2021年高考物理专题复习：静电场

2021年高考物理专题复习：静电场一、单选题.如图所示，A、B、C为直角三角形的三个顶点，NA=30。，。为A8的中点。在A、C两点分别放置一个点电荷抬、衣后，使得8点的场强方向竖直向上。下列说法正确的是（ ）\D（/A一定是正电荷，案一定是负电荷q后Aqcc.。点电势高于8点电势D.将一负检验电荷从8点移到。点，电势能增加2.如图所示，虚线为某点电荷激发的电场中的三个等势面，等势面。上的电场强度大E小为E,电势为60V,等势面c上的电场强度大小为电势为20V,相邻两个等势面的间距相等。某质子只受电场力作用，在电场运动的轨迹如图中实线所示，若该质子在等势面C上的动能为80eV,下列说法正确的是（ ）A.点电荷可能为负电荷B.质子经过等势面〃的电势能为40eVc.质子经过等势面b的加速度大小是经过C加速度大小的2倍D.质子经过等势面c的速度大小是经过等势面。速度大小的正倍3.如图所示，左边是一个原先不带电的导体，右边C是后来靠近导体的带正电金属球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为。小。小则下列结论正确的是（ ）

C0IAC0IAA.沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且。8>QaB.只有沿虚线〃切开，才有A带正电，B带负电，并。C.沿虚线。切开，A带正电，B带负电，且D.沿任意一条虚线切开，都有A带正电，B带负电，而团的值与所切的位置有关4.电荷量分别为+2夕和国的异种点电荷，在空间产生的电场分布如图所示，纵b为电场中两点，则（ ）A.。点的电场强度小于〃点的电场强度B.。点的电势低于〃点的电势C.将负检验电荷从a点移到b点的过程中，电场力做正功D.负检验电荷在a点的电势能小于在〃点的电势能.下列说法正确的是（ ）A.运动电荷在磁场中所受的磁场力方向一定与磁场的方向垂直B.电荷在电场中的受力方向一定与电场的方向相同C.感应电流的磁场方向总与引起感应电流的磁场方向相反D.导体棒在匀强磁场中运动时一定能产生感应电动势.如图所示，真空中三点ABC构成直角三角形，其中长度为L，ZC=30°,并在A点固定一颗场源点电荷。现有一电子（质量为阳、电量为在外力（非电场力）帮助下从6匀速运动到C,已知该过程中电子的电势能逐渐减小，且到达C点时外力大小为尸，（不考虑电子的重力）则以下说法正确的是（A.该外力大小一直保持不变B.外力在该过程中对电子一直做正功C.场源电荷带负电，但无法求出电荷量D.电子在8点时所受电场力大小为4/.如图甲所示，两个等量正点电荷固定在绝缘水平面上，。、A、3、C是其连线中垂线上位于竖直方向上的四点，一带电量为+2X10-C，质量为4xl（）7kg的小球从A点静止释放，其运动的u-f图像如图乙所示，其中3点处为整条图线切线斜率最大的位置（图中标出了该切线），。点处的切线平行于，轴，运动过程中小球电荷量保持不变，已知A、8两点间距离为0.8m,B、C两点间的距离为2.7m,g=10m/s:下列说TOC\o"1-5"\h\z法中正确的是（ ）c\At …宿……o\ ㊉*•IIB■甲A.A5两点电势差4历=16.16\7B.小物块从B点到C点电场力做的功W=4x10-3JC.8点为AC间电场强度最大的点，场强大小石=20.4V/mD.由A到C的过程中小物块的电势能先减小后变大8.真空中有两个点电荷，它们之间的静电力为F,如果保持它们所带的电量不变，将TOC\o"1-5"\h\z它们之间的距离增大到原来的4倍，则它们之间静电力的大小变为（ ）A,16F B.4F C.— D.—4 16二、多选题9.如图甲所示，0、色为两个固定点电荷，其中0带正电，它们连线的延长线上有。、〃两点。一带正电的试探电荷以一定的初速度沿直线从〃点开始经。点向远处运动，其速度图像如图乙所示。则下列说法错误的是（ ）a.在£之间放置一个点电荷，该点电荷可能处于平衡状态B.从到。场强逐渐减小，且。点场强为零C.点右侧电势逐渐升高D.在③左侧的连线延长线上存在场强为零的点10.如图所示，金属板带电荷量为+2,质量为〃，的金属小球带电荷量为+%当小球静止后，悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为a,小球（可视为质点）与金属板中心。恰好在同一条水平线上，且距离为下列说法正确的是（ ）+2在小球处产生的场强为自=华+。在小球处产生的场强为纥=‘al】"q.mgtana+q在。点产生的场强为马一+夕在。点产生的场强为心=4LH.如图所示，固定在竖直面内的光滑绝缘半圆形轨道ABC,处在水平向右的匀强电场

中，电场线与轨道平面平行，一个带电小球在轨道上的A点由静止释放，小球沿圆弧轨道运动，运动到B点时速度不为零。下述说法正确的是（ ）BBA.小球一定带正电B.小球一定会运动到C点C.小球速度最大的位置一定在AB段圆弧上某一点D.小球从A点运动到B点的过程中，小球的机械能一直减小12.如图，一点电荷位于线段M。、。。所在平面内（图中未标出），其中N、P分别为线段M0、。。的中点，己知将一试探电荷从N点移动到P点电场力做功为零，下列分析正确的是（）QA.N、尸两点的电场强度一定相等B.将试探电荷从M点移动到。点，电场力做功一定为零MN两点的电势差一定等于NO两点的电势差MN两点的电势差一定等于。P两点的电势差三、填空题13.在如图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器与电源断开，极板A与静电计相连，极板8接地。若将极板8向左平行移动一小段距离，则将观察到静电计指针偏角增大，说明平行板电容器的电容随板间距离d增大而:B极板向左移动后，A、B间的电场强度 （均选填“增大”或“减小”或“不变。.真空中有两个点电荷，电荷量均为q,当两点电荷相距为l时，它们之间库仑力的大小为尸。(1)若保持两点电荷的电荷量不变，仅将它们之间的距离减小为;L,求它们之间的库仑力的大小F1=；(2)若保持两点电荷之间的距离不变，仅将它们的电荷量都增大为29，求它们之间的库仑力的大小心=0.在水平面内，有A、B两个带电小球相距为d,其中，A固定不动，质量为〃?的小球B,在库仑力作用下由静止开始运动经过一段时间后，小球B的速度为八加速度变为刚开始运动时加速度的!。那么，此时A、B两个小球间的距离为：在4这个过程中电势能的减少量为o.将带电量为6X10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，电场力做了3x105J的功，再从3移到C,克服电场力做了1.2x105j的功，则电荷从A移到8,再从8移到。的过程中电势能共(填增大或减少)了Jo如果规定A点的电势为零，则该电荷在B点的电势为V和。点的电势能为Jo.在电场强度为600N/C的匀强电场中，A、6两点相距5cm,若A、B两点连线是沿着电场方向时，则A、B两点的电势差是 V。若A、8两点连线与电场方向成60。时，则A、8两点的电势差是 V。.如图甲所示，4、6是匀强电场中的两点，电势%外；将一正点电荷由4点移至6点，其在A、8两点所受的电场力大小心匕，所具有的电势能大小Ep”EpB。(三空均选填“>”、“v"或』”)甲四、实验题.电容器是电学中一种常见的能存储电荷的电子元件。某同学用图所示的电路探究一个电容器的充、放电规律。图中R是12k。的高阻值电阻，与电脑相连的电流传感器和电压传感器将实时测量的电流/和电容器两端的电压〃记录下来，并转化为相应的i—和〃一I图像。(1)研究电容器车里过程的规律时，开关S应接在(选填1或2)；(2)开关接2时电路中高阻值电阻R的作用；A.可以有效减小电容器充电时间 B.可以有效减小电容器放电时间C.可以有效延长电容器充电时间 D.可以有效延长电容器放电时间(3)如图为研究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系的电路图。①选用的电容器A、B的电容应(相同、不同);②正确的实验步骤是 oS?闭合S?断开c.S1接1,电压值稳定后断开S1,并记录电压值U1；D.S1接2,电压值稳定后断开S-并记录电压值U?；(4)电容器充电过程中，两极板的电荷量增加，电源的能量不断储存在电容器中，电路中的电流不断减小如图所示。请你分析说明充电过程中电路中电流减小的原因。()五、解答题.如图所示，A、B、C是匀强电场中一直角三角形的三个顶点，其中NC=30。，AB方向与电场方向平行，AC边长0.8m。已知A、C两点的电势。a=9V,/c=3V,求解匀.如图，一匀强电场方向平行于直角三角形ABC构成的平面，ZA=30°,AB=Q.4m,把电荷量q=—2xlOT°C的点电荷由A点移动到B点，电场力做功％8=4.8x10-Sj,取3点的电势为零，C点的电势％=-240v。求:(1)该点电荷由B点移动到C点，电场力所做的功；(2/点的电势；(3)该电场强度的方向及大小。.如图所示，A、6是固定于同一条竖直线上的带电小球，A电量为+。、8电量为-。，CO是它们的中垂线，另有一个带电小球E，质量为〃？、电荷量为乜7,被长为L的绝缘轻质细线悬挂于。点，。点在C点的正上方，A、8、C三点构成变成为d的等边三角形，现将小球从E拉到M点，使细线恰好水平伸直且与A、B、。处于同一竖直面内，然后由静止释放小球石，当它运动到最低点C时速度大小为口。已知静电力常量为k,重力加速度为g,三个小球都可视为点电荷，试求：(1)小球七在C点时对细线的拉力；

(2)若。点电势为零，则A、3所形成的电场中M点的电势外,。参考答案D【详解】A.根据电场叠加原理，办一定是负电荷，案一定是正电荷，A错误；B.根据电场叠加原理得Ec=Easin30°Ec=k±广…黑(2r)解得Qa=限B错误；D.将一负检验电荷从B点移到。点，*对检验电荷不做功，砂对检验电荷做负功，检验电势能增加，D正确：C.根据w(Pb-(Pd=-

q3。q<0解得。点电势低于B点电势，C错误。故选D。D【详解】A.从质子的运动轨迹可以看出两个电荷相互排斥，故点电荷带正电，故A错误；B.在点电荷形成的电场中，越靠近点电荷的电场强度越大，心之间的电场强度大于儿之间的电场强度，曲之间的电势差大于秘之间的电势差，所以〃处的电势小于40V,质子经过等势面〃的电势能小于40eV,故B错误；C.根据点电荷的电场强度的公式E里rE结合等势面。上的电场强度大小为E，等势面c上的电场强度大小为上，可知c到点电9荷的距离为。到点电荷距离的3倍；。与c之间的距离为。到点电荷的距离的2倍，相邻两个等势面的间距相等，所以〃到点电荷的距离为。到点电荷的距离为2倍；所以〃1 F处的电场强度为。的电场强度的;，即方处电场强度的大小为丁，〃处电场强度的大4 4小是C处电场强度的2倍，根据加速度4111可知质子在b处的加速度大小是c处加速度大小的2.25倍；故C错误；D.质子只受电场力，动能与电势能之和不变，质子在等势面c上的动能为80eV,电势能为20eV,总能量为lOOeV；质子在。处的电势能为60eV,故动能为40eV：质子在。处的动能为c处动能的一半，所以质子经过等势面c的速度大小是经过等势面。速度大小的倍，故D正确:故选D。D【详解】由题意可知，静电感应现象使得A端带正电，B端带负电。导体原来不带电，只是在C的电荷的作用下，导体中的自由电子向B部分移动，使B部分多带了电子而带负电：A部分少了电子而带正电。根据电荷守恒可知，A部分转移的电子数目和B部分多余的电子数目是相同的，但由于电荷之间的作用力与距离有关，距离越小，作用力越大，因此更多的电子容易转移到最接近C的位置，导致电子在导体上分布不均匀，从B端到A端，电子分布越来越稀疏，所以从不同位置切开时，勿的值不同。故选D。D【详解】A.电场线的疏密表示场强的大小，由图象知。点的电场强度比方点大，故A错误；B.a点所在的电场线从+2q出发到p的点电荷终止，所以a点的电势高于〃点的电势，故B错误；C.由上知，-q在。点的电势能较〃点小，则把负电荷从电势能小的。点移动到电势能大的b点,电势能增加，电场力做负功，故C错误；D.电势越高的地方，负电荷具有的电势能越小，即负电荷在。点的电势能较〃点小,故D正确。故选D。A【详解】A.运动电荷在磁场中所受的磁场力方向一定与磁场的方向垂直，A正确：B.正电荷在电场中的受力方向一定与电场的方向相同，B错误；C.根据楞次定律，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向可能相同，也可能相反，c错误；D.导体棒在匀强磁场中沿磁感线方向运动时不能产生感应电动势，D错误。故选A。D【详解】A.电子从3匀速运动到C,合外力为零，则外力与场源点电荷对电子的库仑力大小相等，而场源点电荷对电子的库仑力逐渐减小，则外力逐渐减小，故A错误：B.电子的电势能逐渐减小，库仑力对电子做正功，由动能定理知外力与库仑力对电子做功的代数和为零，则外力在该过程中对电子一直做负功，故B错误：C.库仑力对电子做正功，则场源电荷带负电，设其电荷量大小为4。电子到达C点时，由平衡条件有F=k』

(24可知能求出q,故c错误；D.电子在8点时所受电场力大小F，=k£I：可得F'=4F故D正确。故选D,B【详解】A.据V-f图可知A、8两点的速度，根据动能定理得电场力做的功为叱仍=△统=-n^2R--mv\=—x4x10'2x0.42J=0.0032Jk2 2 2解得A5两点电势差为WAH=3=o.i6VqAH故A错误；小物块从8点到C点过程中，根据动能定理可知w=Ltnvi =1x4xW2x0.62J-1x4x10-2x0.42J=0.004J2,282 2故B正确；C.据V-f图可知物块在3点的加速度最大为0.4 「 A。/，a= ni/s-=0.2111/s-7-5电场力为F=ma=4x1CT?x0.2N=8x10-3N电场强度为E=—=8x10"n/C=0.4N/Cq2xl(T-故C错误；D.根据U-f图可知由A到C的过程中物块的速度增大，电场力做正功，电势能一直减小，故D错误。故选D【详解】由点电荷库仑力的公式尸=大丝，可以得到，电量不变，当距离增大到原来的4倍，r库仑力将变为原来的3即16 16故选D。ACD【详解】A.速度-时间图象的斜率表示加速度，由图知，试探电荷经过。点时的加速度为零，由牛顿第二定律得知，电荷所受的电场力为零，则。点的合场强必为零，。1、0在。点产生的场强大小相等、方向相反，故0一定带负电，在0、之间电场强度向右,放置一个点电荷，不能处于平衡状态，故A错误，符合题意；B.分析图象可知，从〃到。的加速度逐渐减小，则场强逐渐减小，。点的场强为零，故B正确，不符合题意；C.分析图象可知，试探电荷从〃点向右侧运动的过程中，速度先减小后增大，则动能先减小后增大，只有电场力做功，动能和电势能之和恒定，则电势能先增大后减小，由于试探电荷为正，则〃点右侧的电势先升高后降低，故C错误，符合题意；D.。点的场强为零，根据库仑定律可知，电荷量在③的左侧，场强方向向左，不存在为零的位置，故D错误，不符合题意。故选ACDoBD【详解】A.金属板不能看成点电荷，在小球处产生的场强不能用E里

r~A错误；B.根据小球受力平衡得小球受电场力F=mgtaila由E』

q匚mgtana

Ei=- qB正确：C.根据牛顿第三定律知金属板受到小球的电场力大小为F=mgtaila但金属板不能看做试探电荷，故不能用公式上上

q求场强，C错误；D.小球可看成点电荷，在。点产生的场强FkqD正确。故选BDOCD【详解】A.若小球带正电，由静止释放后由于电场力作用，小球不会沿圆弧轨道运动，因此小球一定带负电，A错误；B.小球沿圆弧轨道向右运动过程中，电场力做负功，电势能增大，因此小球的机械能减少，根据能量守恒，小球不可能运动到C点，B错误，D正确；C.由于小球受到的电场力与重力的合力斜向左下，因此当速度和电场力与重力的合力垂直时速度最大，位置在AB段圆弧上某一点，C正确。故选CD。BD【详解】A.将一试探电荷从N点移动到户点电场力做功为零，说明N、P两点电势相等，故点电荷一定在NP连线的中垂线上，N、P两点的电场强度大小相等，方向一定不同，A错误；。两点也一定位移同一等势面上，故将试探电荷从M点移动到。点，电场力做功一定为零，B正确；MN两点与NO两点的距离相等，由于该电场为点电荷的电场，故MN与NO两点、之间电场强度一定不相等，故MN两点的电势差一定不等于N。两点的电势差,C错误：D.由于M、。两点电势相等，而N、P两点电势相等，故MN两点的电势差一定等于2P两点的电势差，D正确。故选BDo减小不变【详解】［1］由电容的定义式。=卷可知，电荷量。一定的情况下，电势差U增大，则电容。减小；⑵由电容的定义式和决定式可得c—Q_£SU4兀kd整理得心U4成。即电场强度不变。4尸 4尸o【详解】⑴”］由库仑定律的公式fkq.qF-保持两点电荷的电荷量不变，仅将它们之间的距离减小为工£,则有2L半=4F

(2)：(2)⑵保持两点电荷之间的距离不变，仅将它们的电荷量都增大为2q,它们之间的库仑力大小为k2q.2q

h=；——=4r

"LC， 1 ,2d一〃八厂2【详解】[1]B球仅在库仑力作用下，由静止开始运动，当间距为d时，B的加速度为a,则合力为F=ma且尸与d的平方成反比；当B的加速度为2,此时B球的合力为4F，=吧4则两球间距为2d；[2]A固定不动，B由静止在库仑力的作用下开始运动，当速度达到I，时，过程中的动能增加了m俨，则电势能减小了:mv2o216,减少1.8x10-55V-1.8X10-5【详解】从A点移到8点，电场力做了3x10力的功,电势能减少3x10-5」,从3移到c,克服电场力做了1.2x105J的功，电势能增加1.2xl(f5j,故电势能减少1.8X10-5J。[3]A8两点的电势差为W=-5Vq由^ab=(Pa-(Pb规定4点的电势为零时%=_U『5V[4]从A到C过程，电势能减少L8X10-5J,故电荷在C点的电势能为-L8X10-5J。30V 15V【详解】[1]根据匀强电场的电势差与电场强度的关系U=Ed若A、8两点连线是沿着电场方向时d=〃L0.05m,则A、8两点的电势差是U=ELab=600x0.05V=30V[2]若A、8两点连线与电场方向成60。时，则A、8两点的电势差是U=ELabcos600=600x0.05xcos60°V=15V>【详解】[1]沿电场线电势降低，则电势⑵匀强电场中任何两点的场强均相等，则将一正点电荷由4点移至3点，其在A、6两点所受的电场力大小F『Fb[3]正电荷在高电势点的电势能较大，则正电荷在AB两点所具有的电势能大小E">EpB1D相同CBDA随电容器两极板电荷的增加，电源正极与电容器正极板间的电势差减小，充电越来越慢，电流减小，当电源正极与电容器正极板间的电势差减小到零时，不再充电，电流为零【详解】研究电容器充电过程的规律时，电容器要与电源连接，即开关S应接在1位置；♦•(2)[2]开关接2时，电容器放电，电路