2021年高考一轮复习考点集训 物理(湖南省专用)专题八　电场（含答案）

2021年高考一轮复习考点集训（上册） 物理(湖南省专用)
专题八　电场【考情点睛】课标解读考情分析备考指导考点内容电场力的性质1.通过实验,了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。2.了解生产生活中关于静电的利用与防护。3.知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法。4.知道电场是一种物质。了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。考查内容1.库仑定律。2.电场强度的叠加及计算。3.电场线、等势面。4.电场力做功与电势能的改变量的关系。5.场强E(电势φ)与位移x的图像的应用。6.电容器的动态变化。7.带电粒子在电场中的运动。命题趋势1.会继续通过电场力的性质和电场能的性质两条主线来考查物理量间的联系。2.会继续以电场线、等势面为工具考查各物理量的大小和方向。3.与动力学结合考查带电粒子的平衡、运动问题在复习中应重视对基本概念及规律的理解;注重知识的实际应用,如带电粒子在电场中的加速、偏转以及电容器的有关知识在实际生产、生活中的应用。 加强本专题知识与其他物理知识的综合应用,如带电粒子在复合场中的运动。 掌握处理较为复杂的物理问题的方法,如类比、等效、建立模型等思维方法电场能的性质知道静电场中的电荷具有电势能。了解电势能、电势和电势差的含义。知道匀强电场中电势差与电场强度的关系。电容器、带电粒子在匀强电场中的运动1.观察常见电容器,了解电容器的电容,观察电容器的充、放电现象。2.能分析带电粒子在电场中的运动情况,能解释相关的物理现象。  
【基础训练】考点一　电场力的性质1.(2018雅礼中学月考三,2)如图所示,验电器A与B的顶端各安装了一个上端开有小孔的金属圆筒,验电器B上的圆筒C带有正电荷。用带有绝缘柄的金属小球E,在下列操作中能将C上的电荷尽量多的“搬”至D的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.把E与筒C的内壁接触后,再与筒D的内壁接触,重复多次B.把E与筒C的内壁接触后,再与筒D的外壁接触,重复多次C.把E与筒C的外壁接触后,再与筒D的内壁接触,重复多次D.把E与筒C的外壁接触后,再与筒D的外壁接触,重复多次答案　C2.(2019湘赣十四校联考,4)如图,边长为a的立方体ABCD-A'B'C'D'八个顶点上有八个带电质点,其中顶点A、C'电荷量分别为q、Q,其他顶点电荷量未知,A点上的质点仅在静电力作用下处于平衡状态,现将C'上质点电荷量变成-Q,则顶点A上质点受到的合力为(不计重力)(　　)A. B. C. D.0答案　B考点二　电场能的性质3.(2019长郡中学调研考试,7)在两等量异种点电荷A和B形成的电场中,将另两个等量异种试探电荷a、b用绝缘细杆连接后,放置在点电荷A和B的连线上,且关于连线中点对称,如图所示。图中水平虚线为A、B连线的中垂线。现将试探电荷a、b连同绝缘细杆从图示位置沿A、B连线的中垂线向右平移到无穷远处,平移过程中两试探电荷始终关于中垂线对称。若规定A、B连线中点处电势为零,则下列说法中正确的是(　　)A.在A、B连线上,b处的电势大于零B.a、b整体在A、B连线处具有的电势能大于零C.在水平移动a、b整体的过程中,静电力对a、b整体做负功D.在图示位置将a、b整体绕绝缘细杆中点转动90°的过程中,静电力对a、b整体做负功答案　B4.(2019张家界一中适应性考试,20)(多选)如图所示,A、B、C三点在同一水平面上,D点在B点正上方,A、C到B的距离均为d,D到B点的距离为d,AB垂直于BC。空间存在着匀强电场,一个质量为m、电荷量为+q的粒子从A移到D时电场力做的功为零,从C到D时电场力做的功也为零,从B移到D时克服电场力做的功为W,则下列说法正确的是(　　)A.带电粒子从A移到C时电场力做的功一定为零B.电场强度既垂直于AD,又垂直于ACC.电场强度的大小为D.C点和B点间的电势差大小为答案　ABD考点三　电容器、带电粒子在匀强电场中的运动5.如图所示,先接通S使电容器充电,然后断开S,当增大两极板间距离时,电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、两极板间电场强度E的变化情况是(　　)A.Q变小,C不变,U不变,E变小B.Q变小,C变小,U不变,E不变C.Q不变,C变小,U变大,E不变D.Q不变,C变小,U变小,E变小答案　C6.(2020届永州模拟一,5)如图所示,在“研究影响平行板电容器电容的因素”实验中,极板所带电荷量保持不变。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ。下列说法正确的是(　　)A.保持d不变,减小S,则θ变小B.保持d不变,减小S,则θ不变C.保持S不变,增大d,则θ变大D.保持S不变,增大d,则θ变小答案　C【综合训练】拓展一　电场强度的计算与应用1.(2019长沙一中月考,2)如图所示,电荷只受电场力作用沿虚线从A运动到B,则该电荷的电性及运动过程中电场力对其所做的功分别是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.负电,负功 B.负电,正功C.正电,负功 D.正电,正功答案　B2.(2019雅礼中学月考,8)如图所示,三个可视为质点的金属小球A、B、C,质量分别为m、2m和3m,B球带负电,电荷量为-q,A、C不带电,不可伸长的绝缘细线将三球连接,最上边的细线连接在斜面顶端的O点,三球均处于场强大小为E的竖直向上的匀强电场中,三段细线均伸直,三个金属球均静止于倾角为30°的绝缘光滑斜面上,则下列说法正确的是(　　)A.将线OA剪断的瞬间,A、B球间的细线张力B.将线OA剪断的瞬间,A、B球间的细线张力C.将线OA剪断的瞬间,B、C球间的细线张力D.将线OA剪断的瞬间,B、C球间的细线张力答案　B拓展二　电场强度、电势、电势差、电势能的关系3.(2019湖南师大附中考前演练五,17)如图所示,有一个匀强电场,电场线与坐标平面xOy平行。以原点为圆心、5 cm为半径的圆周上任意一点的电势为φ=(40 sin θ+25) V,θ为该点与圆心连线跟x轴的夹角,关于该匀强电场的电场强度的大小和方向,下列结论正确的是(　　)　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.800 V/m,沿y轴负方向B.1 600 V/m,沿y轴正方向C.800 V/m,与x轴正方向成45°角斜向右上方D.500 V/m,沿x轴负方向答案　A4.(2019雅礼中学月考,4)如图所示,在等边三角形的三个顶点A、B、C处分别固定电荷量相等的正负点电荷。BOD是AC的中垂线,M、N关于O点对称。若检验电荷-q仅在电场力的作用下沿DOB运动,设M、N两点的电势分别为φM、φN,检验电荷通过M、N两点时的加速度分别为aM、aN,速度分别为vM、vN,由M到O、O到N的过程中电场力做功绝对值分别为W1、W2,则下列关系正确的是(　　)A.vM>vN B.aM>aNC.φM<φN D.W1>W2答案　A5.(2018湖南教育联盟联考,4)如图甲所示,有一绝缘的竖直圆环,圆环上分布着正电荷。一光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环,细杆上套有一质量为m=10 g的带正电的小球,小球所带电荷量q=5.0×10-4 C,让小球从C点由静止释放,其沿细杆由C经B向A运动的v-t图像如图乙所示。且已知小球运动到B点时,速度图像的切线斜率最大(图中标出了该切线)下列说法正确的是(　　)甲乙A.由C到A的过程中,小球的电势能一直减小B.在O点右侧杆上,B点场强最大,大小为E=1.5 V/mC.沿C到A的方向,电势先降低后升高D.C、B两点间的电势差UCB=0.6 V答案　A6.(2019永州三模,5)如图所示,一粗糙绝缘竖直平面与两个等量异种点电荷连线的中垂线重合。A、O、B为竖直平面上的三点,且O点为等量异种点电荷连线的中点,AO=BO;现有质量为m、带电荷量为q可视为质点的小物块,从A点以初速度向B滑动,到达B点时速度恰好为0。则(　　)A.从A到B,小物块的加速度先增大后减小B.从A到B,小物块的速度先增大后减小C.小物块一定带负电荷,从A到B电势能先减小后增大D.从A到B,小物块的电势能一直减小,受到的电场力先增大后减小答案　A拓展三　平行板电容器的动态分析7.(2019岳阳一中,18,14分)在如图所示的装置中,电源电动势为E,内阻不计,定值电阻为R1,滑动变阻器总值为R2,置于真空中的平行板电容器水平放置,极板间距为d,处在电容器中的油滴A恰好静止不动,此时滑动变阻器的滑片P位于中点位置。(1)求此时电容器两极板间的电压;(2)求该油滴的电性以及油滴所带电荷量q与质量m的比值;(3)现将滑动变阻器的滑片P由中点迅速向上滑到某位置,使电容器上的电荷量变化了Q1,油滴运动时间为t;再将滑片从该位置迅速向下滑动到另一位置,使电容器上的电荷量又变化了Q2,当油滴又运动了2t的时间,恰好回到原来的静止位置。设油滴在运动过程中未与极板接触,滑动变阻器滑动所用的时间与电容器充电、放电所用时间均忽略不计,求:Q1与Q2的比值。 答案　(1)　(2)　(3)拓展四　带电粒子在电场中的运动8.(2019岳阳一中质检,3)如图所示,直线MN是某电场中的一条电场线(方向未画出)。虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下,由a运动到b的运动轨迹,轨迹为一抛物线,下列判断正确的是(　　)A.电场线MN的方向一定是由N指向MB.带电粒子由a运动到b的过程中动能不一定增加C.带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能D.带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度答案　C9.(2019长沙一中月考,17)如图所示,两块水平放置的平行金属板与电源连接,上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后,由于摩擦而带负电,油滴进入上板中央小孔后落到匀强电场中,通过显微镜可以观察到油滴的运动情况。两金属板间的距离为d,忽略空气对油滴的浮力和阻力。若油滴进入电场时的速度可以忽略,当两金属板间的电势差为U时,观察到某个质量为m的油滴进入电场后做匀加速运动,经过时间t运动到下极板,则该油滴所带电荷量可表示为(　　)A. B.C. D.答案　A10.(2019岳阳一中质检三,17,10分)如图所示,在光滑绝缘水平面上有一半径为R的圆,AB是一条直径,空间有匀强电场,场强大小为E,方向与水平面平行,在圆上A点处有一发射器,以相同的动能平行于水平面沿不同方向发射带电荷量为+q的小球,小球会经过圆周上不同的点,在这些点中,经过C点的小球的动能最大。由于发射时刻不同,所以可以不计小球间的相互作用,已知α=30°,求:(1)电场的方向与AC间的夹角(2)小球在A点垂直电场方向发射,恰能落到C点,则初动能为多少?答案　(1)30°　(2)EqR
【专题训练】小专题一　带电粒子在交变电场中的运动1.(2019长郡中学月考,18,14分)图1中A和B是真空中的两块面积很大的平行金属板、加上周期为T的交流电压,在两板间产生交变的匀强电场。已知B板电势为零,A板电势UA随时间变化的规律如图2所示,其中UA的最大值为U0,最小值为-2U0。在图1中,虚线MN表示与A、B板平行等距的一个较小的面,此面到A和B的距离皆为l,在此面所在处,不断地产生电荷量为q、质量为m的带负电的微粒,各个时刻产生带电微粒的机会均等。这种微粒产生后,从静止出发在电场力的作用下运动。设微粒一旦碰到金属板,就附在板上不再运动,且其电荷量同时消失,不影响A、B板的电势,已知上述的T、U0、l、q和m等各量的值正好满足等式l2=×,若不计重力,不考虑微粒间的相互作用,求:(结果用q、U0、m、T表示)(1)在t=0到t=这段时间内产生的微粒中到达A板的微粒的最大速度vAm;(2)在0~范围内,哪段时间内产生的粒子能到达A板?(3)在t=0到t=这段时间内产生的微粒中到达B板的微粒的最大速度vBm。图1图2答案　(1)　(2)0~　(3)22.(2019三湘名校教育联盟二联,17,16分)在如图甲所示的平面坐标系内,有三个不同的静电场;第一象限内有固定在O点处的点电荷产生的电场E1(未知),该电荷量为-Q,且只考虑该点电荷在第一象限内产生电场;第二象限内有水平向右的匀强电场E2(未知);第四象限内有大小为,方向按图乙周期性变化的电场E3,以水平向右为正方向,变化周期T=,一质量为m,电荷量为+q的离子从(-x0,x0)点由静止释放,进入第一象限后恰能绕O点做匀速圆周运动。以离子经过x轴时为计时起点,已知静电力常量为k,不计离子重力。求:(1)离子在第一象限运动时的速度大小和第二象限场强E2的大小;(2)当t=时,离子的速度大小;(3)当t=nT时,离子的坐标。(n=1、2、3…)甲乙 答案　根据牛顿第二定律可得:=m,解得:v0=在第二象限加速过程中,根据动能定理可得:qE2x0=m解得:E2=(2)离子进入第四象限后,在水平方向上,有:v水平=at=·=当t=时,离子的速度为:v==;(3)离子在第四象限中运动时,y方向上是匀速直线运动,x方向上前半个周期向右匀加速运动,后半个周期向右匀减速运动直到速度为0;每个周期向右运动的平均速度为,则nT时水平方向的位移为:x=·nT=××n×=4nx0y方向的位移大小为:y=v0·nT=×n×=2nx0所以nT时刻离子的坐标为(4n+1)x0,-2nx0) (n=1、2、3…)。小专题二　带电粒子在电场和重力场的复合场中的运动1.(2019湖南师大附中模拟卷一)(多选)如图所示,空间存在一匀强电场,平行实线为该电场等势面,其方向与水平方向间的夹角为30°,AB与等势面垂直,一质量为m,电荷量为q的带正电小球,以初速度v0从A点水平向右抛出,经过时间t小球落在C点,速度大小仍是v0,且AB=BC,重力加速度为g,则下列说法中正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.电场方向沿B指向AB.电场强度大小为C.小球下落高度为gt2D.此过程增加的电势能等于mg2t2答案　AB2.(2019长沙一中月考,12)(多选)质量为m,电荷量为q的带电小球,用长度为R的不可伸长的绝缘细线悬挂于O点,空间中存在电场强度E=的水平匀强电场。现将小球拉至细线水平且与电场线平行的位置A(如图所示)(　　)A.若q<0,小球从A点由静止释放,小球恰能到达与A等高的点B.若q>0,小球从A点由静止释放,小球在竖直平面内做圆周运动,恰能到达与A等高的点C.若q>0,小球从A点由静止释放,小球能达到的最高点与B点的高度差为RD.若q>0,为使小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在A点给小球竖直向下初速度的最小值v0=答案　CD3.(2018常德检测,17,8分)(8分)如图所示,轨道ABCDP位于竖直平面内,其中圆弧段CD与水平段AC及倾斜段DP分别相切于C点和D点,水平段BC粗糙,其余都光滑,DP段与水平面的夹角θ=37°,D、C两点的高度差h=0.1 m,整个轨道绝缘,处于方向水平向左、电场强度大小未知的匀强电场中。一个质量m1=0.4 kg、带正电、电荷量未知的小物块Ⅰ在A点由静止释放,经过时间t=1 s,与静止在B点的不带电、质量m2=0.6 kg小物块Ⅱ碰撞并粘在一起,在BC段上做匀速直线运动,到达倾斜段DP上某位置。物块Ⅰ和Ⅱ与轨道BC段的动摩擦因数μ=0.2,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:(1)物块Ⅰ和Ⅱ在BC段上做匀速直线运动的速度大小;(2)物块Ⅰ和Ⅱ第一次经过圆弧段C点时,物块Ⅰ和Ⅱ对轨道压力的大小。 答案　(2)2 m/s　(2)18 N 小专题三　实际应用中处理图像类问题的方法 1.(2019郴州质检一,5)真空中相距为3a的两个点电荷M、N分别固定于x轴上x1=0和x2=3a的两点,在两者连线上各点的场强随x变化的关系如图所示,选沿x轴正方向为场强的正方向,则以下判断正确的是(　　)A.点电荷M、N为异种电荷B.M、N所带电荷量的绝对值之比为2∶1C.沿x轴从0到3a电势逐渐降低D.将一个正点电荷沿x轴从0.5a移动到2.4a,该电荷的电势能先减小后增大答案　D2.(2019长沙一中月考)静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系如图所示,x轴正方向为电场强度正方向,带正电的点电荷沿x轴运动,则点电荷(　　)A.在x2和x4处电势能相等B.由x1运动到x3的过程中电势能减小C.由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小D.由x1运动至x4的过程中电场力先减小后增大答案　C3.(2019张家界一中适应性考试,18)如图甲所示,x轴上固定两个点电荷Q1、Q2(Q2位于坐标原点O),其上有M、N、P三点,间距MN=NP,Q1、Q2在x轴上产生的电势φ随x变化关系如图乙。则下列说法正确的是(　　)甲乙A.点电荷Q1带负电B.N点电场强度最大C.P点电场强度大小为零D.M、N之间电场方向沿x轴负方向答案　A小专题四　示波管的构造和原理　(2018常德检测,6)图为示波管的构造简图,如果在电极XX'之间所加的电压按图甲所示的规律变化,在电极YY'之间所加的电压按图乙所示的规律变化,则荧光屏上会看到的图形是(　　)答案　C