2019年高考物理專題05回歸基礎(chǔ)專題訓(xùn)練——電場（含解析）.docx

專題05 回歸基礎(chǔ)專題訓(xùn)練電場1如圖1甲所示，A、B是一條電場線上的兩點(diǎn)，若在某點(diǎn)釋放一初速度為零的電子，電子僅受電場力作用，從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，其速度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，則()圖1AA點(diǎn)的場強(qiáng)大于B點(diǎn) B電子在A點(diǎn)受到的電場力小于B點(diǎn)CA點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)D電子在A點(diǎn)的電勢能小于B點(diǎn)【解析】選B由速度圖像看出，圖線的斜率逐漸增大，電子的加速度逐漸增大，電子所受電場力增大，則電場力FAFB，故B正確。電子所受電場力逐漸增大，場強(qiáng)逐漸增大，電場強(qiáng)度EAEB，故A錯誤。電子由靜止開始沿電場線從A運(yùn)動到B，電場力的方向從A到B，電子帶負(fù)電，則場強(qiáng)方向從B到A，根據(jù)順著電場線電勢降低可知，電勢AB，故C錯誤。由速度圖像看出，電子的速度增大，動能增大，根據(jù)能量守恒得知，電子的電勢能減小，則電勢能EAEB，故D錯誤。2.如圖2所示，在正方形ABCD區(qū)域內(nèi)有平行于AB邊的勻強(qiáng)電場，E、F、G、H是各邊中點(diǎn)，其連線構(gòu)成正方形，其中P點(diǎn)是EH的中點(diǎn)。一個帶正電的粒子(不計重力)從F點(diǎn)沿FH方向射入電場后恰好從D點(diǎn)射出。以下說法正確的是()圖2A粒子的運(yùn)動軌跡一定經(jīng)過P點(diǎn)B粒子的運(yùn)動軌跡一定經(jīng)過PH之間某點(diǎn)C若將粒子的初速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，粒子會由ED之間某點(diǎn)射出正方形ABCD區(qū)域D若將粒子的初速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，粒子恰好由E點(diǎn)射出正方形ABCD區(qū)域 【解析】選D因勻強(qiáng)電場平行于AB邊，帶正電的粒子(不計重力)從F點(diǎn)沿FH方向射入電場后恰好從D點(diǎn)射出，所以粒子所受電場力沿BA方向，又帶正電的粒子所受電場力方向與場強(qiáng)方向相同，因此勻強(qiáng)電場方向由B指向A，粒子做類平拋運(yùn)動，在FH方向做勻速直線運(yùn)動，在BA方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，其軌跡是一條拋物線，則根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律可知，過D點(diǎn)做速度的反向延長線一定交于FH的中點(diǎn)，而由幾何關(guān)系知延長線又經(jīng)過P點(diǎn)，所以粒子軌跡一定經(jīng)過PE之間某點(diǎn)，故A、B均錯誤；由Fat2和xv0t知，當(dāng)F一定時，若將粒子的初速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，則勻速直線運(yùn)動方向上的位移變?yōu)樵瓉淼囊话?，所以粒子恰好由E點(diǎn)射出正方形ABCD區(qū)域，故C錯誤，D正確。3如圖3所示，坐標(biāo)原點(diǎn)O都表示一半徑為R的帶正電的實(shí)心金屬球的球心位置，橫坐標(biāo)表示到球心的距離，縱坐標(biāo)表示帶電金屬球產(chǎn)生的電場的電勢或電場強(qiáng)度大小，坐標(biāo)平面上的線段及曲線表示電場強(qiáng)度大小或電勢隨距離r變化的關(guān)系，選無限遠(yuǎn)處的電勢為零，關(guān)于縱坐標(biāo)的說法正確的是()圖3A圖表示電場強(qiáng)度；圖表示電勢B圖表示電場強(qiáng)度；圖表示電勢C圖表示電場強(qiáng)度；圖表示電勢D圖表示電場強(qiáng)度；圖表示電勢【解析】選B一個帶正電的金屬球內(nèi)的電場強(qiáng)度為零，電勢處處相等。從球外沿x軸方向無窮遠(yuǎn)處，由點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式可知，電場強(qiáng)度漸漸變小。所以可以表示場強(qiáng)隨 r的變化；根據(jù)沿電場的方向電勢逐漸降低，知電勢隨x逐漸降低，電勢與r圖線的斜率表示電場強(qiáng)度的大小，知斜率先不變后減小，故可以表示電勢隨r的變化。所以選項(xiàng)B正確。4一半徑為R的半球面均勻帶有正電荷Q，電荷Q在球心O處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小E0，把半球面分為表面積相等的上、下兩部分，如圖4甲所示。上、下兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小分別為E1、E2；把半球面分為表面積相等的左、右兩部分，如圖乙所示。左、右兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小分別為E3、E4，則()圖4AE1B .E2CE3 DE4【解析】選A根據(jù)點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度公式E，且電荷只分布在球的表面，對于圖甲，雖表面積相同，但由于間距的不同，則上、下兩部分電荷在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小關(guān)系為E1E2；因電荷Q在球心O處產(chǎn)生電場的場強(qiáng)大小E0，則E1；對于圖乙，半球面分為表面積相等的左、右兩部分，是由于左右兩個半球殼在同一點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等，則根據(jù)電場的疊加可知：左側(cè)部分在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)與右側(cè)部分在O點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等，即E3E4。由于方向不共線，由合成法則可知，E3；故A正確。5將一正電荷從無限遠(yuǎn)處移入電場中M點(diǎn)，靜電力做功W16109 J，若將一個等量的負(fù)電荷從電場中N點(diǎn)移至無限遠(yuǎn)處，靜電力做功W27109 J，則M、N兩點(diǎn)的電勢M、N關(guān)系正確的是()ANMM 0CMNN0【解析】選A由題意知，根據(jù)電場力做功W1qUM，又UMMM，聯(lián)立解得：M，同理W2qUN，UNNN，聯(lián)立解得：N，又因?yàn)閃2大于W1，故NM0，所以A正確；B、C、D錯誤。6.如圖5所示，在勻強(qiáng)電場E的區(qū)域內(nèi)，O點(diǎn)處放置一點(diǎn)電荷Q，a、b、c、d、e、f為以O(shè)點(diǎn)為球心的球面上的點(diǎn)，aecf平面與電場平行，bedf平面與電場垂直，則下列說法中正確的是()圖5Ab、d兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同Ba點(diǎn)的電勢等于f點(diǎn)的電勢C點(diǎn)電荷q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動時，電場力一定做功D點(diǎn)電荷q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動，從a點(diǎn)移動到c點(diǎn)時電勢能的變化量一定最大【解析】選D空間任何一點(diǎn)的電場都是由勻強(qiáng)電場和點(diǎn)電荷的電場疊加而成，根據(jù)平行四邊形定則分析各點(diǎn)場強(qiáng)關(guān)系。場強(qiáng)是矢量，只有大小和方向都相同時，場強(qiáng)才相同。根據(jù)疊加原理，判斷各點(diǎn)的電勢關(guān)系。若兩點(diǎn)間電勢差不為零，電場力做功不為零。點(diǎn)電荷Q在b點(diǎn)產(chǎn)生的電場方向?yàn)樨Q直向上，在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場方向?yàn)樨Q直向下，勻強(qiáng)電場方向水平向右，根據(jù)平行四邊形定則可知，b點(diǎn)的合場強(qiáng)斜向右上方，d點(diǎn)的合場強(qiáng)斜向左下方，兩點(diǎn)場強(qiáng)大小相同，方向不同，電場強(qiáng)度不同，故A錯誤；一個試探正電荷由a點(diǎn)移動到f點(diǎn)，點(diǎn)電荷電場力不做功，勻強(qiáng)電場的電場力做正功，故合力做正功，電勢能減小，電勢降低，故B錯誤；當(dāng)點(diǎn)電荷q沿著球面上的bedf移動時，勻強(qiáng)電場的電場力不做功，點(diǎn)電荷電場力也不做功，故合電場力不做功，故C錯誤；將點(diǎn)電荷q在球面上任意兩點(diǎn)之間移動，點(diǎn)電荷電場力不做功，從a點(diǎn)移動到c點(diǎn)，勻強(qiáng)電場的電場力做功最大，故合力做功最大，故D正確。7.如圖6所示，MN為無限大的不帶電的金屬平板，現(xiàn)將一個帶電量為Q的點(diǎn)電荷置于板右側(cè)，并使金屬板接地。已知金屬板與點(diǎn)電荷之間的空間電場分布與等量異種電荷之間的電場分布類似，取大地電勢為零。圖中BCDE在以電荷Q為圓心的圓上，則下列說法正確的是()圖6AD點(diǎn)電勢低于零電勢BC和E點(diǎn)的場強(qiáng)相同CB點(diǎn)的場強(qiáng)大于D點(diǎn)的場強(qiáng)D帶正電電荷從B點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)，電場力做正功【解析】選C根據(jù)等量異種電荷的電場分布規(guī)律，可知D點(diǎn)的電勢高于零電勢，選項(xiàng)A錯誤；C和E點(diǎn)的場強(qiáng)大小相同，但方向不同，故選項(xiàng)B錯誤；B點(diǎn)的電場線比D點(diǎn)的電場線密集，所以B點(diǎn)的場強(qiáng)大于D點(diǎn)的場強(qiáng)，選項(xiàng)C正確；由于D點(diǎn)的電勢大于B點(diǎn)的電勢，根據(jù)公式Epq，正電荷在B點(diǎn)的電勢能小于在D點(diǎn)的電勢能，正電荷從B點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)，電場力做負(fù)功，選項(xiàng)D錯誤。8.如圖7所示，MN、PQ是圓的兩條相互垂直的直徑，O為圓心。兩個等量正電荷分別固定在M、N兩點(diǎn)?，F(xiàn)有一帶電的粒子(不計重力及粒子對電場的影響)從P點(diǎn)由靜止釋放，粒子恰能在P、Q之間做直線運(yùn)動，則以下判斷正確的是()圖7AO點(diǎn)的電勢一定為零 BP點(diǎn)的電勢一定比O點(diǎn)的電勢高C粒子一定帶正電D粒子在P點(diǎn)的電勢能一定等于在Q點(diǎn)的電勢能【解析】選D等量同種正電荷電場分布如圖所示，MN連線上電場線從M指向O點(diǎn)和從N指向O點(diǎn)，PQ連線上電場線從O點(diǎn)指向P和從O點(diǎn)指向Q點(diǎn)，沿電場線方向電勢逐漸降低，MN連線上O點(diǎn)電勢最低，PQ連線上O點(diǎn)電勢最高，電勢是相對的，零電勢是人為規(guī)定的，所以O(shè)點(diǎn)的電勢是否為零要看零電勢規(guī)定的位置，選項(xiàng)A錯。P點(diǎn)電勢低于O點(diǎn)電勢，選項(xiàng)B錯。粒子在P點(diǎn)釋放后向Q點(diǎn)運(yùn)動，說明受電場力逆向電場線方向，說明粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)C錯。根據(jù)電場對稱性，從P到Q電場力做功為0，所以粒子在P點(diǎn)的電勢能一定等于Q點(diǎn)的電勢能，選項(xiàng)D對。9.如圖8所示，虛線A、B、C為某電場中的三條等勢線，其電勢分別為3 V、5 V、7 V，實(shí)線為帶電粒子在電場中運(yùn)動時的軌跡，P、Q為軌跡與等勢線A、C的交點(diǎn)，帶電粒子只受電場力，則下列說法正確的是()圖8A粒子可能帶負(fù)電B粒子在P點(diǎn)的動能大于在Q點(diǎn)的動能C粒子在P點(diǎn)的電勢能大于粒子在Q點(diǎn)的電勢能D粒子在P點(diǎn)受到的電場力大于在Q點(diǎn)受到的電場力【解析】選B根據(jù)等勢線與電場線垂直可畫出電場線，確定帶電粒子運(yùn)動所受電場力的方向偏向左側(cè)，粒子在P點(diǎn)的動能大于在Q點(diǎn)動能，選項(xiàng)B正確；由于帶電粒子只受電場力，帶電粒子運(yùn)動時動能和電勢能之和保持不變，根據(jù)A、B、C三條等勢線的電勢分別為3 V、5 V、7 V，可確定電場線方向偏向左側(cè)，粒子帶正電，粒子在P點(diǎn)電勢能小于粒子在Q點(diǎn)電勢能，選項(xiàng)A、C錯誤；由于P點(diǎn)所在處等差等勢面稀疏，電場強(qiáng)度小，所以粒子在P點(diǎn)受到的電場力小于在Q點(diǎn)受到的電場力，選項(xiàng)D錯誤。10.如圖9所示，有四個等量異種的點(diǎn)電荷，分別放在正方形的四個頂點(diǎn)處。a、b、c、d分別為正方形四個邊的中點(diǎn)，O為正方形的中點(diǎn)。下列說法錯誤的是()圖9Aa、c兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定相同Bb、d兩點(diǎn)的電勢一定相同C將一帶正電的試探電荷從b點(diǎn)沿直線移動到d點(diǎn)，電場力先做正功后做負(fù)功D將一帶正電的試探電荷從a點(diǎn)沿直線移動到c點(diǎn)，試探電荷的電勢能一直減小【解析】選C設(shè)正方向邊長為L，每個電荷電量為Q，對a點(diǎn)研究，兩個正電荷在a點(diǎn)的合場強(qiáng)為零，根據(jù)平行四邊形定則，兩個負(fù)電荷在a點(diǎn)的合場強(qiáng)Ea，方向水平向右，同理，c點(diǎn)的合場強(qiáng)Ec，方向水平向右，故A正確；b、d兩點(diǎn)關(guān)于ac連線對稱，故b、d兩點(diǎn)的電勢一定相同，故B正確；據(jù)對稱性，b、d等電勢，所以將一帶正電的試探電荷勻速從b點(diǎn)沿直線移動到d點(diǎn)，電場力做功為零，故C錯誤；根據(jù)矢量合成法則，從a點(diǎn)沿直線到c點(diǎn)，各個位置的場強(qiáng)方向向右，所以將一帶正電的試探電荷從a點(diǎn)沿直線移動到c點(diǎn)，電場力方向向右，所以電場力一直做正功，所以電荷的電勢能一直減小，故D正確。二、多項(xiàng)選擇題11.如圖10所示，用電池對電容器充電，電路a、b之間接有一靈敏電流表，兩極板間有一個電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將兩極板的間距變大，則()圖10A電荷將向上加速運(yùn)動B電荷將向下加速運(yùn)動C電流表中將有從a到b的電流 D電流表中將有從b到a的電流【解析】選BD將兩極板的間距變大，而電容器的電壓不變，板間場強(qiáng)E減小，電荷q所受的電場力FEq減小，電荷將向下加速運(yùn)動，故A錯誤，B正確；根據(jù)電容的決定式C可知，電容減小，電容器的電壓U不變，由電容的定義式C分析得知，電容器的電量減小，電容器放電，而電容器上極板帶正電，則電流表中將有從b到a的電流，故C錯誤，D正確。12.如圖11所示，質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子以某一初動能從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向進(jìn)入場區(qū)，若場區(qū)僅存在平行于y軸向上的勻強(qiáng)電場，質(zhì)子通過P(d，d)點(diǎn)時的動能為5Ek；若場區(qū)僅存在垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場，質(zhì)子也能通過P點(diǎn)，不計質(zhì)子的重力。設(shè)上述勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為E、勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，下列說法中正確的是()圖11AEBECB DB【解析】選AC質(zhì)子在只有電場存在時，動能由Ek變?yōu)?Ek，由動能定理可知電場力做功為：WeEd5EkEk，解得：E，由此可判斷，選項(xiàng)A正確，B錯誤。質(zhì)子在只有磁場存在時，質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動，由題意可知，運(yùn)動半徑為d，由半徑公式有：rd，設(shè)質(zhì)子進(jìn)入磁場時的速度為v，則速度為：v ，以上兩式聯(lián)立得：B ，以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯誤。13.如圖12所示實(shí)線為等量異號點(diǎn)電荷周圍的電場線，虛線為以一點(diǎn)電荷為中心的圓，M點(diǎn)是兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)。若將一試探正點(diǎn)電荷從虛線上N點(diǎn)移動到M點(diǎn)，則()圖12A電荷所受電場力大小不變B電荷所受電場力逐漸增大C電荷電勢能逐漸減小D電荷電勢能保持不變【解析】選BC電場線的疏密表示了電場的強(qiáng)弱，由圖可知正點(diǎn)電荷從虛線上N點(diǎn)移動到M點(diǎn)的過程中，電場力逐漸變大，故選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)B正確；沿著電場線方向電勢逐漸降低，兩等量異種點(diǎn)電荷連線中垂面伸向無窮遠(yuǎn)處，其電勢為零，因此正點(diǎn)電荷從虛線上N點(diǎn)移動到M點(diǎn)的過程中，電勢能逐漸減小，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯誤。14.如圖13所示，水平放置的平行金屬板充電后在板間形成勻強(qiáng)電場，板間距離為d，一個帶負(fù)電的液滴帶電荷量大小為q，質(zhì)量為m，從下板邊緣射入電場，沿直線從上板邊緣射出，則下列說法正確的是()圖13A液滴做的是勻速直線運(yùn)動B液滴做的是勻減速直線運(yùn)動C兩板間的電勢差為D液滴的電勢能減少了mgd 【解析】選ACD據(jù)題意，帶電粒子沿直線運(yùn)動，說明帶電粒子受到重力和豎直向上的電場力，且GF，所以帶電粒子做勻速直線運(yùn)動，故A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯誤；由mgqE得到該電場的電場強(qiáng)度為：E，則兩板間電勢差為：UEd，故選項(xiàng)C正確；據(jù)電勢能變化等于電場力做的功，故選項(xiàng)D正確。15.如圖14所示，在真空中有一水平放置的不帶電平行板電容器，板間距離為d，電容為C，上極板B接地，現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m，帶電荷量為q的小油滴，以相同的初速度持續(xù)不斷地從兩板正中間沿圖中虛線所示方向射入，第一滴油滴正好落到下極板A的正中央P點(diǎn)。能落到A極板的油滴僅有N滴，且第N1滴油滴剛好能飛離電場，假設(shè)落到A極板的油滴的電荷量能被極板全部吸收，不考慮油滴間的相互作用，重力加速度為g，則()圖14A落到A極板的油滴數(shù)NB落到A極板的油滴數(shù)NC第N1滴油滴經(jīng)過電場的整個過程中所增加的動能為D第N1滴油滴經(jīng)過電場的整個過程中減少的機(jī)械能為【解