2021届高考物理一轮复习专题重组卷第一部分单元八静电场含解析

1、单元八静电场考点1. 物质的电结构、电荷守恒()；2.静电现象的解释()；3.点电荷()；4.库仑定律()；5.静电场()；6.电场强度、点电荷的场强()；7.电场线()；8.电势能、电势()；9.电势差()；10.匀强电场中电势差与电场强度的关系()；11.带电粒子在匀强电场中的运动()；12.示波管()；13.常见电容器()；14.电容器的电压、电荷量和电容的关系()知识点1.电场强度的叠加与计算； 2.电场线和等势面、电容器的应用；3.电场中的图象问题；4.电势能、电势、电场力做功；5.带电粒子在匀强电场中的运动第卷(选择题，共48分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在

2、每小题给出的四个选项中，第17题只有一项符合题目要求，第812题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1(2019甘肃天水高三上学期期末联考)在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是()a电场强度大的地方电势一定高b电势为零的地方场强也一定为零c场强为零的地方电势也一定为零d场强大小相同的点电势不一定相同答案d解析沿着电场线的方向电势逐渐降低，电场线密的地方电场强度大，电场线疏的地方电场强度小。电势高的地方电场强度不一定大，电场强度大的地方电势也不一定高，a错误；电势零点是人为选取的，则电势为零的地方场强不一定为零，场强为零的地方电势也不一定为零，b、c错误

3、；在匀强电场中，场强处处相等，但沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以场强大小相同的点电势不一定相同，d正确。2(2019衡水中学高三第三次联考)如图所示，mn是点电荷电场中的一条直线，a、b是直线上两点，已知直线上a点的场强最大，大小为e，b点场强大小为e，已知a、b间的距离为l，静电力常量为k，则场源电荷的电荷量为()a. b. c. d.答案b解析因a点的场强最大，可知a点离场源电荷最近，即a点与场源电荷连线与直线mn垂直，设场源电荷在距离a点x的位置，则ek，b点场强为ek，联立解得xl，则q，b正确。3(2019山东济宁二模)如图所示，一个绝缘圆环，当它的均匀带电且电荷量为q时，圆心o处

4、的电场强度大小为e，现使半圆abc均匀带电2q，而另一半圆adc均匀带电2q，则圆心o处电场强度的大小和方向为()a2e，方向由o指向db4e，方向由o指向dc2e，方向由o指向bd0答案a解析当圆环的均匀带电且电荷量为q时，圆心o处的电场强度大小为e，当半圆abc均匀带电2q，由如图所示的矢量合成可得，圆心处的电场强度大小为e，方向由o到d；当另一半圆adc均匀带电2q，同理，在圆心处的电场强度大小为e，方向由o到d，根据矢量的合成法则，圆心o处的电场强度的大小为2e，方向由o到d，a正确，b、c、d错误。4(2019江苏省苏北三市高三上学期期末质检)如图所示，金属板带有等量异种电荷，板间某

5、一竖直平面内电场线的分布如实线所示，已知该平面内p、o的连线为等势线，且与电场线上两点m、n的连线垂直。一带电油滴在o点处于静止状态，则()a若将油滴置于p处，仍能静止b若将油滴从m处释放，将沿电场线运动至n处cm点的电势一定比n点的高d油滴在m点的电势能一定比在n点的小答案d解析由题可知，带电油滴在o点处于静止状态，说明在o点受到的电场力与重力大小相等，由电场线的分布可知，p点的电场强度大于o点电场强度，即epeo，则油滴在p点受到的电场力大于重力，油滴不会处于静止状态，a错误；将油滴从m处释放时，受到重力和电场力的作用，且在m点两者合力不为0，由于静电场中某点的电场方向为该点电场线的切线方

6、向，可知二者合力的方向不沿着电场线，油滴从m点释放后不会沿电场线运动到n处，b错误；根据电场线的性质，可知沿着电场线的方向电势逐渐降低，由于电场线的方向未知，故m、n两点电势的高低也是未知的，c错误；若油滴带负电，则上极板带正电，则mn，则根据电势能公式epq可知：epmepn，若油滴带正电，则上极板带负电，则mn，同理可知，epmepn，d正确。5(2019四川绵阳三模)如图所示，o是正三角形abc的中心，将带正电的小球a、b分别放在a、b两顶点，此时b球所受的库仑力大小为f，再将一个带负电的小球c放在c点，b球所受的库仑力大小仍为f。现固定小球a、c，将小球b从b点沿直线移动到o点，则()

7、a移动过程中电场力对小球b不做功b移动过程中电场力对小球b做正功c小球b在b点受到的电场力等于在o点受到的电场力d小球b在b点受到的电场力大于在o点受到的电场力答案a解析根据题意分析，设正三角形的边长为l，当没放小球c时，ffabk，放上小球c后，对小球b受力分析，合力大小仍为f，而fab与fcb夹角为120，合力与一个分力大小相等，可以得出fabfcb，即kk，得到qaqc，所以小球a、c带有等量异种电荷。等量异种电荷的电场中其中垂面是一个等势面，所以小球b从b点沿直线移动到o点的过程中，电场力不做功，a正确，b错误；根据等量异种电荷的场强分布可以得到，在电荷连线的中垂面上，从a、c连线中点

8、向外的距离越远场强越小，所以小球b在b点受到的电场力小于在o点受到的电场力，c、d错误。6(2019成都高新区一诊)一带电粒子仅在电场力作用下从a点开始以初速度v0做直线运动，其vt图象如图所示。粒子在t0时刻运动到b点，3t0时刻运动到c点，以下判断正确的是()aa、b、c三点的电势关系为bacba、b、c三点的场强大小关系为ecebeac粒子从a点经b点运动到c点，电势能先增加后减少d粒子从a点经b点运动到c点，电场力先做正功后做负功答案c解析由于不知粒子的电性，无法确定电场强度的方向，因此无法比较电势的高低，a错误；由vt图象的斜率表示加速度可知，粒子的加速度在b点最大，根据牛顿第二定律

9、，可得b点的场强eb最大，b错误；由图象可知，粒子从a点经b点运动到c点的过程中速度先减小后增大，所以动能先减小后增大，粒子只在电场力作用下运动，由动能定理可知电场力先做负功，后做正功，根据功能关系可知，电势能先增加后减小，c正确，d错误。7(2019江苏高考)一匀强电场的方向竖直向上。t0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为p，不计粒子重力，则pt关系图象是()答案a解析设粒子带正电，运动轨迹如图所示，水平方向：粒子不受力，vxv0；沿电场方向：电场力fqe，加速度a，经时间t，粒子沿电场方向的速度vyat，电场力做功的功率pfvyqektt，a正确。8(20

10、19广西钦州三模)如图所示，虚线a、b、c代表电场中三条电场线，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域的运动轨迹，p、q是这条轨迹上的两点。下列判断正确的是()ap点的场强比q点的场强大bp点的电势比q点的电势高c带电质点通过q点时电势能较小d带电质点通过q点时动能较大答案ab解析由电场线疏密程度可知，p点的场强比q点的场强大，a正确；带电质点做曲线运动，电场力指向曲线的内侧，故电场线向左，沿着电场线方向，电势越来越低，故p点的电势比q点的电势高，b正确；电场力的方向向右，若粒子从p运动到q，电场力做负功，电势能增大，动能减小，若粒子从q运动到p，则电场力做正功，电势能减小，动能增大，

11、故带电质点通过p点时的动能较大，电势能较小，通过q点时的动能较小，电势能较大，c、d错误。9(2019全国卷)如图，电荷量分别为q和q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则()aa点和b点的电势相等ba点和b点的电场强度大小相等ca点和b点的电场强度方向相同d将负电荷从a点移到b点，电势能增加答案bc解析b点距q近，a点距q近，则b点的电势高于a点的电势，a错误。如图所示，a、b两点的电场强度可视为e3与e4、e1与e2的合场强。其中e1e3，e2e4，且知e1e3，e2e4，故合场强ea与eb大小相等、方向相同，b、c正确。由于ab，负电荷从低电势处移至高

12、电势处的过程中，电场力做正功，电势能减少，d错误。10(2019江苏南京、盐城二模)真空中两个点电荷q1、q2分别固定于x轴上x10和x24a的两点，在它们的连线上场强e与x关系如图所示(取x轴正方向为场强正方向，无穷远处为电势零点)，以下判断正确的是()aq1带正电、q2带负电bq1的电荷量是q2的9倍cx轴上3a处的电势为零d正点电荷q在x轴上a处的电势能比在2a处的大答案bd解析由图象可知，03a处场强沿x轴正方向，q1带正电，3a4a处场强沿x轴负方向，q2也带正电，a错误；x轴上3a处的合场强为零，根据点电荷场强公式ek可得，q1的电荷量是q2的9倍，b正确；x轴上3a处的场强为零，

13、但是q1带正电，q2带正电，所以电势大于零，c错误；在x轴上场强从a处指向2a处，沿场强方向电势越来越低，由epq可知正点电荷q在x轴上a处的电势能比在2a处的大，d正确。11(2019黑龙江齐齐哈尔一模)如图所示，匀强电场的方向与长方形abcd所在的平面平行，abad。电子从a点运动到b点的过程中电场力做的功为4.5 ev；电子从a点运动到d点的过程中克服电场力做的功为4.5 ev。以a点为电势零点，下列说法正确的是()ab点的电势为4.5 vbc点的电势为 vc该匀强电场的方向是由b点指向a点d该匀强电场的方向是由b点垂直指向直线ac答案ad解析电子从a点运动到b点的过程中电场力做的功为4

14、.5 ev，那么b点电势比a点电势高4.5 v，又以a点为电势零点，故b点的电势为4.5 v，a正确。电子从a点运动到b点的过程中电场力做的功为4.5 ev；电子从a点运动到d点的过程中克服电场力做的功为4.5 ev，那么，a点电势和bd连线的中点电势相同，都为零；又有c在a和bd中点连线的延长线上，故这三点电势相等，都为零，b错误。由b可知ac连线为等势线，电场线与等势线垂直；又由a选项可知，b点电势比a点电势高，那么，该匀强电场的方向是由b点垂直指向直线ac，c错误，d正确。12(2019山东潍坊二模)如图1所示，长为8d、间距为d的平行金属板水平放置，o点有一粒子源，能持续水平向右发射初

15、速度为v0，电荷量为q，质量为m的粒子。在两板间存在如图2所示的交变电场，取竖直向下为正方向，不计粒子重力，粒子撞击金属板时会被吸附静止。以下判断正确的是()a粒子在电场中运动的最短时间为b射出粒子的最大动能为mvct时刻进入的粒子，从o点射出dt时刻进入的粒子，从o点射出答案ad解析由图可知场强大小e，则粒子在电场中的加速度大小a，则粒子在电场中运动的最短时间满足at，解得tmin，a正确；能从板间射出的粒子在板间运动的时间均为t，由图象知任意时刻射入的粒子射出电场时沿电场方向的速度均为0，可知射出电场时的动能均为mv，b错误；t时刻进入的粒子，在时间内，在电场力作用下向下运动，由于电场力作

16、用时间，所以粒子会撞击在金属板上，不会从o点射出，故c错误；t时刻进入的粒子，在沿电场方向的运动是：先向上加速，后向上减速速度到零；然后继续向下加速，再向下减速速度到零如此反复，则最后从o点射出时沿电场方向的位移为零，粒子将从o点射出，d正确。第卷(非选择题，共62分)二、填空题(本题共2小题，共14分)13(2019上海黄浦区高三上学期期末)(6分)如图所示，三条平行等距的虚线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10 v、0 v、10 v，实线是一带电粒子(只受电场力)的运动轨迹，a、c为轨迹上的两点，粒子的带电荷量为2109 c。则粒子带_电，粒子从a点运动到c点电场力做功为_ j。答案负

17、2108解析根据电场线与等势面垂直，且指向电势较低的等势面，可知该电场的方向是向上的，带电粒子轨迹向下弯曲，粒子受到的电场力向下，所以粒子一定带负电；粒子从a点运动到c点电场力做功为wacuacq(010)(2109) j2108 j。14(2019上海市虹口区高三上学期期末)(8分)如图a，点电荷m、n固定于光滑绝缘水平桌面上，其连线的中垂线上有a、b、c三点。带负电的小球自a点由静止释放，其运动的vt图象如图b所示，图中tb、tc分别为小球运动到b、c点的时刻。设b、c两点处的电场强度大小分别为eb、ec，小球在这两点的电势能分别为epb、epc，则eb_ec，epb_epc。(选填“”或

18、“”)答案解析由题可知，带电小球受到重力、支持力和电场力作用，重力和支持力的合力为零，由图b可知，带电小球在b点时的加速度大于在c点时的加速度，即在b点时所受的电场力大于在c点时所受的电场力，则b点处的电场强度大于c点处的电场强度，即ebec；由图b可知从b点到c点，小球动能增大，所受合力做正功，由于在水平桌面上，重力和支持力不做功，则电场力做正功，动能增加，则电势能减小，即epbepc。三、计算论述题(本题共4小题，共48分。解答时写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写出答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值的单位)15(2019广东陆丰市甲子中学高三上学期期末)(10分)如

19、图，x轴上，有一长为l的绝缘细线连接均带负电的两个小球a、b，两球质量均为m，b球带电荷量大小为q，a球距o点的距离为l。空间有一竖直向下沿x轴方向的静电场，电场的场强大小按ex分布(x是轴上某点到o点的距离)。两球现处于静止状态，不计两球之间的静电力作用，重力加速度为g。(1)求a球所带的电荷量大小qa；(2)剪断细线后，求b球下落速度达到最大时，b球与o点的距离x0；(3)剪断细线后，求b球下落的最大高度h。答案(1)6q(2)4l(3)4l解析(1)将a、b两球看成一个整体，两球处于静止状态，则重力等于电场力，有2mgqalq2l0，解得：qa6q。(2)当b球下落速度达到最大时，重力与

20、电场力大小相等，即mgqx0，解得：x04l。(3)当b球速度为0时，其下落高度最大。运动过程中，场强随下落高度线性变化，则全过程平均场强，所以由动能定理得：mghqh0解得：h4l。16(2019兰州高三诊断考试)(10分)水平面上有一个竖直放置的部分圆弧轨道，a为轨道的最低点，半径oa竖直，圆心角aob为60，半径r0.8 m，空间有竖直向下的匀强电场，场强e1104 n/c。一个质量m2 kg、电荷量为q1103 c的带电小球，从轨道左侧与圆心o同一高度的c点水平抛出，恰好从b点沿切线进入圆弧轨道，到达最低点a时对轨道的压力fn32.5 n。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，求

21、：(1)小球抛出时的初速度v0的大小；(2)小球从b到a的过程中克服摩擦所做的功wf。答案(1) m/s(2) j解析(1)小球抛出后从c到b过程中受重力和竖直向上的电场力，做类平抛运动，则：mg|q|ema，解得：小球的加速度大小a m/s25 m/s2。c与b的高度差hrcos600.4 m，设小球到b点时竖直分速度大小为vy，则v2ah，解得：vy2 m/s。小球在b点时，速度方向与水平方向夹角为60，则tan60，解得：v0 m/s。(2)在b点时，sin60，则vb m/s。小球在a点时，由牛顿第三定律可知，轨道对小球的支持力大小fnfn，则由牛顿第二定律得：fn|q|emgm，解得

22、：va3 m/s。小球从b到a的过程，由动能定理得：(mg|q|e)(rrcos60)wfmvmv解得：wf j。17(2019全国卷) (14分)如图，两金属板p、q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网g，p、q、g的尺寸相同。g接地，p、q的电势均为(0)。质量为m、电荷量为q(q0)的粒子自g的左端上方距离g为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。(1)求粒子第一次穿过g时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；(2)若粒子恰好从g的下方距离g也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？答案(1)mvqhv0(2)2v0解析(1)

23、pg、qg间场强大小相等，设均为e。粒子在pg间所受电场力f的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为a，有efqema设粒子第一次穿过g时的动能为ek，由动能定理有qehekmv设粒子从射入电场至第一次穿过g时所用的时间为t，粒子在水平方向的位移大小为l，则有hat2lv0t联立式解得ekmvqhlv0(2)若粒子穿过g一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短。由对称性知，此时金属板的长度为l2l2v0。18(2019安徽合肥二模)(14分)一带正电小球通过绝缘细线悬挂于场强大小为e1的水平匀强电场中，静止时细线与竖直方向的夹角45，如图所示。以小球静止位置为坐标原点o，在竖直平面内建立直角坐标系xoy，其中x轴水平。现剪断细线，经0.1 s，电场突