高考物理模拟题分类训练(01期)专题08电场(教师版含解析).docx
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1、专题08 电场1(2021届辽宁省朝阳市高三联考)如图所示,真空中存在两个等量的正点电荷,A、B是两点电荷连线上的两点,到中点O的距离相等,C、D是两点电荷连线中垂线上的两点,到中点O的距离也相等。若取无穷远处电势为零,则下列说法正确的是()AO点的电场强度为零,电势也为零BA、B两点的电场强度相同C负电荷从C点移动到B点,其电势能减小D负电荷从D点移动到C点,电场力一直做正功【答案】C【解析】O点的电场强度为零,但电势不为零,A项错误;A、B两点的电场强度大小相等,方向相反,B项错误;由于C点的电势低于B点的电势,负电荷在C点具有的电势能比在B点的大,C项正确;负电荷从D点移动到C点的过程中
2、,电场力先做正功后做负功,D项错误。故选C。2(2021届广东省新高考八省大联考)如图甲所示,在某电场中建立坐标轴,、为轴上的两点,、分别为、两点在轴上的坐标值一电子仅在电场力作用下沿轴运动,该电子的电势能随其坐标变化的关系如图乙所示,则下列说法中正确的是( )A该电场一定不是孤立点电荷形成的电场B点的电场强度小于点的电场强度C电子由点运动到点的过程中电场力对其所做的功D电子在点的动能小于在点的动能【答案】AC【解析】根据功能关系知,场强,得:,即有,根据数学知识可知,图线的斜率,则知E保持不变,说明电场强度不变,所以该电场一定是匀强电场,一定不是孤立点电荷形成的电场,故A正确,B错误;电子由
3、A点运动到B点的过程中,由功能关系可得,电场力对其所做的功,故C正确;根据能量守恒定律得知,电子从A到B电势能增大,动能减小,即电子在A点的动能大于在B点的动能,故D错误。3(2021届广东省新高考八省大联考)如图所示,正方形ABCD的对角线相交于O点,两个等量同种正电荷分别固定在A、C两点,则( ) AB、D两处电势、场强均相同BB、D两处电势、场强均不相同C若在B点静止释放一电子,电子一定在B、D间往复运动,且加速度先减小后增大D若在B点给电子一垂直纸面合适的速度,电子可绕O点做匀速圆周运动【答案】D【解析】在等量同种电荷连线的中垂线上,电场强度从O点开始向上下两边先增大后减小,在O上方的
4、电场强度方向竖直向上,在O下方的电场强度方向竖直向下,根据对称性可知B、D两点的电场强度大小相同,方向不同,电势相同,故AB错误;无法判断从O到B(O到D)电场强度是一直增大,还是先增大后减小,故无法判断电子的加速度的变化情况,C错误;在垂直纸面且经过BD两点的圆上,所有点的电势相等,并且电子受到的电场力指向O点,与速度方向垂直,电子可绕O点做匀速圆周运动,D正确。4(2021届湖南省长郡中学高三月考)如图所示,在正方体的顶点A放置一个带正电的点电荷,则下列说法正确的是()A顶点B、D场强和电势均相同B顶点D处的场强等于C点场强的倍CD点与C点之间的电势差为UDC,C与C1点之间的电势差为UC
5、C1,则UDCUCC1D将正的试探电荷从D点移到C点电势能的减少量要小于将该点电荷从B1点移到C1点电势能的减少量【答案】C【解析】A顶点B、D到顶点A距离相等,B、D两点场强大小相等,但方向不同,B、D两点的电势相等,故A错误;B由于,根据点电荷周围场强的计算式可知,所以D点的场强等于2倍C点的场强,故B错误;C以顶点A为圆心,分别以AD、AC、AC1为半径做三个球面,由几何关系可知根据可得D、C、C1三点的电势分别为D点与C点之间的电势差为C与C1点之间的电势差为则有故C正确;D同理可得根据电场力做功可知将正的试探电荷从D点移到C点电场力做的功要大于将该点电荷从B1点移到C1点电场力做的功
6、,电场力做正功,电势能减小,因此将正的试探电荷从D点移到C点电势能减少量要大于将该点电荷从B1点移到C1点电势能的减少,故D错误;故选C。5(2021届福建省厦门市双十中学高三月考)在空间中水平面的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A,B,C三点在同一直线上,且,如图所示,由此可知()A小球带正电B电场力大小为C小球从A到B与从B到C的运动时间相等D小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等【答案】D【解析】A因为小球到达C点时速度方向恰好水平,所以可知小球受到的电场力竖直向上,方向与电场强度方向相反,
7、所以小球带负电,A错误;BC由于A、B、C三点在同一直线上,且,根据几何关系可知小球在进入电场前后的水平方向位移之比由于小球在进入电场前后都做类平抛运动,水平方向做匀速运动,则小球由A运动到B和由B运动到C的时间之比为又根据竖直方向的位移解得根据牛顿第二定律可得可知小球受到的电场力BC错误;D根据速度变化量为则得平抛运动过程速度变化量大小为方向竖直向下,电场中运动过程速度变化量大小为方向竖直向上,所以小球从A到B与从B到C的速度变化量大小相等,方向相反,D正确。故选D。6(2021届福建省厦门市双十中学高三月考)2020年7月31日,习近平总书记向世界宣布北斗三号全球卫星导航系统正式开通,标志
8、着北斗“三步走”发展战略圆满完成,北斗迈进全球服务新时代。人造地球卫星用太阳能电池供电,展开的太阳能电池板在有光照时,可以将光能转化为电能。取一片太阳能电池板作为电源,其路端电压与干路电流的关系如图所示。下列说法正确的是()A该电池板的电动势为3.00VB随着外电路电阻增大,其内阻逐渐增大C外电路电阻为1k时,电源输出功率约为4WD外电路电阻为1k时,电源效率约为66.7%【答案】AD【解析】A当电流为0时,路端电压数值上等于电动势,由图像可知,电动势为3.00V,故A正确;B图像的斜率即为电源内阻大小,随着外电路电阻增大,电流减小,由图像可知,其内阻逐渐减小,故B错误;CD在图像上作出电阻的
9、U-I图像,取两个图像的交点,即为电阻与电源连接后电压电流值,如下图:从图中可读出,交点对应的电流和电压分别为2.0mA和2.0V,故此时电源的输出功率为电源效率约为故C错误D正确。故选AD。7(2021届福建省厦门市双十中学高三月考)在竖直平面内有水平向右、电场强度为E=1104 N/C的匀强电场,在场中有一个半径为R=2 m的光滑圆环,环内有两根光滑的弦AB和AC,A点所在的半径与竖直直径BC成角,质量为0.04 kg的带电小球由静止从A点释放,沿弦AB和AC到达圆周的时间相同现去掉弦AB和AC,给小球一个初速度让小球恰能在竖直平面沿环内做圆周运动,取小球圆周运动的最低点为电势能和重力势能
10、的零点,(,g=10 m/s2)下列说法正确的是( )A小球所带电量为q=3.6105 CB小球做圆周过程中动能最小值是0.5 JC小球做圆周运动从B到A的过程中机械能逐渐减小D小球做圆周运动的过程中对环的最大压力是3.0N【答案】BCD【解析】解法一:A如图所示,令弦AC与直径BC的夹角为1,弦AB与水面夹角为2,由几何知识可得,对沿弦AB带电小球进行受力分析,小球沿着弦AB向上运动,则小球电场力向右,故小球带正电,小球受到水平向右电场力,竖直向下的重力,垂直弦AB向上的支持力,则沿弦AB上有:同理对沿弦AC的小球受力分析,沿弦AB方向有:设小球从A点释放,沿弦AB和AC到达圆周的时间为t,
11、则:由/可得,联立可得,化简可得,即则故A错误B小球恰能在竖直平面沿环内做圆周运动,小球受到水平方向的电场力,竖直向下的重力和沿半径指向圆心的支持力,电场力和重力的合力为:,方向与竖直方向夹角为37延长半径AO交圆与D点小球在A点可以不受轨道的弹力,重力和电场力的合力提供向心力,此时小球速度最小:可得小球的最小动能 故B正确C小球从做圆周运动从B到A的过程中电场力做负功,则小球机械能减小,故C正确D由B得分析可知,小球在D点时,对圆环的压力最大,设此时圆环对小球的支持力为从A到D,由动能定理可得:联立可得,由牛顿第三定律可得,小球对圆环的最大压力为:故D正确解法二:A. 由题知,小球在复合场中
12、运动,由静止从A点释放,沿弦AB和AC到达圆周的时间相同,则A点可以认为是等效圆周的最高点,沿直径与之对应圆周上的点可以认为是等效圆周的最低点,对小球进行受力分析,小球应带正电,如图所示,可得mgtan37=qE解得小球的带电量为故A错误;B. 小球做圆周过程中由于重力和电场力都是恒力,所以它们的合力也是恒力,小球的动能、重力势能和电势能之和保持不变,在圆上各点中,小球在等效最高点A的势能(重力势能和电势能之和)最大,则其动能最小,由于小球恰能在竖直平面沿环内做圆周运动,根据牛顿第二定律,在A点其合力作为小球做圆周运动的向心力=m小球做圆周过程中动能最小值Ekmin=mvA2=J=0.5J故B
13、正确;C.由于总能量保持不变,小球从B到A过程中电场力做负功,电势能增大,小球的机械能逐渐减小,故C正确; D.将重力与电场力等效成新的“重力场”,新“重力场”方向与竖直方向成,等效重力,等效重力加速度为,小球恰好能做圆周运动,在等效最高点A点速度为,在等效最低点小球对环的压力最大,设小球在等效最低点的速度为v,由动能定理得在等效最低点,由牛顿第二定律联立解得小球在等效最低点受到的支持力根据牛顿第三定律知,小球做圆周运动的过程中对环的最大压力大小也为3.0N,故D正确。8(2021届广东省六校联盟高三联考)如图所示,A、B、C、D为匀强电场中一个长方形的四个顶点,E、F分别为AB、CD的中点,
14、AD边长度为10cm,AB边长度为15cm。已知A、C、D三点的电势分别为9.0V、6.0V、12.0V,长方形所在平面与电场线平行,则()A电场强度大小为50V/mB电场沿BD方向CF点的电势为零D电场强度大小为0.5V/m【答案】A【解析】匀强电场的等势线是等间距的平行直线,根据几何关系知F点的电势根据电场线与等势线垂直,知电场线沿垂直于AF方向;根据几何关系可知AF长为12.5cm,AG长度为6cm,则电场强度选项A正确,BCD错误。故选A。9(2021届广东实验中学高三阶段测试)A、B是一条电场线上的两个点,一带负电的微粒仅在电场力作用下从A点沿电场线运动到B点,其图象为如图所示的抛物
15、线,则这一电场可能是下图中的()ABCD【答案】D【解析】由图象可知,图象的斜率表示速度,可知速度在逐渐增大,由于图象为过原点的抛物线,根据可知,加速度大小不变,则所受电场力为恒力,场强大小不变,由于是负电荷,所以电场线方向向左,经判断D选项符合。故选D。6(2021届广东实验中学高三阶段测试)某静电场沿x轴方向,0x0间的电势分布如图所示,在O点由静止释放一个带电粒子,粒子仅在电场力的作用下沿x轴正向运动,则粒子从x=0运动到x=x0过程中()A粒子带正电荷B速度先增大后减小C加速度先增大后减小D运动方向先沿x轴正方向后沿x轴负方向【答案】B【解析】AB粒子从O点运动到x=x0的过程中,电势
16、先升高后降低,根据沿电场线方向电势逐渐降低可知,电场强度方向先沿x轴负方向后沿x轴正方向,粒子从静止释放,沿x轴正向运动,可知粒子带负电,电场力先做正功后做负功,粒子的动能先增加后减小,故速度先增大后减小,故B正确,A错误;C根据知图象的斜率大小等于场强,由图知,图线切线斜率的绝对值先减小后增大,则场强先减小后增大,由牛顿第二定律粒子的加速度先减小后增大,故C错误;D由以上分析可知,带负电的粒子沿x轴正方向先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动,故D错误。故选B。10(2021届广东实验中学高三阶段测试)如图甲所示.两个带正电的小球A、B套在一个倾斜的光滑直杆上.两球均可视为点电荷
17、.其中A球固定.带电量QA=210-4CB球的质量为m=0.1kg.以A为坐标原点.沿杆向上建立直线坐标系.B球的总势能随位置x的变化规律如图乙中曲线I所示.直线II为曲线I的渐近线.图中M点离A球距离为6m.若B球以EkB=4J的初动能从M点开始沿杆向上滑动.(以无穷远处为零电势能处,以A球所在平面为重力势能的零势能面.g取10 m/s2 .静电力常量k=9.0109 N. m2/C2 )则A杆与水平面的夹角为60BB球的带电量为110-5CCM点电势为3104VDB球运动过程中离A球最近时B球的加速度大小为40 m/s2【答案】BD【解析】A.渐进线II表示B的重力势能随位置的变化关系,即
18、即=30,故A错误;B.由图乙中的曲线I知,在x=6m时总势能最小,动能最大,该位置B受力平衡解得:故B正确;C. M点的电势能故C错误;D. 在M点B球总势能为6J,根据能量守恒定律,当B的动能为零,总势能为10J,由曲线I知B离A的最近距离为x=2m解得:a=方向沿杆向上,故D正确。故选BD。11(2021届河北衡水中学高三期中)如图所示,足够大的绝缘水平面上有一质量为m、电荷量为的小物块(视为质点),从A点以初速度水平向右运动,物块与水平面间的动摩擦因数为。在距离A点L处有一宽度为L的匀强电场区,电场强度方向水平向右,已知重力加速度为g,场强大小为,则下列说法正确的是( )A适当选取初速
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