高三物理电场习题精选

1、电场习题精选.如图，虚线ab和c是静电场中的三个等势面，它们的电y势分别为甲a、平b和平c,邛a5bc .带正电的粒子射入/尸飞、:电场中，其运动轨迹如实线 KLMN所示，由图可知/A，tA粒子从K到L的过程中，电场力做负功 二B粒子从L到M的 过程中，电场力做负功尸二- 一 /C粒子从K到L的过程中，静电势能增加D粒子从L到M的过程中，动能减小答案：A、C.一平行板电容器，两极之间的距离d和两极板面积 S都可以调节，电容器两板与电池相连。以Q表示电容器的电量，E表示两极板间的电场强度，则A当d增大、 B当d减小、 C当S增大、 D当S减小、 答案：A、BS不变时, S增大时, d不变时， d

2、减小时,Q减小、Q增大、Q增大、Q不变、E减小E增大E增大E不变 TOC o 1-5 h z 3, A、B是一对中间开有小孔的平行金属板，两小孔的连线与金属板面相垂直，4 B两极板的距离为1,两极板间加上低频交流电压，A板电势为零，B板电势。现有一电子在t=0时穿过A板上的小孔射入电场， 设初速度和重力的影响均可以忽|略不计，则电子在两极板间可能（）A.以AB间的某一点为平衡位置来回振动B.时而向B板运动，时而向 A板运动，但最后穿出 B板LiJ一直向B板运动，最后穿出 B板，如果小于某个值co。，l小于某个值1o一直向B板运动，最后穿出 B板，而不论，1为任何值 答案：A、C1.图，虚线方框

3、内有一匀强电场，A、B、C为该电场中 TOC o 1-5 h z 的三个点。已知 邛a =12 V,平b=6V,邛c= 6V。试B 在该方框中作出表示该电场的几条电场线。并保留作A 图时所用的辅助线（用虚线表示）答案：略I|.如图所示， E=10V , Ri=4 Q , R?=6Q , C=30F,电池内阻不计。先将开关 S闭合，稳定后再将 S断开，0求S断开后通过 R1的电量。|答案：Q=1 . 2X10-4c.在光滑水平面上有一质量m= 1.0 x10-3kg ,电量q= 1.0父10-1C的带正电小球，静止在O点，以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系oxy。现突然加一沿 x轴正方向、

4、场强大小E= 2.0 x106 V/m的匀强电场，使小球开始运动，经过1.0s,所加电场突然变为沿y轴正方向，场强大小仍为E=2.0m106 V/m的匀强电场，再经过 1.0S,所加电场又变为另一个匀强电场，使小球在此电场作用下经1.0s速度变为零。求此电场的方向及速度变为零的位置。答案：与x轴成2250角；坐标位置(0.40cm,0.20cm)7.有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的。点，另一端分别拴有质量皆为m=1.00M10-2kg的带电小球A和B,它们的电量分别为-q和q, q=1.00X107C, AB之间用第 三根线连接起来。空间中存在大

5、小为E= 1.00 x106n/c的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图所示，现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械能与电势能的总和与烧 断前相比改变了多少。(不计两带电小球间的相互静电力)BA图中虚线表示 A、B球原来的平衡位置， 实线表示烧断后重新达到平 衡的位置，其中“、3分别表示细线 OA、OB与竖直方向的夹角。A球受力如图所示，重力 mg,竖直向下；电场力 qE,水平向左；细 线OA对A的拉力Ti,方向如图；细线 AB对A的拉力T2,方向如 图。由平衡条件T1 sin 二 +T2 sin : = qET1 cos：

6、=T2 cos : mgB球的受力如图所示，重力 mg,竖直向下；电场力qE,水平向右；细 线AB对B的拉力丁2,方向如图。由平衡条件T2 sin - - qET2 cos : = mg联立以上各式并代入数据，得0a = 0, 3 = 45由此可知，A、B球重新达到平衡位置如图所示，与原来位置相比,A球的重力势能减小了B球的重力势能减小了A球电势能增加了 WaB球电势能减小了 WbEa = mgl(1 -sin600)Eb = mgl(1-sin60 cos45)=qEl cos600=qEl (sin45 -sin300)两种势能总和减小了 W=Wb -Wa - Ea - E代入数据，得答案

7、：6.8 10-2J8.为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器,接地上容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上、下底面的面积A = 0.04m2的金属板，间距 L=0.05m,当连接到 U=2500V的高压电源正、负两极时，能在金属板间产生一个匀强电 场，如图所示.现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒 1013个,假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量q=+1.0 x 10-17c,质量m=2.0 x 10-15kg,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力.求合上开关后：（1）经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附；（2）附尘过程中电场对烟尘颗粒共做

8、了多少功；（3）经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大。答案：（1） t=0.02s（2） W=2.5X10-4J（3） t1=0.014s再举一些概念性例题让学生练习。例如例1.若带正电荷的小球只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内A. 一定沿电场线由高电势向低电势运动 B. 一定沿电场线由低电势向高电势运动 C.不一定沿电场线运动，但一定由高电势向低电势运动 D.不一定沿电场线运动，也不一定由高电势向低电势运动 答案：D点评：物体的运动不仅与物体的受力情况有关，而且与物体运动的初始条件有关；物体 的运动轨迹与电场线没有必然的关系。例2.在静电场中A电场强度处处为零的区域内，电势也一定

9、处处为零 B电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同 C电场强度的方向总是跟等势面垂直D沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的答案：C、D点评：电场强度的大小与电势的高低没有必然的联系，但由电场强度的方向可以判断电 势的高低。例3:示波器的示意图如图， 金属丝发射出来的电子被加速后从金属板的小孔穿出，进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在荧光屏上。 设加速电压Ui=1640V,偏转极板长l=4cm,偏转板间距d=1cm,当电子加速后从两偏转板的中央沿板平行方向进入 偏转电场。（1）偏转电压为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？ （2）如果偏转板右端到荧光屏的距离 L=2

10、0cm ,则电子束最大偏转距离为多少？解析：（1）要使电子束打在荧光屏上偏转距离最大，电子经偏转电场后必须下板边缘出 来。2电子在加速电场中，由动能定理 eU=mv2电子进入偏转电场初速度v0=2eU1电子在偏转电场的飞行时间t=l / v 0电子在偏转电场的加速度a=meE eU2md要使电子从下极板边缘出来，应有d 1 2 .2.U2l2丁 2 at1=2md旃解得偏转电压 U2=205V(2)电子束打在荧光屏上最大偏转距离y=d+y22由于电子离开偏转电场的侧向速度vy= ati =型”mdv0电子离开偏转电场到荧光屏的时间t2=L/V0eUzlL U2ILy2=Vy . t2= z-=

11、 =0.05mmdV22dUi电子最大偏转距离点评：本题分析时,y= : +y2=0.055m要注意电子在示波器管中加速、偏转、匀速直线运动到达荧光屏三 个阶段受力及运动的特征。旨在练习带电粒子在电场中的加速和偏转问题。例4.如图所示，在场强为 E,方向竖直向上的匀强电场中，水平固定一块长方形绝缘薄板。将一质量为m,带有电荷-q的小球，从绝缘板上方距板 h高处以速度V0竖直向下抛出。,设小球与板碰撞时不损小球在运动时，受到大小不变的空气阻力 f的作用，且f(qE+mg) 失机械能，且电量不变。求小球在停止运动前所通过的总路程 So解析：小球以初速度竖直下抛作匀加速运动，并与水平板碰撞 并以相同

12、的速率返回向上运动到最高点。由于阻力作用，返回的 高度变小，然后有下落做加速运动。以后在竖直方向多次往返运 动，但高度不断减小，直到最终静止在水平板上。由于小球在竖直方向往返运动的每一阶段受力都是恒力，运动 规律都属于匀变速运动。因此本题可应用牛顿运动定律和运动学 公式来解。把每一阶段的位移求出，再求和，就是小球通过的路 程。但若用动能定理求解更简便。小球在往复运动过程中，一直有阻力做功。而重力、电场 力做功与路径无关，只决定于小球的始末位置。由动能定理mgh+qEh - fs=0 mv2222mgh 2qEh -mv02fs=点评：带电物体在电场中的运动由于重力、电场力作功与路径无关，用动能

13、定理求解比 用牛顿运动定律和运动学公式求解更简便。例5.如图甲所示，A、B表示在真空中相距为 d的两平行金属板，加上电压后，它们之 间的电场可视为匀强电场。 图乙表示一周期性的交变电压波形，横坐标代表电压 U。从t=0开始，电压为一给定值 U。，经过半个周期，突然变为U。；再过半个周期，又突然变为Uo， 如此周期性地交替变化。在 t=0时，将上述交变电压 U加在两板上，使开始时 A板电势比 B板高，这时在紧靠 B板处有一初速为零的电子(质量为m,电量为e)在电场作用下开始运动，要想使这电子到达 A板时具有最大的动能，则所加交变电压的频率最大不能超过多 少？AB耳0-舔T2T解析：由电子受力情况

14、可知，电子在板间向左做加速度方向交替变化的单向直线运动。当t=0时，A板电势高于B板，在tT/2阶段内，电子在电场力作用下向 A板做加速运动。在T/2tT时，B板电势高于A板，电子做减速运动。电子在电场中加速度大小 TOC o 1-5 h z a=eUo/md要使电子到达 A板时动能最大，必须一直加速，即时间 tT/2 o到达 A 板日d =at2/2=eU 0t2/2md又因为频率f=1/T由解得频率最大不能超过f= eU08md点评：本题涉及的知识点：匀强电场、电场力做功、直线运动、交变电压。本题主要要弄清：电子在交变电场作用下的运动特征；由Ek=eU,电子只有一次加速到 A板，动能才最大

15、，而不是在T/2的偶数倍时间内。可将本题延伸，若电子的运动方向和电场方向垂直时，假设电子不碰极板，则电子偏转的最大位移和最小位移是多少。 TOC o 1-5 h z 例6.如图所示，ABCDF为一绝缘光滑轨道， 竖直 B放置在水平方向的 匀强电场中，BCDF是半径为R的/一、E圆形轨道，已知电场强度为 巳 今有质量为 m的带电 L小球在电场力作用下由静止从 A点开始沿轨道运动，I J小球受到的电场力和重力大小相等，要使小球沿轨道:、一/.做圆周运动，则 AB间的距离至少为多大？”解析：要使小球在圆轨道上做圆周运动，小球在“最高”点不脱离圆环。这“最高”点 并不是D点，可采用等效重力场的方法进行

16、求解。重力场和电场合成等效重力场，其方向为电场力和重力的合力方向，与竖直方向的夹角g =一 二 = 2g在等效重力场的“最高”点，小球刚好不掉下来时2 v mg = m -v = . gR = . 2Rg从A到等效重力场的“最高”点，由动能定理 TOC o 1-5 h z _ . O ,O ,12 一qE (L Rsin 45 )-mg(R Rcos45 ) mv -0 2.2、.2. 2mgR(1 ) mgR-qE - R222，2 _L 二222=(1 )RqE2点评：“等效”法是物理学中的常用方法，在本题中电场和重力合成等效重力场是有条件 的，即重力和电场力都是大小和方向都不变的恒力。电

17、场练习一、选择题；.有一个带正电的验电器，当一金属球接近它的，观察到验电器金属箔的张角减小了。由此可以判定金属球（BCD ）（A）可能带正电荷（B）可能带负电荷（C）可能不带电 （D） 一定不带正电荷.空间有一匀强电场，电场方向与纸面平行。一带电量为 -q的小球（重力不计），在恒定 拉力F的作用下沿虚线由 M匀速运动到N,如图所示。已知力 F和MN间夹角为0 , MN司距 离为d,则下列结论正确的是（AC ）。NA. MN两点的电势差为 Fdcos 0 /q TOC o 1-5 h z B.匀强电场的电场强度大小为Fdcos 0 /q:C.带电小球由 M运动到N的过程中，电势能增加了 Fd C

18、OS0;D.若要使带电小球由 N向M做匀速直线运动，则 F必须反向尸.下列说法中正确的是（ d ）（A）在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；*M（B）电荷在场强为零处的电势能也为零；（C）在场强相等的各点，电荷的电势能必相等；（D）在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势能必为零.两个带同种电荷的小球相距为r所带电的总量为 Q,则则叙述正确的是（ C ）A.当q1二Q/3,q2=2Q/3时，库仑力达最大B.当q1=Q/3,q2=2Q/3时，库仑力达最小C.当q1=Q/2,q2=Q/2时，库仑力达最大D.当q1二Q/2,q2=Q/2时，库仑力达最小.如图，一带电粒子射入一固定在O的点电荷的电场

19、中，粒子运动轨迹是虚线abc所示，图中实线是同心圆弧，表示电场的等势面，不计粒子所受重力，则以下判断中错误的是（C ）A.此粒子一直受到静电斥力作用B.粒子在b点的电势能一定大于在 a点的电势能C.粒子在b点的速度一定大于在 a点的速度D.粒子在a点和c点的速度大小一定相等.静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如下图所示.虚线表示这个静电场在xoy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于ox轴、oy轴 TOC o 1-5 h z 对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势 差相等.一个电子经过 P点（其横坐标为-x）时，速度与ox 轴平行.适当控制实

20、验条件，使该电子通过电场区域时仅在ox轴上方运动.在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图是（D H）八vy-x0 x0O ； xD7.如图所示，AB、CD为一圆的两条直径， 且互相垂直，O点为圆心。 空间存在一未知静电场， 方向与圆周所在平面平行。 现有一电子, 在电场力作用下(重力不计)，先从A点运动至C点，动能减少 了 W;又从C点运动至B点，动能增加了 W,那么关于此空间存 在的静电场可能是；(AD )(A)方向垂直于 AB并由O指向C的匀强电场，(B)方向垂直于 AB并由C指向O的匀强电场，+Q+2Q(C)位于 O点的正点电荷形成的电场，；*；8.如图

21、所示,A、B两点各放有电量为+Q和+2Q的点电荷,A、B、C、D四点在同一直线(D)位于D点的正点电荷形成的电场。上，且AC =CD = DB ,将一正电荷从 C点沿直线运动到 D点，则( B )A .电场力一直做正功B.电场力先做正功，再做负功C.电场力一直做负功D.电场力先做负功再做正功.在匀强电场中a、b、c三点构成一个三角形，电场强度方向平行于该三角形所在平面。 一个电子仅在电场力作用下从a点运动到b点，动能减少了 E, 一个粒子从C点运动到a点，动能也减少了 E,则电子和a粒子分别从b运动到c的过程中( A )A.电子动能增加， 口粒子动能减少。B .电子动能减少，a粒子动能增加C.

22、电子、a粒子动能都增加。D.电子、豆粒子动能都减少.如图所示，等量异种电荷 a、b固定在真空中，把一个电子从接近于 b的c点由静止释 放后，它沿直线运动到接近 a点的d点，不计电子的重力，则电子从 c至ij d的过程中(CD ) TOC o 1-5 h z A.作匀加速直线运动；Bo它的加速度先增大后减小；qC.它的加速度先减小后增大；D。它的速度始终增大。411.如图所示，xoy坐标系中，将一负检验电荷q由y轴上 aba点移动x轴上b点时，需克服电场力做功 W若从a点移到x轴上产c点时，必需克服电场力做功 W,那么关于此空间存在的静电场可能是 CA .存在场强方向沿 y轴正方向的匀强电场 B

23、.存在场强方向沿 x轴正方向的匀强电场 C.处于第I象限某一位置的正点电荷形成的电场 D.处于第II象限某一位置的正点电荷形成的电场 12.在点电荷-Q的电场中某一位置，质子具有Eo的动能即可逃逸此电场的束缚， 那么“粒子要从该位置逃逸该电场束 缚，需要的动能至少为(C )A. Eo/4;Bo E0/2；Co 2E0；Do 4E0。.点电荷Qi、Q2和Q3,所产生的静电场的等势面与纸面 的交线如图中的实线所示， 图中标在等势面上的数值分别表 示该等势面的电势，a、b、c 表示等势面上的点，下列 说法中正确的有D (A)位于g点的点电荷不受电场力作用b点的场强与d点的场强大小相等(C)把电荷量为

24、q的正点电荷从a点移到i点，再从i点移到f点过程中，电场力做的总 功大于把该点电荷从 a点直接移到f点过程中电场力所做的功（D）把单位正电荷从 m点移到c点过程中电场力做的功等于7kJB N图 22-1.如图22-1所示，A、B为平行金属板，两板相距为 d,分别与 电源两极相连，两板的中央各有小孔M、No今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落（P、M、N三点在同 一竖直线上），空气阻力不计，到达 N点时速度恰好为零，然后按 原路径返回。若保持两板间的电压不变，则： ADP点下落仍能返回。P点下落仍能返回。P点下落后将穿过NA.若把A板向上平移一小段距离，质点自 B.若把B板向下

25、平移一小段距离，质点自 C.若把A板向上平移一小段距离，质点自 孔继续下落。 TOC o 1-5 h z D.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过 NA （孔继续下落。. 4.如图所示，A、B、C、D是匀强电场中的一个长方形的四个顶点，:已知A、B、C三点的电势分别为 华A =14V,邛B =3VWC = 3V,由此可C LJ得D点电势中D = 14V V。.在光滑水平面上固定着一个带正电的绝缘小球A ,另有一个带负电的绝缘小球B绕A做匀速圆周运动，它们之间距离远大于小球半径，当两球相距为r时，B球做A速圆周运动的速率为v,那幺当两球距离为 2r时，球做匀速圆周运动的速率为_ v

26、/V2.如图，在光滑水平面上有一带电量为-q,质量为m的带电小球，置于 .场强为E方向水平向右的匀强电场中的A处，沿水平方向距 A为xo的B 处固定一个挡板，释放小球后，小球与挡板发生无能量损失碰撞，若每次|碰撞中小球都有一半的电量损失（设 B始终不带电），则第二次碰撞后，R Z 盘丫二小球离开板的最大距离是 2X.电量为2X 10-6C的点电荷放入电场中 A点，受到作用力为4X10-4N,方向向右，则 A点的场强为_200N/C,.,方向向右,.若把另一电荷放在该点受到力为2X 10-4N,方向向左，则这个电荷的电量为-10-6C 一.将质量为2g的带负电的小球 A用细绳吊起，再将带电量为4

27、.0X10-6C的物体B靠近A , 当两个带电体在同一高度相距为30cm时，细绳与竖直方向成 45。角，则B受到静电力的大小为_0.02,N, A 带电量为 _5X 10-8C.把负电荷q=5X 10-5C从无穷远处移到电场中 A点，克服电场力做功1.0X 10-6J,再把q从 A点移到B点，电场力对电荷做 4X 10-6J的功,A点电势为_-0.02V;B点电势为_ 0.06V.如图所示是匀强电场，若负电荷从A点移到B点，电场力做正功， 那么电场线的方向应是沿斜线向下 ，该负电荷由A移到B的 过程中，电荷电势能 减少，动能将 增大（填减小、 增大或不变）.如图所示,A处有一带正电的带电体 Q

28、,若在C处有初速度为零的质子和 a粒子，则质子和 a粒子就要在 Q的电场中受电场力作用由 C处向d处运动，设质子和 三 L 1a粒子到达d处的速率依次为Vh、Va,则VH/Va的比值为血 TOC o 1-5 h z .如图所示，在倾角 37。的斜面两端，垂直于斜面方向固定两个弹性板，两板相距2米,质量10克，带电量1 X 10-7库仑的物体与斜面的摩擦系数为0.2,物体在斜面中点时速度大小为10米/秒，物体在运动中?与弹性板碰撞中机械能不损失，物体在运动中电量不变，若匀强电场场强 E=2X 106牛/库，求物体在斜面上通过的路程？ 40m （g=10 米/秒 2）弋 一.试举出一些实例来讨论下

29、列说法下哪些是正确的？哪些工一工是不正确的？（1）电场中场强相同的点， 它们的电势也一定相同，电势相同的点，它们的场强也一定相同；（2）电场中场强相同的点，它们的电势一定不相同，电势相同的点，它们的场强也一定不相同；（3）电场中场强相同的点，它们的电势不一定相同，电势相同的点，它们的场强也不一定相同.（3）正确，（1）（2） 不正确.为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积 A=0.04m2的金属板，间距 L=0.05m ,当连接到 U=2500V的高压电源正负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图所示，现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为 q=+1.0X10-17C,质量为 m=2.0M0-15kg,不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力。求合上电键后：（1）经