2022届高考物理一轮复习专题练习：静电场

这是一份2022届高考物理一轮复习专题练习：静电场，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
静电场一、单选题1．如图，空间存在一方向水平向右的匀强电场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（　　）
 A．P和Q都带正电荷 B．P和Q都带负电荷C．P带正电荷，Q带负电荷 D．P带负电荷，Q带正电荷2．如图，三个固定的带电小球a、b和c，相互间的距离分别为ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm．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，B．a、b的电荷异号，C．a、b的电荷同号，D．a、b的电荷异号，3．一匀强电场的方向平行于xOy平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点的电势分别为10 V、17 V、26 V. 下列说法不正确的是(  )A．电场强度的大小为2. 5 V/cmB．坐标原点处的电势为1 VC．电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD．电子从b点运动到c点，电场力做功为9 eV4．如图，P为固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆．带电粒子Q在P的电场中运动．运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点．若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则
 A．aa>ab>ac，va>vc>vbB．aa>ab>ac，vb> vc> vaC．ab> ac> aa，vb> vc> vaD．ab> ac> aa，va>vc>vb5．关于静电场的等势面，下列说法正确的是A．两个电势不同的等势面可能相交B．电场线与等势面处处相互垂直C．同一等势面上各点电场强度一定相等D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功6．真空中有一半径为r0的带电金属球，以球心O为坐标原点沿某一半径方向为正方向建立x轴，x轴上各点的电势随x的分布如图所示，其中x1、x2、x3分别是x轴上A、B、C三点的位置坐标．根据-x图象，下列说法正确的是A．该金属球带负电B．A点的电场强度大于C点的电场强度C．B点的电场强度大小为D．电量为q的负电荷在B点的电势能比在C点的电势能低|q(2－3)|7．如图所示，两电荷量分别为－Q和+2Q的点电荷固定在直线MN上，两者相距为L，以+2Q的点电荷所在位置为圆心、为半径画圆，a、b、c、d是圆周上四点，其中a、b在MN直线上，c、d两点连线垂直于MN，下列说法正确的是A．c、d两点的电势相同B．a点的电势高于b点的电势C．c、d两点的电场强度相同D．a点的电场强度小于b点的电场强度 二、多选题8．如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹.设电子在A、B两点的加速度大小分别为、，电势能分别为、.下列说法正确的是(  )A．电子一定从A向B运动B．若>，则Q靠近M端且为正电荷C．无论Q为正电荷还是负电荷一定有<D．B点电势可能高于A点电势9．如图所示，两个等量异种点电荷+Q和﹣Q固定在一条竖直线上，其右侧固定一根竖直的光滑细木杆，有一个带正电小球p套在细杆上．小球p由静止释放，从与﹣Q等高处运动到与+Q等高处的过程中，下列说法正确的是（　　）
 A．小球p的电势能先减小，后增加B．小球P受到细杆的弹力方向先向右，后向左C．小球P一直做匀加速直线运动D．若细杆换为光滑绝缘金属杆，小球p做匀加速直线运动10．如图所示,空间存在水平向右、电场强度大小为E的匀强电场,一个质量为m、电荷量为+q的小球,从A点以初速度v0竖直向上抛出,经过一段时间落回到与A点等高的位置B点(图中未画出),重力加速度为g.下列说法正确的是A．小球运动到最高点时距离A点的高度为B．小球运动到最高点时速度大小为C．小球运动过程中最小动能为D．AB两点之间的电势差为11．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．一电子从a点移动到b点，电势能减小W；若电子从c点移动到d点，电势能也减小W．下列说法正确的是
 A．电子从M点移动到N点，电势能也减小WB．b点的电势一定低于d点的电势C．电场强度的方向一定是从b点指向a点D．a、c两点间的电势差等于b、d两点间的电势差三、实验题12．下图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容与其结构之间的关系装置图，充电后与电源断开的平行板电容器的板与静电计相连，板和静电计金属壳都接地，板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制板的移动。请回答下列问题：（1）在该实验中，静电计的作用是_______。A．测定该电容器的电容        B．测定该电容器的电荷量C测定该电容器两极板间的电势差    D．测定、两极板之间的电场强度（2）当极板电荷量不变，如图甲所示，仅使两极板距离增大，可观察到静电计指针的偏转角_______（填“增大”“不变”或“减小”）；当极板电荷量不变，如图乙所示，仅使两极板正对面积减小，观察到静电计指针的偏转角_______（填“增大”“不变”或“减小”）。13．在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中：（1）应该选用的是________（用器材前的字母表示，多选题）A、6伏的直流电源B、6伏的交流电源C、量程0~0.5伏，零刻度在刻度盘中央的电压表D、量程0~300微安，零刻度在刻度盘中央的电流表（2）在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序（自上而下）是①_______；②_______；③_______。（3）在实验中，按下电键，接通电路.若一个探针P与基准点O接触，另一探针Q分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a、b（如图所示），则当探针Q与a点接触时，电表的指针应_______（填“左偏”“指零”或“右偏”）。 四、解答题14．在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q（q>0）的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受电场力作用。（1）求电场强度的大小；（2）为使粒子穿过电场后的动能增量最大，该粒子进入电场时的速度应为多大？（3）为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为多大？15．如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，PQG的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为（>0）。质量为m，电荷量为q（q>0）的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。（1）求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；（2）若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？
 16．如图，两水平面（虚线）之间的距离为H，其间的区域存在方向水平向右的匀强电场．自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q和–q（q>0）的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的方向射出．小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离开．已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，刚离开电场时的动能为N刚离开电场时的动能的1.5倍．不计空气阻力，重力加速度大小为g．求（1）M与N在电场中沿水平方向的位移之比；（2）A点距电场上边界的高度；（3）该电场的电场强度大小．17．如图所示，足够大的空间范围内存在水平向右的匀强电场。一根长为L＝1.0m的绝缘轻质细线一端固定在O点，另一端系一带电小球，小球带电量为q＝4.0×10﹣3C、质量为m＝8.0×10﹣2kg。现小球静止在A点，细线与竖直方向夹角α＝37°，（g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，结果可保留根号）。求：（1）电场强度的大小；（2）在A点沿垂直细线方向对小球施加多大的冲量，可确保小球在纸面内运动的过程中，细线不松弛；（3）在原题基础上加垂直纸面向里、磁感应强度B＝2T的匀强磁场，若在A点让小球获得沿垂直细线方向的的速度，求小球在纸面内绕O点做顺时针圆周运动时细线上的最小拉力。
 
参考答案1．D【详解】AB．受力分析可知，P和Q两小球，不能带同种电荷，AB错误；CD．若P球带负电，Q球带正电，如下图所示，恰能满足题意，则C错误D正确，故本题选D．
 2．D【详解】根据同种电荷相斥，异种电荷相吸，且小球c所受库仑力的合力的方向平行于a，b的连线，可知，a、b的电荷异号，对小球c受力分析，如下图所示因ab=5cm，bc=3cm，ca=4cm，因此ac⊥bc，那么两力的合成构成矩形，依据相似三角形之比，则有根据库仑定律有，综上所得故D正确，ABC错误。故选D。3．C【详解】A．如图所示，在ac连线上，确定一b′点，电势为17V，将bb′连线，即为等势线，那么垂直bb′连线，则为电场线，再依据沿着电场线方向，电势降低，则电场线方向如下图，

因为匀强电场，则有：，由比例关系可知：
依据几何关系，则有：因此电场强度大小为：故A正确，不符合题意；B．根据φc-φa=φb-φo，因a、b、c三点电势分别为：φa=10V、φb=17V、φc=26V，解得原点处的电势为φ0=1 V．故B正确，不符合题意；C．因Uab=φa-φb=10-17=-7V，电子从a点到b点电场力做功为：W=qUab=-e×（-7V）=7 eV因电场力做正功，则电势能减小，那么电子在a点的电势能比在b点的高7eV，故C错误，符合题意。D．bc间的电势差Ubc=φb-φc=17V-26V=-9V，电子从b点运动到c点，电场力做功为 W=qUbc=-e×（-9V）=9 eV故D正确，不符合题意。4．D【详解】在点电荷的电场中，场强大小，由图可知，可得，而带电粒子运动的加速度，则；由轨迹知，两电荷间为库仑斥力，粒子由a到b，电场力做负功，动能减小，则va>vb，粒子由b到c，电场力做正功，动能增加，则vc>vb，由于，由可得，则va>vc>vb，故选D．5．B【详解】A．等势面相交，则电场线一定相交，故在同一点存在两个不同的电场强度方向，与事实不符，故A错误；B．电场线与等势面垂直，B正确；C．同一等势面上的电势相同，但是电场强度不一定相同，C错误；D．将负电荷从高电势处移动到低电势处，受到的电场力方向是从低电势指向高电势，所以电场力方向与运动方向相反，电场力做负功，D错误；6．D【详解】A、由图可知在0到电势不变，之后电势变小，带电金属球为一等势体，再依据沿着电场线方向，电势降低，则金属球带正电，故A错误；B、图像斜率表示场强大小，A点的电场强度为零，C点电场强度大于0，故B错误；C、从B到C若为匀强电场，电场强度为，因是非匀强电场B点的电场强度大于该值，故C错误；D、负电荷沿直线从B移到C的过程中，电场力做负值，电势能增加，大小为，故D正确．7．A【详解】A、B、a、b、c、d四点在以点电荷+2Q为圆心的圆上，可知+2Q产生的电场在a、b、c、d四点的电势是相等的，所以a、b、c、d四点的总电势可以通过-Q产生的电场的电势确定，根据顺着电场线方向电势降低可知，b点的电势最高，c、d两点对称电势相等，a点电势最低；故A正确，B错误.C、+2Q的场源在c、d两点产生的场强大小相等，-Q的场源在c、d两点的产生的场强大小也相等，根据场强的合成可知两点的总场强大小相等，但方向不同，故c、d两点的电场强度不同；故C错误；D、由点电荷的场强公式，合成可得，方向向左；，方向向右；故；则D错误.故选A.【点睛】本题考查判断电势、场强大小的能力，要利用库仑定律和场强的矢量合成的方法对各点的电势和场强进行判定，并且要充分利用电场的叠加原理进行分析．8．BC【详解】由于不知道电子速度变化，由运动轨迹图不能判断电子向那个方向运动，故A错误；若aA＞aB，则A点离点电荷Q更近即Q靠近M端；又由运动轨迹可知，电场力方向指向凹的一侧即左侧，所以，在MN上电场方向向右，那么Q靠近M端且为正电荷，故B正确；由B可知，电子所受电场力方向指向左侧，那么，若电子从A向B运动，则电场力做负功，电势能增加；若电子从B向A运动，则电场力做正功，电势能减小，所以，一定有EpA＜EpB求解过程与Q所带电荷无关，只与电场线方向相关，故C正确；由B可知，电场线方向由M指向N，那么A点电势高于B点，故D错误；故选BC．9．BD【详解】A．由等量异种电荷的电场线分布可知，在等量异种电荷的中垂线的上方，电场线方向斜向左上方，在等量异种电荷的中垂线的下方，电场线方向斜向右上方，小球始终向下运动，所以小球P受到的电场力始终负功，电势能始终增大，故A错误；B．由A分析可知，在等量异种电荷的中垂线的上方，电场线方向斜向左上方，在等量异种电荷的中垂线的下方，电场线方向斜向右上方，沿着竖直杆下滑，水平方向平衡，由平衡条件可知，小球受到细杆的弹力方向先向右，后向左，故B正确；C．因为小球到两个电荷之间的距离发生了变化，设电荷到杆之间的距离为d小球与两个电荷的连线与杆的夹角分别是θ、α，由库仑定律可得：两电荷对小球沿杆方向的电场力之和是沿杆方向的电场力是变力，小球所受的合外力变力，不会做匀变速运动，故C错误；D．若细杆换为光滑绝缘金属杆，绝缘金属杆表面是等势面，电场力不与金属杆垂直，沿杆方向只受重力，故做匀加速直线运动．故D正确．10．BD【详解】A项：小球在空间的运动可以分解为水平方向初速度为零，加速度为 的匀加速直线运动和竖直方向初速度为v0，加速度为g的竖直上抛运动，所以在竖直方向上v02=2gh，解得，故A错误；B项：小球运动到最高点时，竖直方向速度减为零，由v0=gt，解得，水平方向由vx=at，解得，故B正确；C项：小球运动过程中动能的表达式为，由数学知识可得当时，小球的动能最小，最小动能为 ，故C错误；D项：当小球运动到B点时，运动时间为 ，水平方向的位移为，A、B两点之间的电势差为，故D正确．故选BD．11．ABD【详解】A、粒子从a点移动到b点，其电势能减小W，故：，
粒子从c点移动到d点，其电势能也减小W，故：，
匀强电场中，沿着相同方向每前进相同距离电势的变化相同，故，即，同理，故，即电子从M点移动到N点，电势能也减小W，故A正确；B、由于电势能减小，说明电场力做正功，由于电子带负电，说明是由低电势向高电势移动，则电场的方向大约指向左侧，则由图可知，b点的电势一定低于d点的电势，故选项B正确；C、一电子从a点移动到b点，其电势能减小，说明由低电势向高电势移动，但ab连线不一定沿着电场线，故C错误；D、由于，则：整理可以得到：，即a、c两点间的电势差等于b、d两点间的电势差，故选项D正确．12．C    增大    增大    【详解】（1）在该实验中，静电计的作用是测定该电容器两极板间的电势差，C正确。（2）甲图中的手将板水平向左移动时，两板间距变大，根据可知减小，根据可知，变大，则静电计指针的偏转角增大；乙图中的手将板竖直向上移动时，根据可知减小，减小，根据可知，变大，静电计指针的偏转角增大。13．AD    导电纸    复写纸    白纸    指零    【详解】（1）本实验的原理是利用恒定电流场模拟静电场，所以6V的直流电源。故BC错误，A正确。由于导电纸上任一点与基准点的电势差较小，为了找到等势点，需要量程0-300μA，零刻度在刻度盘中央的灵敏电流表。故D正确。故选AD；
（2）等势线描绘在白纸上，白纸铺在最下面，操作在导电纸上，导电纸放在最上面，则要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序（自上而下）是①导电纸、②复写纸、③白纸。（3）若一个探针P与基准点O接触，另一探针Q分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a、b，说明a、b两点的电势与基准点P的电势都相等，则当探针Q与a点接触时，电表的指针应指零。14．(1) ；(2)；(3)0或【详解】（1）由题意知在A点速度为零的粒子会沿着电场线方向运动，由于q>0，故电场线由A指向C，根据几何关系可知：所以根据动能定理有：解得：；（2）根据题意可知要使粒子动能增量最大则沿电场线方向移动距离最多，做AC垂线并且与圆相切，切点为D，即粒子要从D点射出时沿电场线方向移动距离最多，粒子在电场中做类平抛运动，根据几何关系有而电场力提供加速度有联立各式解得粒子进入电场时的速度：；（3）因为粒子在电场中做类平抛运动，粒子穿过电场前后动量变化量大小为mv0，即在电场方向上速度变化为v0 ，过C点做AC垂线会与圆周交于B点，故由题意可知粒子会从C点或B点射出。当从B点射出时由几何关系有电场力提供加速度有联立解得；当粒子从C点射出时初速度为0。另解：由题意知，初速度为0时，动量增量的大小为，此即问题的一个解。自A点以不同的速率垂直于电场方向射入电场的粒子，动量变化都相同，自B点射出电场的粒子，其动量变化量也恒为，由几何关系及运动学规律可得，此时入射速率为15．（1）；（2）【详解】（1）PG、QG间场强大小相等，均为E，粒子在PG间所受电场力F的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为a，有①F=qE=ma②设粒子第一次到达G时动能为Ek，由动能定理有③设粒子第一次到达G时所用时间为t，粒子在水平方向的位移为l，则有④l=v0t⑤联立①②③④⑤式解得⑥⑦（2）设粒子穿过G一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短，由对称性知，此时金属板的长度L为⑧16．（1）3：1；（2）；（3）【详解】（1）设带电小球M、N抛出的初速度均为v0，则它们进入电场时的水平速度仍为v0；M、N在电场中的运动时间t相等，电场力作用下产生的加速度沿水平方向，大小均为a，在电场中沿水平方向的位移分别为s1和s2；由运动公式可得：v0–at=0联立解得：（2）设A点距离电场上边界的高度为h，小球下落h时在竖直方向的分速度为vy，则；因为M在电场中做匀加速直线运动，则解得h=（3）设电场强度为E，小球M进入电场后做直线运动，则，设M、N离开电场时的动能分别为Ek1、Ek2，由动能定理：由已知条件：Ek1=1.5Ek2联立解得：17．(1)150N/C   (2)I≤0.4N∙s或I≥N∙s   (3)31.16N【详解】(1)小球静止时： 解得：；(2) 分两种情况①小球摆动不超过CD两点，临界时刚好到达C或D点，速度为0从A到C由动能定理得： 其中 解得：②能做完整圆周运动，从A到B 临界时，恰好到达B点，绳上无弹力 解得： 综上或；(3)由题知洛伦兹力沿绳向外在B处，绳上拉力最小从A到B：解得： 在B处： 解得：．