重难点12看不见的物质——电场(解析版)-2021学霸向前冲高考物理寒假重难点必刷.docx
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1、重难点12看不见的物质电场1如图所示,真空中有两个正点电荷Q1和Q2,带电量满足Q2=9Q1,现将二者分别固定在x轴上的x1=0和x2=0.08m两点,则下列说法正确的是()A在x轴上可能存在两个场强为零的位置(无穷远处除外)B在x=0.15m处场强方向沿x轴负方向C在x2=0.08m右侧不可能存在场强与x1=0和x2=0.08m之间某点场强大小相等的点D在x=0.12m的位置上由静止释放一正试探电,则该试探电荷将一直沿x轴正方向运动【答案】D【详解】A场强为0时,两个点电荷在该处产生的场强大小相等、方向相反。由于两个点电荷都带正电,电荷量不等,由在x轴上有一个场强为0的点,该点在x轴上两个点
2、电荷之间靠近Q1的位置,故A错误;BD设场强为0的点坐标为x。则有可得x=0.02m根据电场的叠加原理知,在x轴上的0.02mx0.08m和x0的区域场强沿着x轴负方向,在0x0.02m和x0.08m的区域场强沿着x轴正方向,故B错误,D正确;C由场强叠加原理可知在x2=0.08m右侧可能存在场强与x1=0和x2=0.08m之间某点场强大小相等的点,C错误。故选D。2如图所示,两电荷量分别为和的点电荷固定在直线上,两者相距为L,以点电荷所在位置为圆心、为半径画圆,是圆周上四点,其中在直线上,两点连线垂直于,下列说法正确的是()A两点的电场强度相同B两点的电势相同Ca点的电势高于b点的电势Da点
3、的电场强度小于b点的电场强度【答案】B【详解】A的场源在、两点产生的场强大小相等,的场源在、两点的产生的场强大小也相等,根据场强的合成可知两点的总场强大小相等,但方向不同,故、两点的电场强度不同;故A错误;BC、四点在以点电荷为圆心的圆上,可知产生的电场在、四点的电势是相等的,所以、四点的总电势可以通过产生的电场的电势确定,根据顺着电场线方向电势降低可知,点的电势最高,、两点对称电势相等,点电势最低;故B正确,C错误;D由点电荷的场强公式合成可得方向向左;方向向右;故则D错误。故选B。【点睛】本题考查判断电势、场强大小的能力,要利用库仑定律和场强的矢量合成的方法对各点的电势和场强进行判定,并且
4、要充分利用电场的叠加原理进行分析。3如图,是锐角三角形最大的内角,一正点电荷固定在点。下列说法正确的是()A沿边,从点到点,电场强度逐渐减小B沿边,从点到点,电势先增大后减小C负检验电荷在点的电势能比其在点的电势能大D将正检验电荷从点移动到点,电场力所做的总功为负【答案】B【详解】A根据点电荷场强公式,有根据几何知识,大角对大边,有则故A错误;B沿边,从点到点,距P点的距离先减小后增大,由于P点时正电荷,越靠近正电荷,电势越大,所以沿边,从点到点,电势先增大后减小。故B正确;C过P点做MN的垂线,M点到垂点的距离更近,所以M点的电势大于N点,所以负检验电荷在点的电势能比其在点的电势能小。故C错
5、误;D根据C项可知,正检验电荷在M点的电势能大于在N点的电势能,所以从点移动到点,电场力所做的总功为正,电势能减小。故D错误。故选B。4竖直平面内有一均匀带电的圆形薄板,半径为R,带电量为Q(Q0)。现将一带电量为q的小球,用绝缘细线连在薄板最高处,带电小球不影响薄板上电荷分布,过圆心垂直于薄板建立x轴,如图所示。小球静止时球心恰位于x轴上,细线与水平方向夹角为,小球质量为m,重力加速度为g,下列说法正确的是()A小球受到的库仑力水平向右,大小为B剪断细线,小球将沿x轴运动C剪断细线,小球将做平抛运动D小球所处位置的电场强度大小为【答案】D【详解】A带电圆板不能当作点电荷,不能使用库仑定律,故
6、A错误;BCD对小球做受力分析,如图所示,小球受重力、电场力和绳子拉力作用,根据对称性,电场力一定沿x轴正方向,电场力和重力合力沿细线延长线,由力的合成可知解得剪断细线小球受重力和电场力作用,故不能沿x轴运动;剪断细线时小球无初速度,不可能做平抛运动,故BC错误D正确。故选D。5真空中相距为的两个点电荷M、N分别固定于x轴上和的两点,规定x轴正向为场强的正方向,在两者连线上各点的电场强度随x变化的关系如图所示,则以下判断正确的是()AM、N所带电荷量的绝对值之比为4:1B沿x轴从0到电势逐渐降低C点电荷M、N为异种电荷D将一个带负电的试探电荷沿x轴从移动到,该电荷的电势能先减小后增大【答案】A
7、【详解】AC若两电荷为异种电荷,在x=2a处,电场强度不可能为0,故两电荷为同种电荷;2a处合场强为0,由 知所以M、N所带电荷量的绝对值之比为4:1,故A正确,C错误;B选沿x轴方向为正方向, 02a电场为正,方向向右,而沿电场线方向电势降低,即从0到2a电势降低; 2a3a电场为负,方向向左,则从2a点到3a点电势升高,故B错误;D将一个负点电荷沿x轴从0.5a移动到2.4a,电势先减小后增大,所以该电荷的电势能先增大后减小,故D错误;故选A。6如图所示,开口向上的半球壳上均匀分布有正电荷,A、B为球壳对称轴上的两点,且这两点关于开口处的直径对称,已知均匀带电球壳内部场强处处为零
8、,则下列说法正确的是()AA、B两点的电场强度大小相等,方向相同BA、B连线上的中间位置的电场强度为零CA、B两点的电势可能相等D把一正点电荷从A点沿直线移到B点,电场力先做负功后做正功【答案】A【详解】AB补成一个完整的球壳,则球内的场强为零。A、B连线上的中间位置的电场强度为零,所以只有下半球壳时,A、B连线上的中间位置的电场强度不为零;上半球壳在A点产生的场强与下半球壳在A点产生的场强等大反向,上半球壳在A点产生的场强方向向下,所以下半球壳在A点产生的场强方向向上;上半球壳在B点产生的场强与下半球壳在B点产生的场强等大反向,下半球壳在B点产生的场强方向向上。A、B为球壳对称轴上的两点,且
9、这两点关于开口处的直径对称,所以下半球壳在B点产生的场强与上半球壳在A点产生的场强大小相等。故A正确,B错误;CD由电场叠加原理,根据对称性可知,从A到B电场的方向向上,电势逐渐降低,所以A点电势比B点电势高;把一正点电荷从A点沿直线移到B点,电场力对正电荷一直做正功,故CD错误;故选A。7如图所示,在矩形ABCD的AD边和BC边的中点M和N各放一个等量异号的点电荷。E、F分别是AB边和CD边的中点,P、Q两点在MN的连线上,且MP=QN。图中电场强度相同、电势相等的两点是()AE和FBA和DCP和QDC和D【答案】A【详解】A等量异号电荷的电场线分布情况如图所示图中电场线从正电荷出发,等势面
10、为不规则的圆圈,在两个异种电荷的中垂线上,E、F两点关于连线对称,电场强度大小和方向都相同,故A正确;BA与D两位置位于电荷两侧,结合图像可知,场强方向不同,电势相同,故B错误;C在两个异种电荷的连线上,电场线从正电荷指向负电荷,沿着电场线电势越来越低,故P、Q电势不等,故C错误;DC与D两位置位于两电荷连线同一侧,结合图像可知,场强方向也不同,故D错误。故选A。8如图所示,空间有一等边三角形,C为的中点,E为的中点,F为的中点,在顶点O处固定一正的点电荷,下列说法正确的是()AE、A两点的电场强度大小之比为B将一正的试探电荷从A点沿直线移到B点,其电势能先增大后减小CF点的电势比C点电势低D
11、若A点电势为,E点电势为,则F点的电势为【答案】B【分析】根据点电荷电场强度公式结合沿着电场线方向电势是降低的,再根据正电荷从高电势到低电势,其电势能减小,最后根据非匀强电场,中点处电势不是初末两点的电势平均值。【详解】A根据点电荷的场强公式可知,由于所以E、A两点的电场强度大小之比为故A错误;B从A点沿直线移到B点,电势先升高后降低,所以正电荷的电势能先增大后减小,故B错误;C由于F点比C点离正电荷更近所以F点电势更高,故C错误;D由于点电荷的电场为非匀强电场,则所以若A点电势为,E点电势为,则F点的电势不等于,故D错误。故选B。9如图所示,直角三角形的,在、两点各放一个点电荷,则点的电场强
12、度大小为,方向与垂直指向右下,则()A、两点处点电荷都带正电B点处点电荷带负电,点处点电荷带正电C、两点处点电荷的带电量之比为D、两点处点电荷的带电量之比为【答案】C【详解】AB由于点点电荷在点产生的场强与平行,因此点点电荷在点的场强沿方向的分量与点点电荷在点的场强等大反向,因此场强是点点电荷在点场强的分量,由此可以判断点点电荷带负电,点点电荷带正电,A、B项错误;CD设间的距离为,则间的距离为,由解得C项正确,D项错误。故选C。10空间存在着平行纸面的匀强电场,但电场的具体方向未知,现用仪器在纸面内沿互成60°角的OA、OB两个方向探测该静电场中各点电势,得到各点电势与到O点距离的
13、函数关系如图所示,则下列关于该电场的电场强度E的说法中,正确的是()A,沿OA方向B,沿BO方向C,沿角平分线向左D,沿角平分线向左【答案】D【详解】由-x和-y图象可知,OA、OB两个方向上距离O点相同距离处电势相等,比如,取距离均为20cm处,电势均为60V,则这两点位于同一等势面上,用直线将两点连接,然后作这条等势线的过O点的垂线,由电场线和等势面的关系可知,这就是电场线,且方向向左,且电场强度大小等于故选D。11真空中相距为3a的两个点电荷M、N分别固定于x轴上x1=0和x2=3a的两点,在两者连线上各点的电场强度随x变化的关系如图所示,选沿x轴方向为正方向,以下判断正确的是() A点
14、电荷M、N均为负电荷BM、N所带电荷量的绝对值之比为2:1C沿x轴从0到3a电势逐渐降低D将一个正点电荷沿x轴从0.5a移动到2.4a,该电荷的电势能先减小再增大【答案】D【详解】A若两电荷为异种电荷,在x=2a处,电场强度不可能为零,故两点电荷为同种电荷,且电场强度沿x轴方向为正方向,则两点电荷均带正电荷,故A错误;B由于在x=2a处,电场强度为零,则有解得M、N所带电荷量的绝对值之比为故B错误;C沿x轴从0到2a电势逐渐降低,从2a到3a电势逐渐升高,故C错误;D正电荷沿x轴移动,从0.5a到2a电场力做正功,从2a到2.4a电场力做负功,故该电荷的电势能先减小再增大。故D正确。故选D。1
15、2如图所示,圆弧状带电体ABC上电荷分布均匀。ABC对应的圆心角为,B为圆弧中点。若带电体上的全部电荷在圆心P处产生的电场强度大小为E,则AB段上所带的电荷在圆心P处产生的电场强度大小为()ABCD【答案】C【详解】上、下两段圆弧在圆心处产生的电场强度大小均为E1,两者间的夹角为60°,根据平行四边形定则可得,圆弧AC上的电荷在圆心P处产生的电场强度的大小为 E=2E1cos30°解得 故ABD错误,C正确。故选C。13空间存在甲、乙两相邻的金属球,甲球带正电,乙球原来不带电,由于静电感应,两球在空间形成了如图所示稳定的静电场。实线为其电场线,虚线为其等势线,A
16、、B两点与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线AB对称,则()AC点和D点的电场强度相同B正电荷从A点移至B点,电场力做负功CA点和B点的电势相同D负电荷从C点沿直线CD移至D点,电势能先减小后增大【答案】D【详解】A根据电场的对称性可知,点和点的电场强度的大小相同,但是它们的方向不同,则电场强度不同,A错误;B从点移动至点,电势降低,所以正电荷从点移动至点,电场力做正功,B错误;C点和点不在同一等势面上,所以它们的电势不同,C错误;D点和点在同一个等势面上,沿直线方向,电势先增大后减小,所以负电荷从点沿直线移至点,电势能先减小后增大,D正确。故选D。14如图所示为两个等量异号点电荷
17、所形成电场的一部分电场线,P、Q是电场中的两点。 下列说法正确的是()AP点场强比Q点场强大BP点电势比Q点电势高C电子在P点的电势能比在Q点的电势能大D电子从P点运动到Q点的过程中,沿直线运动时电场力做功最小【答案】B【详解】A P点电场线比Q点稀疏,则P点的场强比Q点场强小,选项A错误;B沿电场线电势逐渐降低,可知P点电势比Q点电势高,选项B正确;C负电荷在高电势点的电势能较小,则电子在P点的电势能比在Q点的电势能小,选项C错误;D因PQ两点电势差是一定的,电子从P点运动到Q点的过程中,无论沿什么路径,则电场力做功均相同,选项D错误。故选B。15如图所示,某一正点电荷固定在倾角为30
18、76;的光滑绝缘斜面底端C点,斜面上有A、B、D三点,A和C相距为L,B为中点,D为A、B的中点。现将一质量为m、带电量为q的小球从A点由静止释放,运动到B点时的速度恰好为零。已知重力加速度为g,带电小球在A点处的加速度大小为,静电力常量为k。则()A小球从A到B的过程中,速度最大的位置在之间B小球运动到B点时的加速度大小为C之间的电势差等于之间的电势差D之间的电势差大于【答案】B【详解】A带电小球在点时受到的库仑力大小为在点处根据牛顿第二定律得解得带电小球在点时受到的库仑力大小为小球在点时合力方向沿斜面向下,加速度不等于零,速度不是最大,A错误;B带电小球在点时受到的库仑力大小为根据牛顿第二
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