方向合力为0 可知 A、B 两电荷电荷量必定相等，设12QQQ；小球下落过程受到重力和电场力作用，由牛顿第二定律可得22cosqQmgk mar由于r和均发生变化，故小球不做匀加速运动，故A 错误；B由等量同种电荷的分布可知，其中垂线上从无限远处到两电荷连线中点场强先变大后变小，故小球受到的电场力可能先变大后变小，B 正确；C由题意可知，小球带正电，故从C 到 D 电场力先做负功后做正功，故C 错误；D小球运动过程中电场力做功了，故小球机械能不守恒，故D 错误；故选 B。13B 解析：B【解析】试题分析：根据在匀强电场中将某一线段等分同时就将该线段两端的电势差等分将线段bd 五等分，如图所示，则Ube=15Ubd=15（24-4）=4v，故Ube=b-e=4v，故f-d=4v，故e=24-4=20vf=8v故 a=e，连接 cf，则 cfae，故 c 点的电势c=f=8v故 B 正确故选B考点：电势【名师点睛】在匀强电场中将某一线段等分同时就将该线段两端的电势差等分；在匀强电场中电场线平行且均匀分布故等势线平行且均匀分布以上两点是解决此类题目的金钥匙14B 解析：B【解析】【详解】设小球M受到的重力为G，细线的拉力为TF，静电力为F，如果小球M能处于静止状态，则 G，TF，F 三个力的合力必须为零，其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反，对题中的粒子受力分析，结合平行四边形定则，满足条件的只有选项B，故 B正确，ACD 错误；15C 解析：C【解析】【详解】A若是异种电荷，电势应该逐渐减小或逐渐增大，由图象可以看出，应该是等量的同种正电荷，故A 错误；B沿 x 正方向从 N 到 C 的过程，电势降低，N、C 两点间场强方向沿x 轴正方向故B正确；C-x图线的斜率表示电场强度，由图可得N、D 两点间的电场强度大小沿x 轴正方向先减小后增大，故C 正确；DNC电场线向右，CD电场线向左，将一正点电荷从N点移到D点，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大故D 错误；【点睛】由图象中电势的特点可以判断是同种等量正电荷由电势图线的斜率可以判断电场强度的大小沿电场线电势降低，可以判断电场强度的方向，可知电场力做功的正负，从而判断电势能的变化16D 解析：D【解析】【分析】【详解】A若带电粒子初速度与电场力不在一条直线上，只在电场力的作用下，做曲线运动，故A 错误；B带电粒子在磁场中只受磁场力作用，如果磁场力不恒定，则不一定作匀速圆周运动，故 B 错误；C带电粒子在重力、电场力、磁场力作用下时，若磁场力恒定，且重力与电场力平衡，带电粒子可能作匀速圆周运动，故 C 错误；D带电粒子在重力、电场力、磁场力作用下，若这三个力平衡，合力为0，则带电粒子可以作匀速直线运动，故D 正确；故选 D。17B 解析：B【解析】【详解】两个点电荷分别在M 点和 N 点时，每个点电荷在O 点产生的电场强度的大小相等、方向相同，所以1MNEEE，得12MNEEE。将 N 点处的点电荷移至P点时，假设M点的电荷为正电荷，则O点的电场强度如图所示。M点和P点的点电荷在O点产生的电场强度的大小仍相等，夹角为120，所以 O 点电场强度122MEEE，即与1221EE，B正确。18D 解析：D【解析】【分析】根据力的独立性原理和库仑定律，分别计算出其它三个电荷给它的库仑斥力大小，判断出方向，再根据力的合成法则，求出这三个力的合力即可【详解】a和b电荷量为+q，c和d电荷量为-q根据库仑定律，则对角线上点的电荷给它的库仑斥力为：22(2)ck qFl;相邻两点的电荷给它的库仑斥力大小均为：Fb=Fd=22qkl；根据力的合成法则，点电荷q所受的电场力大小为：222222222()()()322kqkqkqFlll，故 ABC错误，D 正确；故选D19D 解析：D【解析】【详解】AB闭合开关S，由于电源电压不变，所以电容器两端的电压U 不变；若将A 板下移少许，据4SCkd知，电容器电容将增大，电容器两端的电压U 不变，Q 增大；据UEd，可得 E 增大；故AB 错误；CD若断开开关，电路断路，Q 不变；若将A 板下移少许，据4SCkd知，电容器将增大；由QCU，可知 U 减小；由于44UQQkQESdCdSdkd，可得 E 不变；故C错误，D 正确。20A 解析：A【解析】【详解】AB增大板间距d，据电容的决定式：r4SCkd可知电容变小，电容器电荷量不变，结合电容定义式：QCU可知两极板间的电势差U变大，静电计指针张角变大，A 正确，B 错误；C极板正对面积S变小，根据电容的决定式：r4SCkd可知电容变小，电容器电荷量不变，结合电容定义式：QCU可知两极板间的电势差U变大，静电计指针张角变大，C 错误；D极板间插入有机玻璃则r变大，根据电容的决定式：r4SCkd可知电容变大，电容器电荷量不变，结合电容定义式：QCU可知两极板间的电势差U变小，静电计指针张角变小，D 错误。故选 A。21D 解析：D【解析】【详解】A、由电场的叠加原理可知半球面右边的电场线是水平向右的，沿电场线方向电势逐渐降低，所以 P 点的电势高于Q 点的电势，故A错误；B、本题没有选取零势点，所以带正电的微粒在O 点的电势能不一定为零，故B 错误；C、电场线方向水平向右，所以在P 点释放静止带正电的微粒(重力不计)，微粒将作加速运动，距离远后电场力减小，所以是变加速运动，故C 错误；D、均匀带电半球相当于一个均匀带正电的球和半个均匀带负电的球，这个半球放在图的另一边，然后看PQ 两点，可以看到，PQ 两点在在上述涉及到的正电半球和负电半球中的相同的位置上，而由题目给出的条件，正电球在P、Q 两点产生的电场为零，所以，正电半球在 Q 点产生的电场强度相当于负电半球在Q 点产生的电场强度，而与P 点的环境比较，唯一的区别是电荷符号相反，从而电场大小相同，只有可能有方向的区别，而分析可知，方向是相同的，故电场强度相等，故D 正确；故选 D。【点睛】利用等效法分析电场强度，利用叠加原理判断电场线的分布，由受力分析判断带电粒子的运动状态。22D 解析：D【解析】负电子从a运动到b，由速度时间图线得到负电荷做减速运动，故电场力向左，因负电荷受到的电场力与场强方向相反，故场强向右，沿场强方向，电势降低，故ab；因为图线的斜率不变，故加速度不变，因此电场力不变，所以电场强度不变，即abEE，D正确23D 解析：D【解析】【分析】【详解】由题可知，小球受电场力（水平向左）和重力（竖直向下）作用，小球从P 点运动到Q 点速度先减小后增大，因Q 点与 P 点的水平距离x 与竖直距离h相等，由动能定理得220011022qExmghmvmv解得mgqE故小球运动的合力为222qEmgmg则加速度为22mgagm运动过程除重力做功外还有电场力做功，故小球在运动过程中机械能不守恒，故ABC 错误，D 正确.选 D。24B 解析：B【解析】【详解】A.因电容器与电源始终相连，故两板间的电势差不变，B 板下移，则板间距离d 增大，则板间电场强度E 变小，由F=Eq 可知电荷所受电场力变小，故A 错误；BC.板间距离d增大，则板间电场强度E变小，由U=Ed 知，P 与 a板的电压减小，而a 的电势不变，故P 的电势升高，由EP=q而 q 为负值，故电势能减小，故B 正确，C 错误；D.由 Q=CU，又有4SCkd，故 C 减小，Q 减小，故D 错误。25C 解析：C【解析】试题分析：由动能图线得知，小球的速度先增大，后减小根据库仑定律得知，小球所受的库仑力逐渐减小，合外力先减小后增大，加速度先减小后增大，则小球沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动，再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动，直至速度为零由动能图线看出，速度有最大值，此时小球受力平衡，由库仑力与重力沿斜面的分力平衡，由于没有x 的具体数据，所以不能求得q故 A 错误；A 到 B 的过程中重力势能的增加等于电势能的减小，所以可以求出小物块电势能的减小，由于小物块的电量不知道，所以不能求出AB 之间的电势差故B错误；由重力势能线得到EP=mgh=mgssin，读出斜率，即可求出m；图象中不能确定哪一点的速度最大，题目中也没有小物块的电量、质量等信息，所以不能确定小物块速度最大时到斜面低端的距离故D 错误故选C考点：功能关系；电势及电势能【名师点睛】本题首先要抓住图象的信息，分析小球的运动情况，再根据平衡条件和动能定理进行处理