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高考物理二轮复专项突破八电场的性质题 (含解析)
展开这是一份高考物理二轮复专项突破八电场的性质题 (含解析),共5页。
[真题1] (2018·全国卷Ⅰ)如图所示,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5 cm,bc=3 cm,ac=4 cm.小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线.设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则( )
A.a、b的电荷同号,k=eq \f(16,9)
B.a、b的电荷异号,k=eq \f(16,9)
C.a、b的电荷同号,k=eq \f(64,27)
D.a、b的电荷异号,k=eq \f(64,27)
解析:带电小球c位于直角三角形的直角顶点上,若小球a、b为同种电荷,则对小球c的库仑力均沿ac、bc,且要么为引力,要么为斥力,显然其合力不可能与a、b连线平行,故小球a、b的电荷一定异号,选项A、C错误;如图所示,小球之间的库仑力有以下两种情况,由三角函数关系和库仑定律可得tan θ=eq \f(\f(kqbqc,bc2),\f(kqaqc,ac2))=eq \f(3,4),将bc=3 cm、ac=4 cm代入解得eq \f(qa,qb)=eq \f(64,27),则k=eq \f(64,27),选项B错误,D正确.
答案:D
[真题2] (多选)(2018·全国卷Ⅰ)图中虚线a、b、c、d、f代表匀强电场内间距相等的一组等势面,已知平面b上的电势为2 V.一电子经过a时的动能为10 eV,从a到d的过程中克服电场力所做的功为6 eV.下列说法正确的是( )
A.平面c上的电势为零
B.该电子可能到达不了平面f
C.该电子经过平面d时,其电势能为4 eV
D.该电子经过平面b时的速率是经过d时的2倍
解析:匀强电场中各等势面间距相等,故相邻等势面之间的电势差相等.设相邻等势面之间的电势差为ΔU,根据电子从a到d的过程中克服电场力做功为Wad=6 eV可知,电场方向水平向右,且电子从左向右每经过相邻的两个等势面都克服电场力做功为W=eΔU=2 eV,可得ΔU=2 V.已知平面b的电势为2 V,则平面c上的电势为零,平面d上的电势为-2 V,则电子经过平面d时电势能为2 eV,选项A正确,C错误;
若电子经过平面a时的速度与平面垂直,则电子在电场中向右做匀减速直线运动,从平面a到f克服电场力做功8 eV,一定能到达平面f,且到达f时的动能为2 eV,但题中没有指出电子经过平面a时的速度方向,故电子可能到达不了平面f,选项B正确;由以上分析可知,电子经过平面b时的动能是8 eV,经过平面d时动能是4 eV,故电子经过平面b时的速率是经过d时的eq \r(2)倍,选项D错误.
答案:AB
[真题3] (多选) (2018·全国卷Ⅱ)如图,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点.一电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2,下列说法正确的是( )
A.此匀强电场的场强方向一定与a、b两点连线平行
B.若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为eq \f(W1+W2,2)
C.若c、d之间的距离为L,则该电场的场强大小一定为eq \f(W2,qL)
D.若W1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差
解析:选项A根据题意无法判断,故A项错误;由于电场为匀强磁场,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点, 所以φM=eq \f(φc+φa,2);φN=eq \f(φb+φd,2),若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为,W=qUMN=q(φM-φN)=qeq \f(φc+φa,2)-qeq \f(φd+φb,2)=eq \f(qUcd+qUab,2)=eq \f(W1+W2,2),故B正确;因为不知道匀强电场方向,所以场强大小不一定是eq \f(W2,qL),故C错误;
若W1=W2,说明Uab=Ucd
UaM-UbN=(φa-φM)-(φb-φN)
因为φM=eq \f(φc+φa,2);φN=eq \f(φd+φb,2)
解得:UaM-UbN= 0 ,故D正确.
答案:BD
[命题情报]
近几年高考试题中电势能、电势差、电势、等势面等基本概念是考查的重点,且大多以选择题的形式出现,主要考查学生理解的深度,电场力做功和电势能的变化、等量异(同)种电荷的电场线分布及能量守恒问题也是高考考查的热点问题,这些题目也常与力学中的平衡、牛顿运动定律、动量守恒、动量守恒功能关系等联系在一起,考查学生综合分析和综合运用所学知识解决问题的能力.
1.(2018·南昌市摸底调研)如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,一带负电油滴被固定于电容器中的P点.现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,则( )
A.平行板电容器的电容变大
B.静电计指针张角变小
C.带电油滴的电势能减少
D.带电油滴受到的电场力不变
解析:由C=eq \f(εrS,4kπd)可知,当平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离时,两板间的正对面积不变而距离增大,故电容C减小,所以选项A错误;静电计测量的是电容器两极板间的电势差,由于电容器与电源保持接通状态,因此两板间的电势差始终等于电源的电动势,则静电计的指针保持不变,选项B错误;
在保持两板间电势差不变的情况下,随着两板间距离的增大,两板间的电场强度减小,故油滴所受电场力减小,又因为P点到上极板的距离不变,两板间场强减小,所以P点与上极板的电势差减小而与下极板的电势差增大(两极板间的电势差不变),即P点的电势升高,由题意知油滴带负电,所以油滴的电势能减少,选项C正确,D错误.
答案:C
2.(多选)如图,A、B、C、D是一个椭圆的四个顶点,该椭圆处于匀强电场中,电场强度方向平行于该椭圆所在平面.在椭圆平面内将一个带负电的粒子从椭圆上E点先后以相同的速率v沿不同方向射入椭圆区域,粒子将经过椭圆上的不同点,其中经过C点的粒子动能最小.若不计粒子所受的重力和空气阻力,则下列判断中正确的是( )
A.电场强度方向由A指向B
B.电场强度方向由D指向C
C.粒子到达B点时动能最大
D.粒子到达D点时电势能最小
答案:BD
3.(多选)(2018·宁德质检)如图所示,+Q和-Q是两个等量异种点电荷,以点电荷+Q为圆心作圆,A、B为圆上两点,O点为两电荷连线的中点,C点与B点关于O点对称,下列说法正确的是( )
A.A点和B点的电场强度大小相等,方向不同
B.B点和C点的电场强度大小相等,方向相同
C.把电子从A点移动到B点,电场力对其做负功
D.质子在A点的电势能小于在B点的电势能
解析:等量异种电荷周围的电场线分布如图;由图可知A、B两点的场强大小和方向均不相同,选项A错误;等量异种电荷连线上的电场线指向负电荷,由B、C关于O点对称,B点的电场强度等于C点的电场强度,故B正确;
电场线与等势面相互垂直, 电场线从高等势面指向低等势面,由图示可知,A点所在等势面高于B点所在等势面,A点电势高于B点电势,电子带负电,则电子在A点的电势能小于在B点的电势能,把电子从A点移动到B点,电场力对其做负功,故C正确;同理可知质子在A点的电势能大于在B点的电势能,故D错误.
答案:BC
4.(多选)如图甲所示,Q1、Q2为两个被固定在坐标轴x上的点电荷,其中Q1带负电,在O点,Q1、Q2相距为L,a、b两点在它们连线的延长线上,其中b点与O相距3L.现有一带电的粒子以一定的初速度沿直线从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用),粒子经过a、b两点时的速度分别为va、vb,其v-x图象如图乙所示,以下说法中正确的是( )
甲 乙
A.Q2一定带正电
B.Q1电荷量与Q2电荷量之比为eq \f(|Q1|,|Q2|)=eq \f(4,9)
C.b点的电场强度一定为零,电势最高
D.整个运动过程中,粒子的电势能先增大后减小
解析:粒子在到达b点之前做减速运动,在b点之后做加速运动,可见在b点的加速度为零,则在b点受到两点电荷的电场力平衡,可知Q2带正电,有keq \f(Q1q,3L2)=keq \f(Q2q,2L2),所以eq \f(|Q1|,|Q2|)=eq \f(9,4),故A正确,B错误.该粒子从a点先做减速运动,知该粒子带负电荷,在整个过程中,电场力先做负功后做正功,所以电势能先增大后减小,移动的是负电荷,所以电势先减小后增大,所以b点电势不是最高,故C错误,D正确.
答案:AD
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