2020届人教高考物理一轮稳优提优题：静电场练习及答案

人教高考物理一轮稳优提优题：静电场练习及答案**静电场**一、选择题1、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()A．2.4×10－19CB．－6.4×10－19CC．－1.6×10－18CD．4.0×10－17C【参考答案】A2、(多选如图所示，将一带正电小球从A点以一定速度沿与水平方向成θ角抛出，随后落到了与A等高的B点；若其他条件不变，在空间加一竖直向下的匀强电场．不考虑空气阻力，则下列说法中正确的是()A．两次到达虚线处的时间相等B．两次到达最高点的速度相同C．两次到达虚线处的速度相同D．第二次落点在B点的右侧解析：选BC.带正电小球，在空间加一竖直向下的匀强电场后，受到竖直向下的电场力，加速度增大，根据vy＝at，粒子回到B点的时间变短，选项A错误；两次到达最高点时都只有水平速度，而小球在水平方向上做匀速直线运动，故两次到达最高点的速度相同，选项B正确；两次到达虚线处电场力和重力做功都为0，根据功能关系知，两次到达虚线处的速度相同，选项C正确；加电场后，小球回到B点的时间变短，根据x＝v0t，则第二次落点在B点的左侧，选项D错误．3、两个分别带有电荷量－Q和＋5Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为eq\f(r,2)，则两球间库仑力的大小为()A.eq\f(5F,16)B．eq\f(F,5)C.eq\f(4F,5)D．eq\f(16F,5)解析：选D.两球相距r时，根据库仑定律F＝keq\f(Q·5Q,r2)，两球接触后，带电荷量均为2Q，则F′＝keq\f(2Q·2Q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r,2)))\s\up12(2))，由以上两式可解得F′＝eq\f(16F,5)，D正确．4、如图所示，在空间中存在竖直向上的匀强电场，质量为m、电荷量为＋q的物块从A点由静止开始下落，加速度为eq\f(1,3)g，下落高度H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h到达最低点C，整个过程中不计空气阻力，且弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则带电物块在由A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是()A．该匀强电场的电场强度大小为eq\f(mg,3q)B．带电物块和弹簧组成的系统机械能减小量为eq\f(mg（H＋h）,3)C．带电物块电势能的增加量为mg(H＋h)D．弹簧的弹性势能的增加量为eq\f(mg（H＋h）,3)解析：选D.刚开始物块的加速度为eq\f(1,3)g，由牛顿第二定律得mg－Eq＝ma，则E＝eq\f(2mg,3q)，选项A错误；带电物块在由A点运动到C点的过程中，电场力做功为－Eq(h＋H)＝－eq\f(2mg（h＋H）,3)，带电物块和弹簧组成的系统机械能减少量为eq\f(2mg（h＋H）,3)，带电物块电势能的增加量为eq\f(2mg（h＋H）,3)，选项B、C错误；由能量守恒知，弹簧的弹性势能的增加量为mg(h＋H)－eq\f(2mg（h＋H）,3)＝eq\f(mg（h＋H）,3)，选项D正确．5、如图所示为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线．两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb，a、b点的电场强度大小分别为Ea和Eb，则()A．Wa＝Wb，Ea>Eb B．Wa≠Wb，Ea>EbC．Wa＝Wb，Ea<Eb D．Wa≠Wb，Ea<Eb解析：选A.因a、b两点在同一等势线上，故Uac＝Ubc，Wa＝eUac，Wb＝eUbc，故Wa＝Wb.由题图可知a点处电场线比b点处电场线密，故Ea>Eb.选项A正确．6、静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，D为静电计，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度减小些，下列采取的措施可行的是()A．断开开关S后，将A、B两极板分开些B．断开开关S后，增大A、B两极板的正对面积C．保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些D．保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片向右移动解析：选B.断开开关S，电容器所带电荷量不变，将A、B两极板分开些，则d增大，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)知，电容C减小，根据U＝eq\f(Q,C)知，电势差增大，指针张角增大，选项A错误；断开开关S，增大A、B两极板的正对面积，即S增大，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)知，电容C增大，根据U＝eq\f(Q,C)知，电势差减小，指针张角减小，选项B正确；保持开关S闭合，无论将A、B两极板分开些，还是将两者靠近些，电容器两端的电势差都不变，则指针张角不变，选项C错误；保持开关S闭合，滑动变阻器仅充当导线作用，电容器两端的电势差不变，滑片滑动不会影响指针张角，选项D错误．7、如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d；在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中．当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动．重力加速度为g.粒子运动的加速度为()A.eq\f(l,d)g B．eq\f(d－l,d)gC.eq\f(l,d－l)g D．eq\f(d,d－l)g解析：选A.带电粒子在电容器两极板间时受到重力和电场力的作用，最初处于静止状态，由二力平衡条件可得：mg＝qeq\f(U,d－l)；当把金属板从电容器中快速抽出后，电容器两极板间的电势差不变，但两极板间的距离发生了变化，引起电场强度发生了变化，从而电场力也发生了变化，粒子受力不再平衡，产生了加速度，根据牛顿第二定律ma＝mg－qeq\f(U,d)，两式联立可得a＝eq\f(l,d)g.8、如图所示是高压电场干燥中药技术基本原理图，在大导体板MN上铺一薄层中药材，针状电极O和平板电极MN接高压直流电源，其间产生较强的电场．水分子是极性分子，可以看成棒状带电体，一端带正电，另一端带等量负电；水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去，在鼓风机的作用下飞离电场区域从而加速干燥，图中虚线ABCD是某一水分子从A处由静止开始的运动轨迹．下列说法正确的是()A．A处的电场强度大于D处B．B处的电势高于C处C．水分子做匀变速运动D．水分子由A运动到C的过程中电势能减少解析：选D.根据电场线的疏密表示电场强度的大小可知，A处的电场强度小于D处，选项A错误；根据沿着电场线方向电势降低可知，B处的电势低于C处，选项B错误；由于电场是非匀强电场，所以水分子做非匀速运动，选项C错误；水分子由A运动到C的过程中，电场力做正功，电势能减少，选项D正确．9、(多选)如图所示，空间有竖直方向的匀强电场(图中未画出)，一带正电的小球质量为m，在竖直平面内沿与水平方向成30°角的虚线MN以速度v0斜向上做匀速运动．当小球经过O点时突然将电场方向旋转一定的角度，电场强度大小不变，小球仍沿MN方向做直线运动，选O点电势为零，重力加速度为g，则()A．原电场方向竖直向下B．改变后的电场方向垂直于MNC．电场方向改变后，小球的加速度大小为gD．电场方向改变后，小球的最大电势能为eq\f(mveq\o\al(2,0),4)解析：选CD.因带电小球斜向上做匀速运动，所以小球所受合力为零，故电场力与重力等大反向，所以电场力向上，又因为小球带正电，所以电场方向竖直向上，故A错误；当电场方向改变后，小球仍做直线运动，此时小球只能做匀减速直线运动，因电场力大小不变与重力大小相等，故改变后的电场方向与重力方向夹角为120°，指向左侧，由题意可知合力大小也等于重力，所以加速大小等于g，故B错误，C正确；由动能定理可得W电＋WG＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，又因为W电＝WG，所以W电＝－eq\f(1,4)mveq\o\al(2,0)，故电势能增加eq\f(1,4)mveq\o\al(2,0)，即最大电势能为eq\f(1,4)mveq\o\al(2,0)，故D正确．10、(多选)目前的手机触摸屏大多是电容式触摸屏．电容式触摸屏内有一导电层，导电层四个角引出四个电极．当手指触摸屏幕时，人体和触摸屏就形成了一个电容，电容具有“通高频”的作用，从而导致有电流分别从触摸屏四角上的电极中流过，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置信息，在开机状态下，下列说法正确的是()A．电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是因为手指对屏幕按压产生了形变B．电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是利用了电磁感应现象C．当手指触摸屏幕时手指有微弱的电流流过D．当手指离开屏幕时，电容变小，对高频电流的阻碍变大，控制器不易检测到手指的准确位置解析：选CD.电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是因为手指与屏幕形成电容器，选项A、B错误；当手指触摸屏幕时手指中的电荷定向移动，有微弱的电流流过，选项C正确；当手指离开屏幕时，板间距离增大，电容变小，对高频电流的阻碍变大，控制器不易检测到手指的准确位置，选项D正确．11、沿电场中某条直线电场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，坐标点O、x1、x2和x3分别与x轴上M、A、B、C四点相对应，相邻两点间距相等．一个带正电的粒子从M点附近由静止释放，运动到A点处的动能为Ek，仅考虑电场力作用．则()A．从M点到C点，电势先升高后降低B．粒子先做匀加速运动，后做变加速运动C．粒子在AB段电势能变化量大于BC段的D．粒子运动到C点时动能小于3Ek解析：选CD.由题意知，带正电的粒子受电场力方向沿x轴正方向，由题图知，从M点到C点，电场的方向不变，电势一直降低，故A错；由图知，电场强度一直在变，粒子所受电场力在变，所以粒子一直做变加速运动，故B错；由图知AB段电场强度的平均值大于BC段的平均值，而位移相同，所以在AB段电场力做功较多，电势能的变化量较大，故C对；根据E－x图象与坐标轴所围面积表示两点间的电势差，由图知，AC段图象所围面积小于MA段的2倍，根据动能定理知粒子运动到C点时动能小于3Ek，故D对．二、非选择题1、中国科学院2015年10月宣布中国将在2020年开始建造世界上最大的粒子加速器．加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用．如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极．质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速，加速电压视为不变．设质子进入漂移管B时速度为8×106m/s，进入漂移管E时速度为1×107m/s，电源频率为1×107Hz，漂移管间缝隙很小，质子在每个管内运动时间视为电源周期的eq\f(1,2).质子的比荷取1×108C/kg.求：(1)漂移管B的长度；(2)相邻漂移管间的加速电压．解析：(1)设质子进入漂移管B的速度为vB，电源频率、周期分别为f、T，漂移管B的长度为L，则T＝eq\f(1,f) ①L＝vB·eq\f(T,2) ②联立①②式并代入数据得L＝0.4m． ③(2)设质子进入漂移管E的速度为vE，相邻漂移管间的加速电压为U，电场对质子所做的功为W，质子从漂移管B运动到E电场做功W′，质子的电荷量为q，质量为m，则W＝qU ④W′＝3W ⑤W′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,E)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B) ⑥联立④⑤⑥式并代入数据得U＝6×104V.答案：(1)0.4m(2)6×104V2、如图所示，质量为m的小球A穿在绝缘细杆上，杆的倾角为α，小球A带正电，电荷量为q.在杆上B点处固定一个电荷量为Q的正电荷．将A由距B竖直高度为H处无初速释放，小球A下滑过程中电荷量不变．不计A与细杆间的摩擦，整个装置处在真空中，已知静电力常量k和重力加速度g.求：(1)A球刚释放时的加速度是多大；(2)当A