2019高考物理一轮复习 电学部分 专题02 电场单元测试卷B卷.doc

电场提升B卷一、单选1如图所示，两个质量均为的完全相同的金属球壳与，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间的距离为球半径的倍若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为，那么，、两球之间的万有引力、库仑力分别满足（ ） A. ， B. ，C. ， D. ，【答案】D【解析】万有引力定律的使用的条件是质点和质量均匀分布的球，由于金属球a和b质量分布均匀，所以万有引力定律可以直接的应用，所以它们之间的万有引力为，由于两球心间的距离为球半径的3倍，它们之间的距离并不是很大，且两球壳因电荷间的相互作用使电荷分布不均匀，所以此时的电荷不能看成是点电荷，由于电荷之间的相互吸引，使他们各自的电荷分布不均匀，即相互靠近的一侧电荷分部比较密集，所以此时电荷间的库仑力。故D正确、ABC错误。故选：D。2如图为一头大一头小的导体周围等势面和电场线（带有箭头为电场线）示意图，已知两个相邻等势面间的电势之差相等，则( ) A. a点和d点的电场强度一定相同B. a点的电势一定高于b点的电势C. 将负电荷从c点移到d点，电场力做负功D. 将正电荷从c点沿虚线移到e点，电势能先减小后增大【答案】D 3如图所示，匀强电场中的A、B、C、D、E、F、G、H八个点处于棱长为2cm的正方体的八个顶点上如果已知A、B、C、G四点的电势分别为2V，0，2V、2V一比荷为=1106C/kg的带正电粒子沿AC方向只在电场力作用下从A点射入该电场后恰好经过B点，已知元电荷e=1.610-19C，则下列说法正确的是（ ） A. 匀强电场的场强大小为20V/mB. 匀强电场的场强方向由B指向DC. 带正电粒子在A点的速度为vA=1103m/sD. 将一个电子由B移到D点，其电势能增加6.410-19J【答案】C【解析】由题，A、C、G点的电势都是2V，所以它们是等势点，由此可知，A、C、G在同一个等势面上，匀强电场的电场线一定与之垂直；B点的电势等于0，所以： ，代入数据可得：E=100V故A错误；A点的电势高于B点的电势，A、C、G在同一个等势面上，所以匀强电场的场强方向由D指向B故B错误；带正电粒子沿AC方向进入电场后做类平抛运动，受到的电场力：F=qE；粒子的加速度： ； 粒子沿AC方向的位移：x=vAt；沿DB的方向的位移：yat2；联立可知：vA=1103m/s。故C正确；根据匀强电场特点可知：UAB=UDC，即A-B=D-C，所以D=4V，所以：UDB=4V；把一个电子从B点移到D点，电场力做功：W=eUBD=-1.610-19C（-4）V=6.410-19C，其电势能减小6.410-19J，故D错误。故选C。4如图，绝缘光滑圆环竖直放置，a、b、c为三个套在圆环上可自由滑动的空心带电小球，已知小球c位于圆环最高点，ac连线与竖直方向成60角，bc连线与竖直方向成30角，三个小球均处于静止状态。下列说法正确的是 A. a、b、c小球带同种电荷B. a、b小球带异种电荷，b、c小球带同种电荷C. a、b小球电量之比为D. a、b小球电量之比【答案】D【解析】AB：对c小球受力分析可得，a、b小球必须带同种电荷c小球才能平衡。对b小球受力分析可得，b、c小球带异种电荷b小球才能平衡。故AB两项错误。CD：对c小球受力分析，将力正交分解后可得：，又，解得：。故C项错误，D项正确。5如图甲所示是某电场中的一条电场线，a、b是这条电场线上的两点，一带正电的粒子只在静电力作用下，沿电场线从a运动到b。在这过程中，粒子的速度-时间图像如图乙所示，比较a、b两点电势的高低和电场强度的大小 A. ab，EaEbB. ab，EaEbC. ab，EaEbD. ab，EaEb【答案】A 6平行板电容器和电源、电阻、开关串联，组成如图所示的电路接通开关K，电源即给电容器充电，则( ) A. 保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小B. 保持K接通，在两极板间插入一块铝板，则两极板间的电场强度增大C. 充电结束后断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差增大D. 充电结束后断开K，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大【答案】B【解析】保持K接通，电容器极板间的电压不变，减小两极板间的距离，由分析得知，两板间的电场强度增大故A错误保持K接通，在两极板间插入一块铝板，板间距离减小，由分析得知，两板间的电场强度增大，故B正确；充电结束后断开K，电容器所带电量不变，根据电容的决定式可知，板间距离减小，电容增大，根据可知，两极板间的电势差减小，故C错误；充电结束后断开K，电容器所带电量不变，根据电容的决定式可知，在两极板间插入一块电介质，电容增大，根据可知，两极板间的电势差减小，故D错误；故选B.7如图5甲所示，质量为m1 kg、带电荷量为q2103 C的小物块静置于绝缘水平面上，A点左侧上方存在方向水平向右的匀强电场，小物块运动的vt图象如图乙所示，取g10 m/s2，则下列说法正确的是( ) A. 小物块在03 s内的平均速度为m/sB. 小物块与水平面间的动摩擦因数为0.4C. 匀强电场的电场强度为3 00 N/CD. 物块运动过程中电势能减少了12 J【答案】D【解析】小物块在03 s内的位移；平均速度为，选项A错误；滑块做减速运动的加速度，根据a2=g可得=0.2，选项B错误；滑块加速运动的加速度，则由牛顿第二定律，解得E=3000 N/C，选项C错误；物块运动过程中电场力做功，则电势能减少了12 J，选项D正确；故选D.8如图，在点电荷q的电场中，放着一块带有一定电量、电荷均匀分布的绝缘矩形薄板，MN为其对称轴，O点为几何中心点电荷q与a、O、b之间的距离分别为d、2d、3d.已知图中a点的电场强度为零，则带电薄板在图中b点处产生的电场强度的大小和方向分别为( ) A. ，水平向右B. ，水平向左C. ，水平向右D. ，水平向右【答案】A【解析】由电场的矢量叠加原理，可知矩形薄板在a处产生的场强与点电荷q在a处的场强等大反向，大小为。由对称性可知，矩形薄板在b处产生的场强也为，方向向右。故A正确。9空间某区域内存在着电场，电场线在竖直平面上的分布如图所示一个质量为m、电荷量为q的带电小球在该电场中运动，小球经过A点时的速度大小为v1，方向水平向右；运动至B点时的速度大小为v2，运动方向与水平方向之间的夹角为，A、B两点间的高度差为h、水平距离为s，则以下判断正确的是( ) A. A、B两点的电场强度和电势关系为EA<EB、A<BB. 如果v2>v1，则电场力一定做正功C. A、B两点间的电势差为(vv)D. 小球从A点运动到B点的过程中电场力做的功为【答案】D【解析】由电场线的疏密可判断出EAEB由电场线的方向可判断出AB所以EAEB、AB，故A错误。若v2v1时，小球的动能增大，但由于重力做正功，电场力不一定做正功。故B错误。小球由A点运动至B点，由动能定理得：mgH+W=mv22mv12；得电场力做功：Wmv22mv12mgH；由电场力做功W=qU得，A、B两点间的电势差：U=（mv22mv12mgH），故C错误，D正确。故选D。10如图所示，电子示波管由电子枪、竖直偏转电极YY、水平偏转电极XX和荧光屏组成，当电极YY和XX所加电压都为零时，电子枪射出的电予恰好打在荧光屏上的中心点即原点O上，下列说法正确的是 A. 当上极板Y的电势高于Y，而后极板X的电势低于X时，电子将打在第一象限B. 电子从发射到打到荧光屏的时间与偏转电极所加电压大小有关C. 电子打到荧光屏时的动能与偏转电极所加电压大小有关D. 电子通过XX 时的水平偏转量与YY 所加电压大小有关【答案】C【解析】A. 由于电子带负电，所以电子在电场中运动时会偏向电势高的一边，故当上极板Y的电势高于Y，而后极板X的电势低于X时，电子将打在第二象限，故A错；B、电子在水平方向上不受力，所以水平方向做匀速运动，故电子从发射到打到荧光屏的时间与偏转电极所加电压大小无关，故B错误；C、根据动能定理，电子出电场后的动能和电场力做功的大小有关，即，故C正确；D、电子通过XX 时的水平偏转量与XX 所加电压大小有关，故D错误；故选C二、多选11如图所示为两个固定在同一水平面上的点电荷，距离为d，电荷量分别为Q和Q，在它们连线的竖直中垂线上固定一根长为L、内壁光滑的绝缘细管，有一带电荷量为q的小球以初速度v0从上端管口射入，重力加速度为g，静电力常量为k，则小球（ ） A. 下落过程中加速度始终为gB. 受到的库仑力先做正功后做负功C. 速度先增大后减小，射出时速度仍为v0D. 管壁对小球的弹力最大值为【答案】AD【解析】A. 电荷量为+q的小球以初速度v0从管口射入的过程，因库仑力与速度方向垂直，竖直方向只受重力作用，加速度始终为g，故A正确； B. 小球有下落过程中，库仑力与速度方向垂直，则库仑力不做功，故B错误；C. 电场力不做功，只有重力做功；根据动能定理，速度不断增加，故C错误；D在两个电荷的中垂线的中点，单个电荷产生的电场强度为：E= ；根据矢量的合成法则，则有电场强度最大值为，因此电荷量为+q的小球受到最大库仑力为，结合受力分析可知，弹力与库仑力平衡，则管壁对小球的弹力最大值为，故D正确； 故选：AD.12光滑绝缘水平面上固定两个等量点电荷，它们连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示。一带正电粒子由A点静止释放，并以此时为计时起点，沿光滑水平面经过B、C两点（图中未画出），其运动过程的v-t图象如图乙所示，其中图线在B点位置时斜率最大，根据图线可以确定（ ） A. 中垂线上B点电场强度最大 B. 中垂线上B点电势最高C. 电荷在B点时的加速度为m/s2 D. UBCUAB【答案】AD 13如图所示，竖直平面内有一圆周，其圆心为O，直径AB和CD相互垂直，电荷量均为Q的正点电荷放在关于CD对称的圆周上，它们所在半径的夹角为120。下列说法正确的是：（ ） A. 点O与点C的场强大小相等B. 点C与点D的场强大小之比为1C. 一电子从D点由静止释放，运动到C点的过程中，加速度先减小后增大D. 将一正电荷沿着圆周从A点经D移至B点的过程中，电场力先做正功后做负功【答案】ABD【解析】A点O与点C的场强大小相等，方向相反，故A错误；B根据矢量合成法则，C点场强为， D点的场强为点C与点D的场强大小之比为：1，故B正确；C根据电场强度的矢量合成法则，距离两点电荷连线x=处的场强最强，则电子从点D到点C的过程中，加速度先增大，再减小，再增大，故C错误；D根据等量同种电荷的电场线，正电荷沿着圆周从点A到点D，电场力做正功，从点D到点B的过程中，电场力做负功，故D正确。故选：BD。14如图所示，带电平行金属板A、B，板间的电势差大小为U，A板带正电，B板中央有一小孔一带正电的微粒，带电荷量为q，质量为m，自孔的正上方距板高h处自由落下，若微粒恰能落至A、B板的正中央C点，则 A. 微粒下落过程中重力做功为，电场力做功为B. 微粒落入电场中，电势能逐渐增大，其增加量为C. 若微粒从距B板高2h处自由下落，则恰好能达到A板D. 微粒在下落过程中动能逐渐增加，重力势能逐渐减小【答案】BC【解析】微粒下降的高度为，重力做正功，为，电场力向上，位移向下，电场力做负功，A错误；微粒落入电场中，克服电场力做功，电势能逐渐增大，其增加量等于克服电场力做的功，为，B正确；由题微粒恰能落至A，B板的正中央c点过程，由动能定理得，若微粒从距B板高2h处自由下落，设达到A板的速度为v，则由动能定理得，由联立得，即恰好能达到A板，C正确；微粒在下落过程中，进入电场前做自由落体运动，动能逐渐增加，重力势能逐渐减小；进入电场后是减速运动，动能减小，D错误15在光滑水平面内有一沿x轴方向的静电场，其电势随坐标x变化的图线如图所示(0、0、x1、x2、x3、x4均已知)现有一质量为m、电荷量为q的带负电小球(不计重力)从O点以某一未知初速度v0沿x轴正方向射出，则下列说法正确的是( ) A. 在0x1间的电场强度沿x轴正方向、大小为B. 在x1x2间与在x2x3间电场强度相同C. 只要v00，该带电小球就能运动到x4处D. 只要v0，该带电小球就能运动到x4处【答案】BD 三、解答题16如图所示，两个带正电的点电荷M和N，带电量均为Q，固定在光滑绝缘的水平面上，相距2L，A，O，B是MN连线上的三点，且O为中点，OA=OB=，一质量为m、电量为q的点电荷以初速度v0从A点出发沿MN连线向N运动，在运动过程中电荷受到大小恒定的阻力作用，但速度为零时，阻力也为零，当它运动到O点时，动能为初动能的n倍，到B点刚好速度为零，然后返回往复运动，直至最后静止已知静电力恒量为k，取O处电势为零求： （1）A点的场强大小；（2）阻力的大小；（3）A点的电势；（4）电荷在电场中运动的总路程【答案】（1）；（2）；（3）（4）（n+0.5）L【解析】（1）由点电荷电场强度公式和电场叠加原理可得：；（2）由对称性，电荷从A到B的过程中，电场力做功为零，克服阻力做功为：，由动能定理：，得：（3）设电荷从A到O点电场力做功为，克服阻力做功为，由动能定理：，得：由：得：（4）电荷最后停在O点，在全过程中电场力做功为，电荷在电场中运动的总路程为s，则阻力做功为由动能定理：，即：解得：17如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。求： （1）电子穿过A板时的速度大小（2）电子从偏转电场射出时竖直方向的侧移量（3）P点到O点的距离【答案】（1） （2）（3）【解析】（1）设电子经电压加速后的速度为，根据动能定理得： 解得： （2）电子以速度进入偏转电场后，垂直于电场方向作匀速直线运动，沿电场方向作初速度为零的匀加速直线运动设偏转电场的电场强度为E，电子在偏转电场运动的时间为，电子的加速度为a，离开偏转电场时相对于原运动方向的侧移量为根据牛顿第二定律得： 水平方向： ，竖直方向： 联立解得： （3）设电子离开偏转电场时沿电场方向的速度为，根据学公式得： 电子离开偏转电场后作匀速直线运动，设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用的时间为，电子打到荧光屏上的侧移量为，如图所示 水平方向： ，竖直方向： 联立解得： 则P到O点的距离18如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为mg，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g （1）若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大？（2）在（1）的情况下，求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小；（3）改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）设滑块到达C点时的速度为v，从A到C过程，由动能定理得：qE（s+R）mgsmgR=由题，qE=mg，=0.5，s=3R代入解得，vC=（2）滑块到达C点时，由电场力和轨道作用力的合力提供向心力，则有NqE=m解得，N=mg（3）重力和电场力的合力的大小为F=设方向与竖直方向的夹角为，则tan=，得=37滑块恰好由F提供向心力时，在圆轨道上滑行过程中速度最小，此时滑块到达DG间F点，相当于“最高点”，滑块与O连线和竖直方向的夹角为37，设最小速度为v，F=m解得，v=19粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，且沿x轴方向的电势与坐标值x的函数关系满足（V），据此可作出如图所示的-x 图象。图中虚线AB为图线在x=0. 15m处的切线。现有一个带正电荷的滑块P(可视作质点)，其质量为m=0.10kg，电荷量为q=1.010-7 C，其与水平面间的动摩擦因数=0.20，g 取10m/s2。求: （1）沿x轴方向上，x1=0.1m和x2=0.15m两点间的电势差；（2）若将滑块P无初速度地放在x1=0.10m处，滑块将由静止开始运动，滑块运动到x2=0.15m处时速度的大小；（3）对于变化的电场，在极小的区域内可以看成匀强电场。若将滑块P无初速度地放在x1=0.1m处，滑块将由静止开始运动，a它位于x2=0.15m处时加速度为多大； b物块最终停在何处？分析说明整个运动过程中加速度和速度如何变化。【答案】（1） （2）m/s （3）a. 0 b. 停在x=0.225m处。滑块在从0.1-0.15m时做加速度减小的加速运动，从0.15-0.225m时做加速度增大的减速运动。 【解析】（1）=V （2）由动能定理代入数据得v=m/s (近似为0.32 m/s) b设滑块停在x处，由动能定理得： 代入数据解得：x=0.1或0.225。舍去0.1，所以滑块停在x=0.225m处。滑块在从0.1-0.15m时做加速度减小的加速运动，从0.15-0.225m时做加速度增大的减速运动。 20如图甲所示，一对平行金属板M、N长为L，相距为d，O1O为中轴线当两板间加电压UMN=U0时，两板间为匀强电场，忽略两极板外的电场某种带负电的粒子从O1点以速度v0沿O1O方向射入电场，粒子恰好打在上极板M的中点，粒子重力忽略不计。 （1）求带电粒子的比荷；（2）若MN间加如图乙所示的交变电压，其周期，从t=0开始，前内UMN=2U，后内UMN=U，大量的上述粒子仍然以速度v0沿O1O方向持续射入电场，最终所有粒子刚好能全部离开电场而不打在极板上，求U的值。【答案】（1） （2）【解析】（1）设粒子经过时间t0打在M板中点，沿极板方向有：，垂直极板方向有：，解得：。（2）粒子通过两板时间为：，从t=0时刻开始，粒子在两板间运动时每个电压变化周期的前三分之一时间内的加速度大小为：，方向垂直极板向上；在每个电压变化周期的后三分之二时间内加速度大小为：，方向垂直极板向下。不同时刻从O1点进入电场的粒子在电场方向的速度vy随时间t变化的关系如图所示。 因为所有粒子刚好能全部离开电场而不打在极板上，可以确定在t=nT或时刻进入电场的粒子恰好分别从极板右侧上下边缘处飞出，它们在电场方向偏转的距离最大。有：，解得：。点睛：此题首先要明确两板带正负电的情况，进而明确匀强电场的方向；其次要明确带电粒子的受力情况，进而分析带电粒子在不同时间段内的运动情况；最后要明确“所有粒子恰好能全部离开电场而不打到极板上”的含义：带电粒子在电场方向偏转的距离最大为。21现代科学实验证明了场的存在，静电场与重力场有一定相似之处. 带电体在匀强电场中的偏转与物体在重力场中的平抛运动类似.（1）一质量为m的小球以初速度v0水平抛出，落到水平面的位置与抛出点的水平距离为x已知重力加速度为g，求抛出点的高度和小球落地时的速度大小 （2）若该小球处于完全失重的环境中，小球带电量为+q，在相同位置以相同初速度抛出空间存在竖直向下的匀强电场，小球运动到水平面的位置与第（1）问小球的落点相同若取抛出点电势为零，试求电场强度的大小和落地点的电势（3）类比电场强度和电势的定义方法，请分别定义地球周围某点的“重力场强度EG”和“重力势G”，并描绘地球周围的“重力场线”和“等重力势线” 【答案】（1） （2） （3）重力场强度或若取地面为重力势参考平面，则重力势，若取无穷远处重力势为零，则 【解析】试题分析（1）根据平抛运动规律即可求解，（2）小球在电场中做类平抛运动，根据类平抛运动规律和电势差与电场强度的关系即可求解，（3）对比电场强度的定义，定义重力场强度，根据电场线与等势面的关系，作出地球周围的“重力场线”和“等重力势线”。 （2）小球在水平方向做匀速直线运动：小球在竖直方向做匀加速运动，解得：抛出点与落点之间的电势差取抛出点电势为零，）解得： （3）重力场强度或若取地面为重力势参考平面，则重力势若取无穷远处重力势为零，则描绘地球周围的“重力场线”和“等重力势线”，如图所示 【点睛】运用类比法对比电场强度的定义，分析即可得出重力场强度的定义以及重力场与电场的共同点；类比电场中的电场线，重力场线与负点电荷激发的电场线类似