2019年高考物理二轮复习 专题强化九 静电场.doc

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专题强化九　静电场 一、选择题：本题共10小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分． 1．[2018温州市3月模拟]如图所示，在一大小为E的水平匀强电场中，A、B两点的电势分别为φA、φB，A、B两点的直线距离为l，垂直电场方向的距离为d.一电荷量为q的带正电粒子从A点沿图中虚线移动到B点．则该过程中电场力做功为(　　) A．q(φA－φB) B．0 C．qEl D. qEd 2．(多选)[2018长春市二模]已知无限大的均匀带电面可产生垂直于该面的匀强电场(正的带电面场强方向背离该面、负的带电面场强方向指向该面)，场强大小E＝2πkσ，式中k为静电力常量，σ为电荷面密度(单位面积的带电量)．现有如图所示的两个平行且可视为无限大的均匀带电面A和B，电荷的面密度分别为σ和－2σ(σ为正的常数)，间距为d，空间中有C、D两点，CD连线垂直于带电面，C点到A面距离与D点到B面的距离均为，A面接地，关于C、D两点的场强大小和电势高低，下列说法正确的是(　　) A．EC＝ED B．EC＞ED C．φC＝φD D．φC＞φD 3．[2018哈尔滨市第三中学二模]如图所示，在一真空区域中AB、CD是圆O的两条直径，在A、B两点各放置电荷量为＋Q和－Q的点电荷，设C、D两点的电场强度大小分别为EC、ED，电势分别为φC、φD，下列说法正确的是(　　) A．EC与ED相同，φC＝φD B．EC与ED不相同，φC＝φD C．EC与ED相同，φC＞φD D．EC与ED不相同，φC＞φD 4．[2018郑州市模拟]如图所示，真空中两等量异种点电荷Q1、Q2固定在x轴上，其中Q1带正电．三角形acd为等腰三角形，cd边与x轴垂直且与x轴相交于b点，则下列说法正确的是(　　) A．a点电势高于b点电势 B．a点场强小于b点场强 C．将电子从a点移动到c点，电场力做正功 D．将电子从d点移动到b点，电势能不变 5．[2018南昌市一模]在雷雨天气中，大树就相当于一个电量较大的点电荷，1和2是以树为圆心的同心圆，有甲、乙、丙、丁四头相同的牛按如图所示位置和方向分别站在地面上，由此判断(　　) A．牛丙所处位置的电场强度为零 B．牛乙和牛丙两处电场强度相同 C．牛丁处的电势一定高于牛乙处的电势 D．牛甲前后脚电势差最大，处于最危险的状态 6．[2018新余市二模]电荷量为Q1和Q2的两点电荷分别固定在x轴上的O、C两点，规定无穷远处电势为零，x轴上各点电势随x的变化关系如图所示．则(　　) A. Q1带负电，Q2带正电 B．将一带负电的试探电荷自G点静止释放，仅在电场力作用下一定不能到达D点 C．G点处电场强度的方向沿x轴正方向 D．将一带负电的试探电荷从D点沿x轴正方向移到J点，电场力先做负功后做正功 7．(多选)[2018安阳市二模]如图所示，光滑绝缘的水平面上有一带电量为－q的点电荷，在距水平面高h处的空间内存在一场源点电荷＋Q，两电荷连线与水平面间的夹角θ＝30，现给－q一水平初速度，使其恰好能在水平面上做匀速圆周运动，已知重力加速度为g，静电力常量为k，则(　　) A．点电荷－q做匀速圆周运动的向心力为 B．点电荷－q做匀速圆周运动的向心力为 C．点电荷－q做匀速圆周运动的线速度为 D．点电荷－q做匀速圆周运动的线速度为 8．[2018吉林省普通高中二调]在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示．若将一个带负电的粒子置于b点，自由释放，粒子将沿着对角线bd往复运动．粒子从b点运动到d点的过程中(　　) A．先做匀加速运动，后做匀减速运动 B．先从高电势到低电势，后从低电势到高电势 C．电势能改变量大于机械能改变量 D．电势能先减小后增大 9．[2018深圳市新罗区模拟]如图所示，H(核内有一个质子，没有中子)，H(核内有一个质子，一个中子)，H(核内有一个质子，两个中子)和He(核内有两个质子，两个中子)四种原子核的混合粒子沿平行板电容器两板中线O O′射入板间的匀强电场中，射出后都打在与O O′垂直的固定荧光屏上，使荧光屏上出现亮点．下列说法正确的是(　　) A．若它们射入电场时的速度相等，在荧光屏上将出现4个亮点 B．若它们射入电场时的动能相等，在荧光屏上将出现4个亮点 C．若它们射入电场时的质量与速度之积相等，在荧光屏上将出现4个亮点 D．若它们都是从静止开始由同一加速电场加速后再射入此偏转电场的，则在荧光屏上将出现4个亮点 10．(多选) [2018定州市模拟]D是一只理想二极管(电流只能从a流向b，而不能从b流向a)．平行板电容器A、B两极板间有一电荷在P点处于静止．以E表示两极板间电场强度，U表示两极板间电压，EP表示电荷在P点电势能．若保持极板B不动，将极板A稍向上平移则(　　) A．E变小 B．U变大 C．EP不变 D．电荷仍保持静止 二、计算题：本题共4小题，共50分． 11．(12分)[2018丰台区一模]如图所示，水平面AB光滑，粗糙半圆轨道BC竖直放置．圆弧半径为R，AB长度为4R.在AB上方、直径BC左侧存在水平向右、场强大小为E的匀强电场．一带电量为＋q、质量为m的小球自A点由静止释放，经过B点后，沿半圆轨道运动到C点．在C点，小球对轨道的压力大小为mg，已知E＝，水平面和半圆轨道均绝缘．求： (1)小球运动到B点时的速度大小； (2)小球运动到C点时的速度大小； (3)小球从B点运动到C点过程中克服阻力做的功． 12．(12分)[2018山东二模]如图所示，空间内有场强大小为E的匀强电场，竖直平行直线为匀强电场的电场线(方向未知)，现有一电荷量为q，质量为m的带负电的粒子，从O点以某一初速度垂直电场方向进入电场，A、B为运动轨迹上的两点，不计粒子的重力及空气的阻力． (1)若OA连线与电场线夹角为60，OA＝L，求带电粒子从O点到A点的运动时间及进电场的初速度； (2)若粒子过B点时速度方向与水平方向夹角为60，求带电粒子从O点到B点过程中电场力所做的功． 13．(12分)[2018驻马店市二模]如图所示，在光滑水平面上有一辆长为L、质量为m的绝缘木板小车正以向右的初速度v0＝做匀速直线运动，现无初速度释放一个质量也为m，带电量为＋q(q＞0)的小物块在小车的正中央，发现物块恰好没有从车上掉下来： (1)求物块与小车上表面间的滑动摩擦因数μ； (2)若车的初速度为2v0，在物块刚放上小车的同时在空间加一水平向右的匀强电场E1，为了让物块不从车的左端掉下来，求电场强度E1的最小值．(重力加速度为g) 14．(14分)如图甲所示，加在A、B间的电压UAB做周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为－U0，电压变化的周期为2T，如图乙所示．在t＝0时，有一个质量为m、电荷量为e的电子以初速度v0垂直电场方向从两极板正中间射入电场，在运动过程中未与极板相撞，且不考虑重力的作用． 如果电子恰好在2T时刻射出电场，则板间距离d应满足什么条件？ 专题强化九　静电场 1．A　电场力做功等于电势差乘以电荷量，W＝qUAB＝q(φA－φB)，A选项正确；在匀强电场中，电场力做功还等于电场力乘以电场线方向的位移，W＝qE，B、C、D选项错误． 2．AD　设A面产生电场的场强大小为EA＝E0，由题意得EB＝2E0，在C点EC＝EB－EA＝E0，方向垂直指向A面．同理在D点ED＝EB－EA＝E0，方向垂直指向B面，B选项错误，A选项正确．根据对称性，UCA＝－UBD，又根据AB板间的场强方向指向B板，固有φA＞φB，因此φC＞φD，C选项错误，D选项正确． 3．C　根据等量异号电荷周围电场的分布情况可知，C、D两点的电场强度大小相等、方向相同，正电荷周围电势为正，负电荷周围电势为负，故D点电势一定小于C点电势，C选项正确． 4．C　根据等量异号点电荷周围电场的分布情况，Q1带正电，Q2带负电，沿着电场线电势逐渐降低，电场线从b指向a，故b点的电势大于a点电势，A选项错误；离电荷越近，电场强度越大，a点的电场强度大，B选项错误；将电子从a点移动到c点，电场力做正功，C选项正确；d点与b点不在同一个等势面上，将电子从d点移动到b点，电势能变化，D选项错误． 5．D　根据点电荷周围电场的分布情况可知，牛丙所处位置的电场强度不为零，A选项错误；电场强度是矢量，牛乙和牛丙两处电场强度方向不同，B选项错误；沿着电场线的方向，电势逐渐降低，点电荷电性未知，故牛丁处的电势不一定高于牛乙处的电势，C选项错误；乙与丁两位置的前后脚与半径垂直，而甲与丙两位置的前后脚与半径平行，相等间距的情况下，靠近点电荷的电势差越大，甲前后脚电势差最大，处于最危险的状态，D选项正确. 6．B　分析电势变化规律，正电荷周围电势为正，负电荷周围电势为负，故Q1带正电，Q2带负电，A选项错误；沿电场线电势逐渐降低，DH段的电场强度方向沿x轴负方向，故负电荷受到的电场力由D指向G，则将一带负电的试探电荷自G点由静止释放，仅在电场力作用下一定不能到达D点，B选项正确，C选项错误；HJ段的电场强度方向沿x轴正方向，将一带负电的试探电荷从D点沿x轴正方向移到J点，电场力先做正功后做负功，D选项错误． 7．BC　点电荷－q受到库仑力提供向心力，F＝kcos30＝，其中L＝＝2h，向心力F＝，A选项错误，B选项正确；＝m，其中圆周运动的轨迹半径r＝L＝＝h，解得线速度v＝，C选项正确，D选项错误． 8．D　根据等量同种正电荷周围电场线的分布情况可知，ac连线中点处场强为零，沿中垂线向外，先增大再减小，负电荷受到的电场力始终指向ac的连线与中垂线的交点，电场是不均匀的，粒子所受的电场力是变化的，加速度是变化的，A选项错误；连线中点处的电势最高，沿中垂线向外，电势逐渐降低，故粒子从b点运动到d点的过程中，先从低电势到高电势，后从高电势到低电势，B选项错误；根据能量守恒定律可知，只有电场力做功，电势能与动能的相互转化，之和守恒不变，即电势能改变量等于机械能改变量，C选项错误；从b点运动到d点的过程中，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，D选项正确． 9．C　粒子在匀强电场中做类平抛运动，水平方向上，L＝vt，竖直方向上，y＝at2＝t2，联立解得偏移量y＝，若它们射入电场时的速度相等，y与成正比，在荧光屏上将出现3个亮点，A选项错误；若它们射入电场时的动能相等，y与q成正比，在荧光屏上将只出现2个亮点，B选项错误；若它们射入电场时的质量与速度之积相等，在荧光屏上将出现4个亮点，C选项正确；若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的，根据推论可知，y都相同，荧光屏上将只出现1个亮点，D选项错误． 10．BCD　根据平行板电容器的决定式C＝可知，将极板A稍向上平移，板间距离d增大，电容C减小，假设电容器的电压不变，则电容器所带电量将要减小，电容器放电，但是由于二极管具有单向导电性，电荷不能流回电源，所以电容器的电量保持不变，板间场强E＝＝，恒定不变，电场力等于重力，电荷保持静止，A选项错误，D选项正确；根据U＝可知，板间电压U变大，B选项正确；P点电势φP＝UPB＝EdPB，UPB保持不变，P点的电势保持不变，电荷在P点电势能EP不变，C选项正确． 11．(1)　(2)　(3)mgR 解析：(1)小球运动到B点的过程中，电场力做功． 根据动能定理，qE4R＝mv－0. 其中E＝. 联立解得，vB＝. (2)小球运动到C点时，根据牛顿第二定律， 2mg＝m. 解得，vC＝. (3)小球从B运动到C点的过程，根据动能定理， －Wf－2mgR＝mvC2－mvB2 解得，Wf＝mgR. 12．(1) 　v0＝ 　(2) 解析：(1)带电粒子做曲线运动，受力指向轨迹的内侧，电场力方向向上，带电粒子带负电，电场强度方向竖直向下． 水平方向的位移Lsin60＝v0t. 竖直方向的位移Lcos60＝t2. 联立解得，t＝ ，v0＝ . (2)根据运动的合成与分解知识可知，粒子到达B点的速度v＝＝2v0. 带电粒子从O点到B点过程中，根据动能定理可知， W＝mv2－mv. 联立解得电场力做功W＝mv＝. 13．(1)0.25　(2) 解析：(1)物块与小车相互作用的过程中，系统动量守恒． 选取向右为正方向，mv0＝2mv. 根据能量守恒可知，系统产生的热量等于动能的损失． μmg＝mv－2mv2. 联立解得，μ＝0.25. (2)电场方向水平向右，物块向右做匀加速直线运动，qE1＋μmg＝ma1. 小车在摩擦力作用下向右做匀减速直线运动， a2＝μg. 分析可知，当E1取最小值时，二者共速时，物块恰好到达小车的左端． v共＝a1t＝2v0－a2t. t－t＝. 联立解得，E1＝. 14. d≥ 解析：分析电子的运动情况，在竖直方向上，0～T时间内，电子向A板做匀加速直线运动， 在0～T时间内，加速度a1＝， 位移y1＝a1T2，速度v1＝a1T. 在T～2T时间内，电子先做匀减速直线运动再反向向B板做匀加速直线运动． 在匀减速直线运动过程中，加速度a2＝，位移y2＝. 分析题意可知，y1＋y2＝，联立解得， d≥ .