2024届高考物理二轮专题： 静电场及其运用

这是一份2024届高考物理二轮专题： 静电场及其运用，共20页。试卷主要包含了选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．（2023高三下·深圳模拟）场致发射显微镜能够用来分析样品的原子排列，其核心结构如图，金属针与荧光膜之间加上高电压，形成辐射状电场，电子分别位于A点与B点时，下列关于电子所受到的电场力和具有的电势能判断正确的是
A．FA=FB ， EPA=EPBB．FA=FB ， EPAC．FA>FB ， EPA>EPBD．FA>FB ， EPA2．（2023高三下·深圳模拟）如图所示，在匀强电场中的O点固定一点电荷+Q，a、b、c、d、e、f为以O点为球心的同一球面上的点，aecf平面与电场线平行，bedf平面与电场线垂直，下列判断中正确的是（ ）
A．a、c两点电势相等
B．b、d两点的电场强度相同
C．将点电荷+q从球面上b点移到e点，电场力做功为零
D．将点电荷+q从球面上a点移到c点，电场力做功为零
3．（2023高考模拟·温州）关于以下几幅插图，下列说法正确的是（ ）
A．甲图，用头发屑可以模拟电场线，图中的电荷一定是带正电
B．乙图，可变电容器是通过改变铝片之间的距离从而改变电容的
C．丙图，优质的话筒线外面包裹着金属网，目的是为了增强话筒线的导电性能
D．丁图，加油站给车加油前，触摸一下静电释放器，可将人体的静电释放到大地
4．（2023高三下·北京市模拟） 如图所示，有两个静止的带等量正电的点电荷，分别放置在M、N两点，在M、N连线上有O、a、c三点，其中O点是连线的中点，a、c关于O点对称，在M、N连线的中垂线上还有对称的b、d两点，则下列说法正确的是（ ）
A．a、c两点处场强相同，b、d两点处场强相同
B．a、c两点处电势不相等，b、d两点处电势相等
C．某负点电荷在c点的电势能大于在d点的电势能
D．在b点静止释放一负点电荷（不计重力）将在bd之间往复运动
5．（2023高三下·浙江模拟）如图所示，不带电，长为l的导体棒水平放置，现将一个电荷量为+q（q>0）的点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为k。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是（ ）
A．棒的两端都感应出负电荷
B．感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向右
C．感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度大小E=kqR+0.5l
D．若用一根导线将A、B相连，导线上不会产生电流
6．（2023·临海模拟）如图甲所示，在粗糙绝缘水平面的A、C两处分别固定两个点电荷，A、C的坐标分别为−3L和3L。已知C处电荷的电荷量为Q，图乙是AC连线之间的电势φ与坐标x的关系图，图中x=L点为图线的最低点，x=−2L的纵坐标φ=φ0，x=2L的纵坐标φ=37φ0。若在x=−2L的B点静止释放一可视为质点的带电物块，质量为m、电荷量为q。物块向右运动到2L处速度恰好为零。则A处电荷的电荷量及物块与水平面间的动摩擦因数分别是（ ）
A．+4Q，qφ07mgLB．−2Q，qφ014mgL
C．+4Q，2qφ07mgLD．−2Q，3qφ014mgL
7．（2023·金华模拟）一孤立均匀带电金属球带电量为q，半径为R，球外两点A、B始终处于球同一半径的延长线上L，L（L＞L＞R），如图所示，则以下说法正确的是（ ）
A．若仅增大金属球的带电量q，A、B两点的电场强度均保持不变
B．若仅增大金属球的带电量q，A、B两点的电势差保持不变
C．若保持L、L不变，仅增大金属球的半径R，则球外A、B两点的电场强度之差增大
D．若保持L、L不变，仅增大金属球的半径R，则球外A、B两点的电势差不变
8．（2023高三下·湛江模拟）如图所示，两等量同种点电荷+q（q>0）固定在菱形的两个顶点A、C上。E、F是该菱形对角线AC与其内切圆的交点，O点为内切圆的圆心，a、b、c、d四点为切点。现有一带正电的点电荷从E点由静止释放，下列说法正确的是（ ）
A．a、b、c、d四点的电场强度相同
B．D、O、B三点的电势相等
C．点电荷在从E点运动到O点的过程中电场力做正功
D．点电荷从E点运动到F点的过程中速度一直增大
9．（2023·广东模拟）如图所示，电量为+Q的点电荷固定在N点，内壁光滑的绝缘细管竖直固定，N、B两点连线水平。电量为+q的小球从A点由静止释放，已知Q≫q，则关于+Q的电场和小球下落到B点的过程，下列说法正确的是（ ）
A．A点的场强大于B点的场强
B．A点的电势高于B点的电势
C．小球在B点的加速度小于重力加速度
D．小球的机械能一直在减小
10．（2023·安徽模拟）如图所示，AB、CD是竖直平面内两根固定的光滑细杆，A、B、C、D位于同一圆周上，A点为圆周的最高点，D点为圆周的最低点。现将中心有孔、可视为质点的带正电小球和绝缘小球A分别套在细杆上，由A、C两点同时静止释放，下列操作能使带电小球先到达圆环的是（ ）
A．在细杆所在平面加上一个垂直平面向里的匀强磁场
B．在细杆所在平面加一个竖直向下的匀强磁场
C．在细杆所在平面加一个水平向右的匀强磁场
D．在细杆所在平面加一个水平向左的匀强电场
11．（2023·浙江模拟）如图所示，小勇老师在川藏线上骑行时看到公路两边竖立着很多铁棒，查资料后得知，这些八米长的铁棒在地下埋有六米，这些铁棒的作用最有可能的是（ ）
A．作为路标B．作为导热棒
C．预防雷电击中地面D．测量过往车辆的速度
12．（2023·浙江模拟）范德格拉夫起电机可为加速离子提供高电压，其结构示意图如图所示，大金属球壳由绝缘支柱支持着，球壳内壁接电刷F的左端，当带正电传送带（橡胶布做成）经过电刷F的近旁时，电刷F便将电荷传送给与它相接的导体球壳上，使球壳电势不断升高。关于这个起电机，以下说法正确的有（ ）
A．电刷F与传送带之间是摩擦起电
B．把电刷F放于金属球壳内部，主要是出于安全考虑
C．工作中，电刷F的右端感应出负电荷，但它的电势不断升高
D．传送带不运动，金属球壳上的电荷量也能不断增多
13．（2023·安徽模拟）空间存在沿x轴分布的电场线，一带负电的粒子在−x0处由静止释放，该粒子仅在电场力的作用下运动到x0的过程中，其电势能随x变化的情况如图所示，图线为一段抛物线。则电场的电势φ、电场强度E、带电粒子的加速度a、带电粒子的动能Ek随位置x的变化图线正确的是（ ）（设沿x轴正方向为正）
A．B．
C．D．
14．（2023高三下·杭州模拟） 两个不规则带电导体间的电场线分布如图所示，a、b、c、d为电场中几个点，并且a、d为紧靠导体表面的两点，选无穷远为电势零点，则（ ）
A．c处场强大于a处，c处电势也必定高于a处电势
B．两个导体内部场强都为零，内部电势也都为零
C．将一负试探电荷放在d点时其电势能为负值
D．图中b点所在的电场线一定存在一个点，此处的电势为零
15．（2023·温州模拟）橡胶板置于绝缘水平桌面上，某同学戴着绝缘手套先用毛皮摩擦橡胶板，使橡胶板带负电，然后手握绝缘手柄将铝板靠近橡胶板，铝板的下表面与橡胶板上凸起的接地铁钉接触，并在其上表面撒上细纸屑，迅速上抬铝板至某一位置后，可以看到细纸屑从铝板上飞溅出来，这就是“静电飞花”实验。下列说法正确的是（ ）
A．铝板未与橡胶板接触所以始终不带电
B．纸屑是因为带正电相互排斥而不断飞散
C．铝板与铁钉接触时，电子从大地通过铁钉流向铝板
D．铝板与铁钉接触时，铝板上、下表面带等量异种电荷
16．（2023·黑龙江模拟）如图所示，空间有两个相距为d的等量异种电荷，以两电荷连线的中点为坐标原点O，建立如图所示坐标系。在x轴上有一坐标为（l，0）的点A，在y轴上有一坐标为（0，l）的点B。若d≪l，则（ ）
A．A、B两点电场强度大小相等
B．A点电场强度大小是B点的两倍
C．在A点由静止释放的负点电荷将作简谐振动
D．在B点由静止释放的正点电荷将作上下振动
17．（2023·黑龙江模拟）下列四幅图涉及到不同的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．图甲：黑体辐射强度的极大值随温度升高向波长较长的方向移动
B．图乙：用竹竿举着蜂鸣器快速转动时听到声音频率发生变化，这是多普勒效应
C．图丙：下雪时轻盈的雪花从空中飘落，说明分子在做无规则运动
D．图丁：高压输电线上方架有与大地相连的两条导线，其原理是尖端放电
18．（2023·浙江模拟）下列关于教科书上的四副插图，说法正确的是（ ）
A．图甲为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上
B．图乙为给汽车加油前要触摸一下的静电释放器，其目的是导走加油枪上的静电
C．图丙中摇动起电机，烟雾缭绕的塑料瓶顿时清澈透明，其工作原理为静电吸附
D．图丁的燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了电磁感应原理
19．（2023·浙江模拟）如图所示，带电荷量为q的金属椭圆形球A置于绝缘支架上，一质量为m、带电荷量为q2的小球B（可视为质点）用长为L的绝缘轻绳悬挂在架子上。静止时轻绳与竖直方向的夹角为θ，椭圆形球A的中心与小球B在同一水平线上且相距为d。下列说法正确的是（ ）
A．小球B所受电场力的大小为kq22d2
B．椭圆形球A在小球B处产生的电场强度大小为2mgtanθq
C．剪断轻绳后，小球B的运动轨迹是抛物线的一部分
D．若A的电荷量逐渐减少为0，则该过程电场力对B做的功为mgL(1−csθ)
20．（2023·宝鸡模拟）某空间固定有两个可看成点电荷的带电小球，所带的电荷量分别为2q和-q，如图所示，以-q为圆心做圆，a、b两点为圆和两电荷连线的交点，过-q的中心做两电荷连线的垂线，c、d两点为垂线和圆的交点，以下说法正确的是（ ）
A．a点的场强小于b点的场强
B．a点的场强小于d点的场强
C．电子沿圆弧从a点经c点到b点，电势能一直增大
D．电子沿圆弧从a点经c点到b点，电势能先减小后增大
（2023·北京模拟）如图所示，实线为正点电荷的电场线，虚线是等势面。a、b、c是电场中的三个点，这三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，电势分别为φa、φb、φc，一试探电荷在这三点受到的静电力大小分别为Fa、Fb、Fc。
21．关于电场强度大小的比较，下列关系正确的是（ ）
A．EaEbC．Eb22．关于电势高低的比较，下列关系正确的是（ ）
A．φa<φbB．φa=φbC．φb>φcD．φb=φc
23．关于静电力大小的比较，下列关系正确的是（ ）
A．FaFbC．Fb24．（2023·郑州竞赛）有一边长为a的正方形平面，在其中垂线上距中心O点a2处，有一电荷为q的正点电荷，如图所示，则通过该平面的电场强度通量为（ ）
A．q3ε0B．q4πε0C．q3πε0D．q6ε0
二、多项选择题
25．（2023高三下·深圳模拟）如图所示，一轻质绝缘细线一端固定在O点，另一端系一带电量大小为q、质量为m的小球，小球静止悬挂放置在正对距离为d的平行板电容器A、B间，电容器极板足够大，电容器两板连接在电源两端细线与竖直方向夹角 θ=60° ，细线、小球在竖直平面内纸面内，A、B两板平行正对倾斜放置，且与纸面垂直、与细线平行。已知重力加速度为g，下列说法正确的有
A．小球带正电
B．电源电动势 E=3mgd2q
C．若在竖直面内保持两板正对面积不变，B板向A板缓慢靠近，则小球将缓慢上移
D．若绳子突然断开，则小球将做曲线运动
26．（2023高二下·项城高考模拟）根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，下列判断正确的是（ ）
A．电子绕核旋转的轨道半径减小B．电子的动能增大
C．氢原子的电势能增大D．氢原子的能级减小
27．（2023·茂名模拟）高大建筑物的顶端都装有避雷针来预防雷击。某同学在实验室模拟尖端放电现象，原理如图所示。电子在强电场的作用下从阴极飞向尖端，虚线是其中一个电子的运动路线，实线是电场线，A、B、C是电场中的三个点，则正确的是（ ）
A．C点的场强比A点小B．电子在A点的动能比B点小
C．A点的电势低于B点电势D．电子在A点电势能比B点低
28．（2023高三下·韶关模拟）如图所示，两个电荷量均为＋Q的点电荷分别固定于x轴上的M、N两点，P点位于yOz平面内，OP与y轴正方向的夹角为30°，M、N、P到坐标原点O的距离均为R。将质量为m、电荷量为-q的检验电荷从P点由静止释放，不计检验电荷的重力，下列说法正确的是（ ）
A．检验电荷在P点的电势能等于在O点的电势能
B．检验电荷在P点的电势能大于在O点的电势能
C．检验电荷释放瞬间的加速度大小为2kQqm2
D．检验电荷释放瞬间的加速度大小为2kQq2mR2
29．（2023·安徽模拟）如图所示，以O为球心半径为R的绝缘球壳上均分布着电荷量为Q的正电荷，已知球壳上电荷在球壳内的场强为零，在球壳外的电场可看成电荷集中在球心O的点电荷产生的。现在M点固定一个电荷量也为Q的负的点电荷，且M点的电荷对球表面电荷分布无影响，MO间距离为2R，AB是球壳的水平直径，N是OB上的一点。则下列判断正确的是（ ）
A．O点电场强度比N点电场强度大
B．O点和N点电势相等
C．将一个负的点电荷从B点附近沿AB延长线远离B点，电场力做负功
D．将一个正的点电荷从A点附近沿MO垂直平分线远离A点电荷的电势能减小
30．（2023·云南模拟）如图所示，有一平行于abc平面的匀强电场，其中a、b、c三点电势分别为2V、12V、6V，已知ab的距离为5cm，ac的距离为22cm，ac和ab的夹角为45°。下列说法正确的是（ ）
A．电子从a点移动到c点的过程中，电势能增大
B．电子从a点移动到b点的过程中，电场力做正功
C．电场强度的方向从c点指向a点
D．电场强度的大小为200V/m
三、非选择题
31．（2023·丰台模拟） 如图所示，真空中A、B两点分别固定电荷量均为+Q的两个点电荷，O为A、B连线的中点，C为A、B连线中垂线上的一点，C点与A点的距离为r，AC与AB的夹角为θ，中垂线上距离A点为x的点的电势为φ=2kQx（以无穷远处为零电势点）。一个质量为m的点电荷（其电荷量远小于Q），以某一速度经过C点，不计点电荷的重力，静电力常量为k。
（1）画出C点的电场强度方向；
（2）若经过C点的点电荷的电荷量为+q，速度方向由C指向O，要让此点电荷能够到达O点，求其在C点的速度最小值v0；
（3）若经过C点的点电荷的电荷量为−q，要让此点电荷能够做过C点的匀速圆周运动，求其在C点的速度v的大小和方向。
32．（2023·北京模拟）如图所示，一带正电的导体球M放在绝缘支架上，把系在绝缘丝线上的带电小球N挂在横杆上。当小球N静止时，丝线与竖直方向成θ角，由此推断小球N带 （选填“正”或“负”）电荷。若把导体球M向右移动一小段距离，则丝线与竖直方向的夹角θ将 （选填“变大”或“变小”）。
33．（2023·郑州竞赛）两个点电荷在真空中相距为r1时的相互作用力等于它们在某一“无限大”向同性均匀电介质中相距为r2时的相互作用力，则该电介质的相对介电常量εr＝ 。
34．（2023·上海模拟）质点和点电荷都是 模型；静止的电荷会在其周围产生 场。
35．（2023·上海模拟）半径为R的通电圆软环，电流大小为I，空间有垂直于圆环面的匀强磁场（磁感应强度为B），若安培力使得圆环拉伸，圆环内部的张力大小为 。若此圆软环绝缘，且均匀带上电荷量Q，半径仍为R，静电力常量为k，在圆心处放置一点电荷（电量为q），则库仑力使得圆环拉伸，不考虑圆环内电荷相互作用，圆环内部的张力大小为 。
36．（2023·四川模拟）真空中，两平行金属板间的电势差为600V，两板间的距离为5cm，则两板间匀强电场的场强大小为 V/m；若在两板间放入一个电荷量为3.0×10−9C的点电荷，该点电荷受到电场力的大小为 N。
37．（2023·四川模拟）如图所示，正点电荷Q位于两同心圆的圆心位置，在Q形成的电场中，A点电势 （选填“高于”“低于”或“等于”）B点电势。若将一带负电的检验电荷q从A点移到B点，电场力对q做 （选填“正”或“负”）功。
38．（2023·北京模拟）如图所示，A、B是匀强电场中同一条电场线上的两点，一电荷量q=+2.0×10−9C的试探电荷放在A点时所受静电力的大小F=4.0×10−5N；将该试探电荷从A点移到B点，静电力做功W=4.0×10−7J。 求：
（1）该匀强电场电场强度的大小E；
（2）A、B 两点的电势差UAB。
39．（2023·郑州竞赛）如图所示，半径为R的均匀带电球面，电量为q，沿半径方向上有一均匀带电细线，电荷线密度为λ，长度为l，细线左端离球心距离为r0。设球面和细线上的电荷分布不受相互作用影响，试求：
（1）细线受到该带电球面作用的电场力；
（2）细线在该带电球面电场中的电势能（选取无穷远处的电势为零）。
40．（2023·鞍山模拟）如图所示，平面直角坐标系中存在一个半径R=0.2m的圆形匀强磁场区域，圆心与原点重合，磁感应强度B=2T，方向垂直纸面向外。y≤−0.2m区域有电场强度大小为E的匀强电场，方向沿y轴正方向。现从坐标为（0.2m，-0.3m）的P点发射出质量m=2.0×10−9kg、带电量q=5.0×10−5C的带正电粒子，以速度大小v0=5.0×103m/s沿x轴负方向射入匀强电场，恰从圆形磁场区域的最低点进入磁场。（粒子重力不计）
（1）求该匀强电场E的大小：
（2）求粒子在磁场B中做圆周运动的半径r。
41．（2023·厦门模拟）如图所示，竖直平面内有等量异种点电荷M、N水平固定放置，其中M为正电荷，N为负电荷，两电荷正下方固定一足够长的光滑水平绝缘直杆，A、B分别为杆上位于M、N正下方的两点，O点为AB的中点。中心开孔的小球a、b穿在杆上，分别位于A、B两点处，其中小球a质量为m、电荷量为q（q＞0），小球b不带电且处于静止状态。将小球a由静止释放，已知两小球碰撞为完全弹性碰撞，且碰撞过程电量不转移，取无穷远处电势为零，A点电势为φ，重力加速度大小为g，求：
（1）小球a运动至O点时，所受轨道的弹力大小；
（2）若碰撞后小球a恰能回到O点，求小球b的质量；
（3）已知AB两点的距离为L，若AB段变为粗糙，且与小球a的动摩擦因数μ＝7qφ16mgL，小球a由静止释放后向右运动并与小球b碰撞，为使碰后小球a能一直向右运动，求小球b质量的取值范围。
42．（2023·龙岩模拟）如图（a）。长度L=0.8m的光滑绝缘细杆左端固定一带电荷量为QA=+4.0×10−6C的点电荷A，一质量为m=0.04kg、带电荷量为q=+2.0×10−7C的小球B套在杆上。将杆沿水平方向固定于某非均匀外电场中，以杆左端为原点，沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。点电荷A对小球B的作用力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线Ⅰ所示，小球B所受水平方向的合力随B位置x的变化关系如图（b）中曲线Ⅱ所示，其中曲线Ⅱ在x≥0.40m范围可近似看作直线。求：
（1）小球B在x=0.30m处受到外电场对它沿杆方向的电场力F和外电场在该点沿杆方
向的电场强度E；
（2）已知小球在x=0.20m处获得水平向右的初速度v=0.20ms时，最远可以运动到x=0.40m。若小球在x=0.20m处受到方向向右、大小为0.02N的恒力作用后，由静止开始运动，为使小球能离开杆，恒力作用的最小距离s是多少？
43．（2023·四川模拟）如图所示，水平向右、场强大小E=2×105N/C的电场中，有一带电小球用绝缘细线悬挂于O点，处于静止状态。
（1）请在图中画出小球所受电场力F的示意图；
（2）判断小球的带电性质；
（3）若小球所受电场力的大小F＝1N，求小球的电荷量q。
44．（2023·河北模拟）如图所示，半径为R的光滑圆形轨道固定在竖直面内；圆形轨道与一光滑的弧形轨道相切，圆形区域内由平行于圆面的匀强电场，匀强电场的方向与竖直方向夹角为60°，带电量+q=mgE的小球B静止在图示N位置，带电量为+nq的小球A从弧形轨道某一位置由静止释放，A．B两球碰撞中无机械能损失，已知A．B两球的质量分别为nm、m（n为一常数），第一次碰撞后AB两球有相同的最大摆角（未脱离轨道），碰撞过程两小球所带电荷量保持不变，忽略AB球间的库仑力，重力加速度为g。求：
（1）小球A释放的位置距离圆形轨道最低点的高度ℎ至少为多少；
（2）求常数n的值；
（3）在（1）问的情况下小球A．B第二次碰撞刚结束时各自的速度大小。