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文档简介
2021年高考真题和模拟题分类汇编物理
专题09静电场
选择题
1.(2021•浙江卷)某书中有如图所示的图,用来表示横截面是形导体右侧的电场线和等势
面,其中b是同一条实线上的两点,c是另一条实线上的一点,d是导体尖角右侧表面附
近的一点。下列说法正确的是()
A.实线表示电场线
B.离d点最近的导体表面电荷密度最大
C.“<”形导体右侧表面附近电场强度方向均相同
D.电荷从。点到c点再到6点电场力做功一定为零
2.(2021•浙江卷)如图所示,在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔,高塔的功能最有可能
的是()
A.探测发射台周围风力的大小B.发射与航天器联系的电磁波
C.预防雷电击中待发射的火箭D.测量火箭发射过程的速度和加速度
3.(2021.全国乙卷)四个带电粒子的电荷量和质量分别(+q,加)、(+孙2加)、(+3S3〃?)、
(-4,加)它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y
轴平行,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是()
4.(2021•全国乙卷)如图(a),在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应,
在金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如图(b)中虚线所示,相邻等势
面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处,该试探电荷受到的电场力大
小分别为时和£丫,相应的电势能分别为稣,”和耳”,则()
㊀
图(a)图(b)
「
A.%<FN,E]>M>EpNBM>FN,E°”>EpN
C.FM<FN,EpM<D.FM>FN,Ew<EpN
5.(2021•全国甲卷)某电场的等势面如图所示,图中〃、氏c、4e为电场中的5个点,则()
A.一正电荷从6点运动到e点,电场力做正功
B.一电子从a点运动到d点,电场力做功为4eV
C力点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右
D.a、b、c、d四个点中,〃点的电场强度大小最大
6.(2021.湖南卷)如图,圆心为。的圆处于匀强电场中,电场方向与圆平面平行,aZ?和cd为
该圆直径。将电荷量为q(q>0)的粒子从。点移动到b点,电场力做功为2W(W>0);若
将该粒子从C点移动到d点,电场力做功为W。下列说法正确的是()
A.该匀强电场的场强方向与ab平行
B.将该粒子从d点移动到。点,电场力做功为0.5W
C.&点电势低于c点电势
D.若只受电场力,从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动
7.(2021.湖南卷)如图,在(。,0)位置放置电荷量为4的正点电荷,在(0,。)位置放置电荷量
为。的负点电荷,在距尸(。,。)为、后。的某点处放置正点电荷Q,使得尸点的电场强度为
零。则。的位置及电荷量分别为()
V
2a-
a0-...........]P(a,a)
A.(0,2a),应qB.(O,2a),2&qC.(2a,0),6qD.(2a,0),2。
8.(2021・河北卷)如图,四个电荷量均为q(q>0)的点电荷分别放置于菱形的四个顶点,其坐
标分别为(4/,0)、(T/,0)、(0,%)和(0,一%),其中x轴上的两个点电荷位置固定,y轴
上的两个点电荷可沿y轴对称移动(为#0),下列说法正确的是()
y\
-4/'\~O/4/*
A.除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零
B,当先取某值时,可使得菱形内部只存在两个电场强度为零点
C.当为=8/时,将一带负电的试探电荷由点(4/,5/)移至点(0,—3/),静电力做正功
D.当为=4/时,将一带负电的试探电荷放置在点(/,/)处,其所受到的静电力方向与x轴正
方向成45°倾斜向上
9.(2021•河北卷滩原子钟是精确的计时仪器,图1中葩原子从。点以100m/s的初速度在真
空中做平抛运动,到达竖直平面MN所用时间为上图2中葩原子在真空中从P点做竖直
上抛运动,到达最高点。再返回P点,整个过程所用时间为J,O点到竖直平面A/N、P
点到。点的距离均为0.2m,重力加速度取gWOmH,贝也:右为()
A100:1B.1:100C.1:200D.200:1
10.(2021春・浙江卷)如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面,A、C是同一等势面上
的两点,8是另一等势面上的一点。下列说法正确的是()
A.导体内部的场强左端大于右端
B.A、C两点的电势均低于8点的电势
C.B点的电场强度大于4点的电场强度
D.正电荷从4点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功,电势能减小
11.(2021・广东卷)图是某种静电推进装置的原理图,发射极与吸极接在高压电源两端,两极
间产生强电场,虚线为等势面,在强电场作用下,一带电液滴从发射极加速飞向吸极,服b
是其路径上的两点,不计液滴重力,下列说法正确的是()
高压电源
「发射极、'\
\\\
带电液滴//吸板
Z
等势面
A.a点的电势比b点的低B.”点的电场强度比。点的小
C.液滴在a点的加速度比在h点的小D.液滴在a点的电势能比在b点的大
12.(2021•北京通州一模)如图甲所示,有一固定的负点电荷N,其右侧距离为L处竖直放置
一内壁光滑的绝缘圆筒,圆筒内有一带电小球。将小球从Ho高处由静止释放,至小球下落
到与N同一水平面的过程中,其动能4随高度”(设小球与点电荷N的竖直高度差为切的
变化曲线如图乙所示。下列说法正确的是()
A.小球可能带负电,也可能带正电
B.在高度4~,2之间的某点,库仑力在竖直方向上的分力最大
C.该过程中,小球所受合力先增大后减小再增大
D.该过程中,小球的机械能先增大后减小
13.(2021•北京通州一模)把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连
接。先使开关S与1端相连,电源向电容器充电;然后把开关S掷向2端,电容器放电。电
流传感器中的电流,•随时间/变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是()
A.在n~t2时间内,电容器两极板间电压逐渐减小
B.在f3~f4时间内,电容器的电容逐渐减小
C.曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积
D.S接1端,只要时间足够长,电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E
14.(2021.北京通州一模)如图所示,将不带电的枕形导体AB,放在一个点电荷的电场中,点
电荷的电荷量为-Q,与导体AB的中心。的距离为R。由于静电感应,在导体AB的两端感
应出异种电荷。当达到静电平衡时,下列说法正确的是()
AB-Q
():
R=
A.导体4端带正电
B.导体AB带上正电
C.导体A端的电势低于8端的电势
D.导体AB的感应电荷在。点产生的电场强度大小为AQ方向向左
15.(2021•北京通州一模)A、B两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出)如图所
示。图中C点为两点电荷连线的中点,例N为两点电荷连线的中垂线,。为中垂线上的一点,
电场线的分布关于MN左右对称。下列说法正确的是()
M
N
A.这两个电荷可能是等量同种电荷
B.电子从C点运动到力点,电势能减小
C.电子从C点运动到。点,所受电场力逐渐减小
D.仅在电场力作用下,电子可以沿直线从C点运动到力点
16.(2021•四川泸州三模)如图所示,而cd为匀强电场中的一直角梯形,其平面与场强方向平
行。已知ab=4以=2cm,Zadc=60°,a,从”三点的电势分别为0V、4V、4V,则()
A.c点的电势为10V
B.匀强电场的场强为400V/m
C.若将电子从a点移到b点,需克服电场力做功4eV
D.电子和质子分别放在d点时,具有相同的电势能
17.(2021•北京海淀一模)如图3所示,A、B为两个等量正点电荷连线上的两点(其中B为连
线中点),C为连线中垂线上的一点。今将一带负电的试探电荷自A沿直线移到8再沿直线
移到C。下列说法中正确的是
+.........
AB
图3
A.B点的场强比C点的场强大
B.A点的电势比C点的电势高
C.从4点移到B点的过程中,电场力对该试探电荷做正功
D.从8点移到C点的过程中,该试探电荷的电势能保持不变
Q
18.(2021•河北唐山一模)如图所示,水平向右的匀强电场,电场强度大小为左A、B、C、
。是电场中一条电场线上相邻且间距均为R的四个点,在。点固定正点电荷Q。现使一个
带负电的粒子从A点以某一速度向右运动,粒子经过的各点电势外粒子的速度丫、电势能
品及机械能E变化正确的(不计带负电粒子的重力及对电场的影响)()
19.(2021•云南曲靖一模)4、8为电场中一直线上的两个点,带正电的点电荷只受电场力的作
用,从A点以某一初速度做直线运动到B点,其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示。
则从A到B过程中,下列说法正确的是()
B
x
A.点电荷的速度先增大后减小B.电荷所受电场力先减小后增大
C.从A到8各点的电势先降低后升高D.从A到B各点的电势先升高后降低
20.(2021•上海普陀一模)如图甲所示,两平行金属板A、B放在真空中,间距为d,P点在A、
B板间,A板接地,B板的电势随时间t的变化情况如图乙所示,t=0时,在P点由静止
释放一质量为m、电荷量为e的电子,当t=2T时,电子回到P点。电子运动过程中未与极
板相碰,不计重力,则下列说法正确的是()
P*
-if>2....:
甲二乙
A.cpi:<p2=1:2
B.(pi:<p2=1:3
C.在0~2T时间内,当t=T时电子的电势能最小
D.在0~2T时间内,电子的动能增大了212:27
d2m
21.(2021•上海普陀一模)如图,A、B两点固定有电荷量分别为+Qi和+Q2的点电荷,A、B连
线上有C、D两点,且AC=CD=DB。试探电荷+q只在静电力作用下,从C点向右沿直线运
动到D点,电势能先减小后增大,则()
-1CDs
•........-.......•
A.Qi一定大于Q2B.C、D两点的场强方向可能相同
C.+q的加速度大小先减小后增大D.+q的动能和电势能的总和先减小后增大
22.(2021•江苏常州一模)疫情期间,我国人民通过戴口罩来阻断疫情传播,体现了“人人为我、
我为人人''的优良传统和守望相助的家国情怀。口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成
的带有静电的超细纤维布,它能阻隔几微米的病毒,这种静电的阻隔作用属于()
A.尖端放电B.静电屏蔽
C.静电感应和静电吸附D.静电感应和静电屏蔽
23.(2021•广西柳州一模)避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。图示为避雷针上方有
雷雨时避雷针附近的电场线分布示意图,电场线关于直线MN对称。虚线ABC。为一重
力不计的带电粒子在电场中仅在电场力作用下从A运动到。的轨迹,则()
A.该粒子带负电
B.A点的电势比B点的电势高
C.该粒子在A点时的加速度比在B点时的加速度大
D.运动过程中粒子的电势能先增大后减小
24.(2021.北京东城一模)如图所示的电场中,实线表示电场线,虚线表示等差等势面,4庆
C为电场中的三个点。下列正确的
A.4点电势比B点高
B.A点场强比B点小
C.负电荷在A点的电势能比在8点的电势能大
D.B点和C点间的电势差是C点和A点间电势差的2倍
计算题
25.(2021•云南曲靖一模)如图所示,电子由P点经加速电压U加速从静止开始沿直线PQ做
直线运动,从。点射出。若在。的右侧加一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场8,电子能
击中在与直线PQ成a角方向、与。点相距d的点M。若撤掉磁场在。的右侧加一个垂直
于PQ向上的匀强电场,电子仍能击中点M(不计电子重力)。求:
⑴电子的比荷;
⑵匀强电场E的大小。
',M
26.(2021•北京海淀一模)类比是一种重要的科学思想方法。在物理学史上,法拉第通过类比
不可压缩流体中的流速线提出用电场线来描述电场。
(1)静电场的分布可以用电场线来形象描述,己知静电力常量为鼠
①真空中有一电荷量为。的正点电荷,其周围电场的电场线分布如图20所示。距离点电荷
,•处有一点P,请根据库仑定律和电场强度的定义,推导出P点场强大小E的表达式;
②如图21所示,若在A、B两点放置的是电荷量分别为+q1和72的点电荷,已知4、8间
的距离为2a,C为A、B连线的中点,求C点的电场强度的大小工的表达式,并根据电场
线的分布情况比较%和q2的大小关系。
(2)有一足够大的静止水域,在水面下足够深的地方放置一大小可以忽略的球形喷头,其向
各方向均匀喷射水流。稳定后水在空间各处流动速度大小和方向是不同的,为了形象地描述
空间中水的速度的分布,可引入水的“流速线水不可压缩,该情景下水的“流速线”的形状
与图20中的电场线相似,箭头方向为速度方向,“流速线”分布的疏密反映水流速的大小。
①已知喷头单位时间喷出水的体积为。-写出喷头单独存在时,距离喷头为r处水流速大
小K的表达式;
②如图所示,水面下的A点有一大小可以忽略的球形喷头,当喷头单独存在时可以向空间
各方向均匀喷水,单位时间喷出水的体积为。1;水面下的B点有一大小可以忽略的球形吸
收器,当吸收器单独存在时可以均匀吸收空间各方向的水,单位时间吸收水的体积为。2。
同时开启喷头和吸收器,水的“流速线''的形状与图21中电场线相似。若A、B间的距离为
2mC为A、B连线的中点。喷头和吸收器对水的作用是独立的,空间水的流速和电场的场
强一样都为矢量,遵循矢量叠加原理,类比图21中C处电场强度的计算方法,求图22中C
点处水流速大小v2的表达式。
2021年高考真题和模拟题分类汇编物理
专题09静电场
选择题
1.(2021•浙江卷)某书中有如图所示的图,用来表示横截面是形导体右侧的电场线和等势
面,其中“、b是同一条实线上的两点,c是另一条实线上的一点,d是导体尖角右侧表面附
近的一点。下列说法正确的是()
A.实线表示电场线
B.离d点最近的导体表面电荷密度最大
C.形导体右侧表面附近电场强度方向均相同
D.电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零
答案D
解析:
由于〃、〃在同一等势面上,则电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零,所以D正
确;故选D。
2.(2021•浙江卷)如图所示,在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔,高塔的功能最有可能
的是()
A.探测发射台周围风力的大小B.发射与航天器联系的电磁波
C.预防雷电击中待发射的火箭D.测量火箭发射过程的速度和加速度
答案C
解析:
在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔,因铁制的高塔有避雷作用,其功能是预防雷电击
中发射的火箭。故选C。
3.(2021.全国乙卷)四个带电粒子的电荷量和质量分别(+4,m)、(+孙2机)、(+3切3㈤、
(-4,加)它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中,电场方向与y
轴平行,不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是()
答案AD
解析:
带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,加速度为。=这
m
由类平抛运动规律可知,带电粒子的在电场中运动时间为/
%
离开电场时,带电粒子的偏转角的正切为tan=8=a=吗
匕%加?
因为四个带电的粒子的初速相同,电场强度相同,极板长度相同,所以偏转角只与比荷有关,
前面三种带电粒子带正电,第四种带电粒子带负电,所以第四个粒子与前面三个粒子的偏转
方向不同;第一种粒子与第三种粒子的比荷相同,所以偏转角相同,轨迹相同,且与第四种
粒子的比荷也相同,所以一、三、四粒子偏转角相同,但第四种粒子与前两个粒子的偏转方
向相反;第二种粒子的比荷与第一、三种粒子的比荷小,所以第二种粒子比第一、三种粒子
的偏转角小,但都还正电,偏转方向相同。
故选AD。
4.(2021•全国乙卷)如图(a),在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应,
在金属平板上表面产生感应电荷,金属板上方电场的等势面如图(b)中虚线所示,相邻等势
面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处,该试探电荷受到的电场力大
小分别为“和耳丫,相应的电势能分别为耳”和耳2,则()
_________________
图(a)图(b)
A.FM<FN,EpM>EpNBF”>F^EpM>EpN
C.F”<FN,EpM<D.FM>FN,EpM<EpN
答案A
解析:
由图中等势面的疏密程度可知斗<6,
根据F=qE
可知E”露
由题可知图中电场线是由金属板指向负电荷,设将该试探电荷从用点移到N点,可知电场
力做正功,电势能减小,即>EpN
故选Ao
5.(2021•全国甲卷)某电场的等势面如图所示,图中或Ac、d、e为电场中的5个点,则()
A.一正电荷从〃点运动到e点,电场力做正功
B.一电子从。点运动到d点,电场力做功为4eV
C.匕点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右
D.a、b、c、d四个点中,。点的电场强度大小最大
答案BD
解析:
由图象可知他=3V,仰=7V
根据电场力做功与电势能的变化关系有Wad=EpU-Epd=(夕“-仰).(-e)-4eV
B正确;
由于电场线与等势面处处垂直,则可画出电场线分布如下图所示
由上图可看出,〃点电场线最密集,则6点处的场强最大,D正确。
故选BD。
6.(2021・湖南卷)如图,圆心为。的圆处于匀强电场中,电场方向与圆平面平行,。。和cd为
该圆直径。将电荷量为q(4>0)的粒子从。点移动到匕点,电场力做功为2W(W>0);若
将该粒子从。点移动到d点,电场力做功为W。下列说法正确的是()
A.该匀强电场的场强方向与a/r平行
B.将该粒子从1点移动到〃点,电场力做功为0.5W
C.。点电势低于。点电势
D.若只受电场力,从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动
答案AB
解析:
由于该电场为匀强电场,可采用矢量分解的的思路,沿cd方向建立X轴,垂直与cd方向建
立y轴如下图所示
在x方向有W=Eq2R
在y方向有2W=JiH+E、qR
W幽,EJ,tan。E,
经过计算有3-
2qRqR4
由于电场方向与水平方向成60。,则电场与必平行,且沿。指向b,A正确;
R
该粒从d点运动到匕点,电场力做的功为卬'=%—=0.5W
2
B正确;故选AB。
7.(2021・湖南卷)如图,在(a,0)位置放置电荷量为夕的正点电荷,在(0,。)位置放置电荷量
为9的负点电荷,在距P(a,a)为0a的某点处放置正点电荷。,使得P点的电场强度为
零。则。的位置及电荷量分别为()
MV
P(",a)
O2ax
A.(0,2a),近qB.(0,2a),2。C.(2a,0),屈qD.(2a,0),2鸟
答案B
解析:
根据点电荷场强公式E=%今
r~
两点量异种点电荷在P点的场强大小为耳)=兽,方向如图所示
CL
两点量异种点电荷在尸点的合场强为g=忘综=应用,方向与+q点电荷与-q点电荷的
a
连线平行如图所示
户z-Q-kQ
Q点电荷在P点的场强大小为2-(氏一2a2
三点电荷的合场强为0,则当方向如图所示,大小有用=当
解得Q—20q
由几何关系可知。的坐标为(0,2a),故选B。
8.(2021・河北卷)如图,四个电荷量均为4g>0)的点电荷分别放置于菱形的四个顶点,其
坐标分别为(4/,0)、(Y/,0)、(0,%)和(0,一%),其中X轴上的两个点电荷位置固定,y
轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动(%#0),下列说法正确的是()
A.除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零
B.当先取某值时,可使得菱形内部只存在两个电场强度为零点
C.当为=8/时,将一带负电的试探电荷由点(4/,5/)移至点(0,—3/),静电力做正功
D.当先=4/时,将一带负电的试探电荷放置在点(/,/)处,其所受到的静电力方向与x轴
正方向成45°倾斜向上
答案ACD
解析:
根据场强叠加原理可知,除无穷远处之外,菱形外部电场强度处处不为零,选项A正确;
由几何关系可知,坐标为(4/,5Z)的A点在第一象限内所在的虚像的垂直平分线的上方;坐
标为(0,-37)的B点在第三象限内所在的虚像的垂直平分线的上方,且到达虚线的距离相等,
由电势叠加可知,2点的电势高于A点,则带负电的试探电荷在A点的电势能较大,从A
点到B点电势能减小,可知电场力做正功,选项C正确;
若州=4/,则四个点构成正方形,由对称可知在点(/,/)处的场强一定沿着过该点与原点连线
的方向上;在y轴正向和x正向上的点电荷在(/,/)处的合场强
丫,kq2"—"kq
“9/+/2)2的r+/2―575/2
在y轴负向和X负向上的点电荷在(/,/)处的合场强
口ckq2"+"kq
(V25/2+/2)2V25/2+/2受屈尸
可知(/,/)点的场强沿着方向且与x轴从成45。角的方向向下,将一带负电的试探电荷放
置在点(/,/)处,其所受到的静电力方向与X轴正方向成45。倾斜向上,选项D正确。故选
ACDo
9.(2021.河北卷)钠原子钟是精确的计时仪器,图1中的原子从。点以100m/s的初速度在真
空中做平抛运动,到达竖直平面MN所用时间为小图2中钠原子在真空中从P点做竖直
上抛运动,到达最高点Q再返回P点,整个过程所用时间为J,O点到竖直平面MN、P
2
点到Q点的距离均为0.2m,重力加速度取g=10m/s,则八:t2为()
M
P
图1图2
A100:1B.1:100C.1:200D.200:1
答案C
解析:
艳原子做平抛运动,水平方向上做匀速直线运动,即刀=叫
Y0.2
解得%=一---S
V100
铭原子做竖直上抛运动,抛至最高点用时2,逆过程可视为自由落体,即》=,
22
0.2
则J而=1
t2—0.4—200
故选C。
10.(2021春・浙江卷)如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面,A、C是同一等势面
上的两点,B是另一等势面上的一点。下列说法正确的是()
A.导体内部的场强左端大于右端
B.A、C两点的电势均低于B点的电势
C.B点的电场强度大于A点的电场强度
D.正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功,电势能减小
【答案】D
【解析】
A.带电导体处于静电平衡状态,导体内部的场强处处为0,导体表面为等势面,整个导体
为一个等势体,A错误;
B.沿电场线方向电势降低,所以A、C两点的电势大于3点的电势,B错误;
C.电场线的疏密程度表示电场强度的弱强,所以8点的电场强度小于A点的电场强度,C
错误;
D.根据耳=4。可知,正电荷从高电势A点沿虚线移动到低电势B点,电势能减小,电场
力做正功,D正确。
故选D。
11.(2021・广东卷)图是某种静电推进装置的原理图,发射极与吸极接在高压电源两端,两极
间产生强电场,虚线为等势面,在强电场作用下,一带电液滴从发射极加速飞向吸极,b
是其路径上的两点,不计液滴重力,下列说法正确的是()
高压电源
.发射极、
带电液滴/卜吸板
等势面‘
A.a点的电势比b点的低B.a点的电场强度比b点的小
C.液滴在a点的加速度比在b点的小D.液滴在“点的电势能比在。点的大
答案D
解析:
液滴在电场力作用下向右加速,则电场力做正功,动能增大,电势能减少,即七户“〉用>„
故D正确;故选D。
12.(2021•北京通州一模)如图甲所示,有一固定的负点电荷N,其右侧距离为L处竖直放置
一内壁光滑的绝缘圆筒,圆筒内有一带电小球。将小球从高处由静止释放,至小球下落
到与N同一水平面的过程中,其动能反随高度,(设小球与点电荷N的竖直高度差为切的
变化曲线如图乙所示。下列说法正确的是()
A.小球可能带负电,也可能带正电
B.在高度”|~"2之间的某点,库仑力在竖直方向上的分力最大
C.该过程中,小球所受合力先增大后减小再增大
D.该过程中,小球的机械能先增大后减小
【答案】B
【解析】若小球带正电,由于N处的点电荷带负电,则在带电小球在下落的过程中,重力
做正功,库仑力也做正功,则小球的动能会一直增加的,而由乙图看出,图线的最下端对应
的是小球处于最高点时,释放后,小球的动能先增大,后来又有一段是减小的,然后再增大,
这与小球的动能一直增大的判断不符合,故选项A错误,小球应该带负电;
对于乙图的动能与高度的变化图线来看,因为止△Ek,故动能Ek与高度H的图线斜率代
表合外力,日与为两处的斜率均为0,即此时库仑力的竖直方向的分力等于重力,合外力
为0,而在高度之间的某点,库仑力在竖直方向上的分力最大,选项B正确;
由乙图可知,小球受到的合力先减小,后增大,然后再减小,再增大,选项C错误;
由于下落的过程中,电场力一直做负功,故小球的机械能一直减小,选项D错误。
13.(2021•北京通州一模)把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连
接。先使开关s与1端相连,电源向电容器充电;然后把开关S掷向2端,电容器放电。电
流传感器中的电流i随时间r变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是()
A.在A~女时间内,电容器两极板间电压逐渐减小
B.在。3~“时间内,电容器的电容逐渐减小
C.曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积
D.S接1端,只要时间足够长,电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E
【答案】C
【解析】由于是先使开关S与1端相连,故在时间内,电容器是充电的过程,两极板
间电压逐渐增大,选项A错误;
在“~以时间内,电容器是放电的过程,但是它的电容是不变的,其两端电压逐渐减小,选
项B错误;
曲线1与横轴所围面积就是充满电时电容器所带的电荷量,曲线2与横轴所围面积就是放电
时电容器所放出的电荷量,二者是相等的,故它们的面积相等,选项C正确;
S接1端,电容器充电,当电容器两极板间的电压等于电源电动势E时,电路就没有了电流,
充电停止,所以不会出现极板间电压大于电源电动势的情况,选项D错误。
14.(2021.北京通州一模)如图所示,将不带电的枕形导体AB,放在一个点电荷的电场中,
点电荷的电荷量为与导体AB的中心。的距离为由于静电感应,在导体AB的两端
感应出异种电荷。当达到静电平衡时,下列说法正确的是()
0
/?:
Rf
A.导体A端带正电
B.导体AB带上正电
C.导体A端的电势低于8端的电势
D.导体AB的感应电荷在0点产生的电场强度大小为kQ方向向左
【答案】D
【解析】根据静电感应的知识可知,导体的A端(远端)同种电荷,即带负电,选项A错误;
导体AB整体是不带电的,故选项B错误;
静电平衡时,导体是一个等势体,故A端的电势等于8端的电势,选项C错误;
由于静电平衡的导体的内部合场强为0,故导体AB的感应电荷在。点产生的电场强度大小
Q
与点电荷在O点产生的场强度的大小相等、方向相反,如下图所示,即为人点电荷是
负电荷,它在O点的场强方向向右,故O点的场强方向向左,选项D正确。
/B-Q
(<>):.
E«<-11E
R—>:
15.(2021•北京通州一模)A、B两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出)如图所
示。图中C点为两点电荷连线的中点,为两点电荷连线的中垂线,。为中垂线上的一点,
电场线的分布关于左右对称。下列说法正确的是()
M
N
A.这两个电荷可能是等量同种电荷
B.电子从C点运动到。点,电势能减小
C.电子从C点运动到。点,所受电场力逐渐减小
D.仅在电场力作用下,电子可以沿直线从C点运动到。点
【答案】C
【解析】根据电场线的分布可知,这是一个等量异种电荷形成的电场,故选项A错误;
既然是一个等量异种电荷形成的电场,那么两电荷连线的中垂线就是一个等势面,因为这个
面上的电场强度都与这个面垂直,故在其上电子从C点运动到。点,电势能不变,选项B
错误;
从电场线的疏密来看,D点的电场线稀疏一些,故该点的电场强度小一些,所以电子从C
点运动到。点,所受电场力逐渐减小,选项C正确;
如果仅在电场力作用下,电子受到的力是与CD垂直的,所以电子会做曲线运动,不可以沿
直线从C点运动到。点,选项D错误。
16.(2021.四川泸州三模)如图所示,为匀强电场中的一直角梯形,其平面与场强方向平
行。已知a〃=ad=2cm,Zadc=60°,a,b、d三点的电势分别为0V、4V、4V,则()
A.c点的电势为10V
B.匀强电场的场强为400V/m
C.若将电子从a点移到b点,需克服电场力做功4eV
D.电子和质子分别放在d点时,具有相同的电势能
【答案】AB
【解析】
A.由几何关系可知dc=1.5ab,则Udc=1.5Uab
即外一线=L5(纭一0,)
可得纥=10V
选项A正确;
B.因切连线是等势线,则场强方向沿着从“点垂直/M连线方向,则场强大小
4
£=V/m=400V/m
70.02xsin300
选项B正确;
C.若将电子从a点移到匕点,电场力做正功4eV,选项C错误;
D.电子和质子分别带等量异号电荷,则放在4点时,具有的电势能大小相等,符号相反,
选项D错误。
故选AB。
17.(2021•北京海淀一模)如图3所示,A、3为两个等量正点电荷连线上的两点(其中8为连
线中点),C为连线中垂线上的一点。今将一带负电的试探电荷自A沿直线移到8再沿直线
移到C。下列说法中正确的是
AB
图3
A.B点的场强比C点的场强大
B.A点的电势比C点的电势高
C.从A点移到B点的过程中,电场力对该试探电荷做正功
D.从B点移到C点的过程中,该试探电荷的电势能保持不变
【答案】B
【解析】由于A、B为两个等量的正电荷,所以根据场强叠加的原理可知,其连线的中点B
处的场强大小为0,而C点的场强是由A、B两个电荷叠加形成的,它不是0,即氏>品,
选项A错误;
在AB上,电场线是由A到B的,由于沿着电场线电势是降低的,故电势是<PA><PB,在BC
上,电场线也是由B指向C的,(pB><pc»所以<PA><pc,选项B正确;
在AB段,由于电场线是由A到B的,移动的是负电荷,所以负电荷受到的力是由B到A
的,所以电场力做负功,选项C错误;
在BC段,负电荷从B到C的过程中,电场力做正功,故电荷的电势能减小,选项D错误。
18.(2021.河北唐山一模)如图所示,水平向右的匀强电场,电场强度大小为女圣,
A、B、
C、。是电场中一条电场线上相邻且间距均为R的四个点,在。点固定正点电荷Q。现使一
个带负电的粒子从A点以某一速度向右运动,粒子经过的各点电势外粒子的速度u、电势
能稣及机械能E变化正确的(不计带负电粒子的重力及对电场的影响)()
A.C.D.
oo0
【答案】c
【解析】
Q
A.点电荷。在C点的场强大小为女,C点的合场强为零,所以从4到C两点的合场强
水平向右,则从A到C电势降低,C点到D点的合场强方向向左,从C点到D点电势增大,
故A错误;
BCD.因为在AC之间,负电荷受力方向向左,所以从A点到C点,电场力对负电荷做负
功,速度减小,动能减小,电势能增大,从C点到D,负电荷受力方向向右,电场力对负
电荷做正功,速度增加,动能增加,电势能减少,故机械能先减少后增大,故C正确,BD
错误。
故选C。
19.(2021•云南曲靖一模)A、B为电场中一直线上的两个点,带正电的点电荷只受电场力的作
用,从A点以某一初速度做直线运动到B点,其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示。
则从A到B过程中,下列说法正确的是()
A.点电荷的速度先增大后减小B.电荷所受电场力先减小后增大
C.从A到B各点的电势先降低后升高D.从A到B各点的电势先升高后降低
【答案】BD
【解析】
ACD.只受电场力做功,动能和电势能之和不变,由电势能Ep随位移x的变化关系图可知,
电势先增大后减小,所以动能先减小后增大,点电荷的速度先减小后增大;正电荷在电势能
大的地方,电势高,所以从4到B各点的电势先升高后降低。故D正确,AC错误;
B.电势能Ep随位移x的变化关系图的斜率表示电场力,由图可知,5一X图的斜率先减
小,后增大,所以电荷所受电场力先减小后增大,故B正确;
故选BDo
20.(2021.上海普陀一模)如图甲所示,两平行金属板A、B放在真空中,间距为d,P点在A、
B板间,A板接地,B板的电势(p随时间t的变化情况如图乙所示,t=0时,在P点由静止
释放一质量为m、电荷量为e的电子,当t=2T时,电子回到P点。电子运动过程中未与极
板相碰,不计重力,则下列说法正确的是()
A12..........'-----------:
甲=乙
A.(pl:(p2=l:2
B.(pl:(p2=l:3
C.在0~2T时间内,当t=T时电子的电势能最小
D.在0~2T时间内,电子的动能增大了2@2:27
d2m
【答案】BD
【解析】
AB.电子在0~1时间内向上加速运动,设加速度为ai,在1~2T时间内先向上减速到零后向
下加速回到原出发点,设加速度为a2,则5QJ2=_(Q]T.T_之片)
解得。2=3。1
3e
由于取就(P2e
02~dm
则(pl:92=1:3
选项A错误,B正确;
C.依据电场力做正功最多,电势能最小,而0〜T内电子做匀加速运动,T〜2T之内先做匀
减速直线运动,后反向匀加速直线运动,因(p2=3q>i,L时刻电子的动能
2
EK=^mv=
2md2
2(peT
而粒广在t2时刻的速%,,二i,0。7=______i一
'izdm
2e2T2武
故电子在2T时的动能下_
C
K2-md2
所以在2T时刻电势能最小,故C错误;
2(p.eT
D.电子在2T时刻回到p点,此时速度为yT=_____--(负号表示方向向下)
z=v1Azdm
2(D2e2T2
电子的动能为E-1____
b-lmVv2-
«-22-d2m
根据能量守恒定律,电势能的减小量等于动能的增加量,故D正确。
故选BD«
21.(2021•上海普陀一模)如图,A、B两点固定有电荷量分别为+Qi和+Q2的点电荷,A、B
连线上有C、D两点,且AC=CD=DB。试探电荷+q只在静电力作用下,从C点向右沿直线
运动到D点,电势能先减小后增大,贝女)
」C。
•................---------•
心g
A.Qi一定大于Q2B.C、D两点的场强方向可能相同
C.+q的加速度大小先减小后增大D.+q的动能和电势能的总和先减小后增大
【答案】C
【解析】
A.试探电荷+q只在静电力作用下,从C点向右沿直线运动到D点,电势能先减小后增大,
电场力先做正功后做负功,电场线先向右后向左,可知在CD之间存在场强为零的位置,但
是不能确定与两电荷的距离关系,则不能确定两电荷带电量的关系,故A错误;
B.由以上分析可知,C、D两点的场强方向相反,故B错误;
C.因CD之间存在场强为零的位置,则试探电荷从C向D移动时,所受电场力先减小后增
加,加速度先减小后增加,故C正确;
D.因+q只有电场力做功,则它的动能和电势能的总和保持不变,故D错误。
故选C。
22.(2021•江苏常州一模)疫情期间,我国人民通过戴口罩来阻断疫情传播,体现了“人人为
我、我为人人”的优良传统和守望相助的家国情怀。口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料
做成的带有静电的超细纤维布,它能阻隔几微米的病毒,这种静电的阻隔作用属于()
A.尖端放电B.静电屏蔽
C.静电感应和静电吸附D.静电感应和静电屏蔽
【分析】由题意明确熔喷布为绝缘体,再结合常见的静电现象即可明确其基本原理。
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