1、20202020 年高考物理年高考物理电场电场专题专题训练训练卷卷 一一、选择题、选择题 1.水平放置的平行板电容器与某一电源相连接后，断开开关，重力不可忽略的小球由电 容器的正中央沿水平向右的方向射入该电容器， 如图所示， 小球先后经过虚线的 A、 B 两点。 则 A如果小球所带的电荷量为正电荷，小球所受的电场力一定向下 B小球由 A 到 B 的过程中电场力一定做负功 C小球由 A 到 B 的过程中动能可能减小 D小球由 A 到 B 的过程中，小球的机械能可能减小 解析 小球在极板间受到竖直向下的重力作用与电场力作用，由题图小球运动轨迹可 知，小球向下运动，说明小球受到的合力竖直向下，重力与
2、电场力的合力竖直向下；当小球 带正电时， 若上极板带正电荷， 小球受到的合力向下， 小球运动轨迹向下， 若上极板带负电， 但如果电场力小于重力，小球受到的合力向下，小球运动轨迹向下，故无法确定电场力与重 力的大小关系，A 错误；如果小球受到的电场力向下，小球从 A 运动到 B 点过程中电场力 做正功，如果小球受到的电场力向上，则电场力做负功，B 错误；小球受到的合力向下，小 球从 A 点运动到 B 点过程中合外力做正功，小球的动能增加，C 错误；小球从 A 点运动到 B 点过程，如果所受电场力向上，则机械能减小，D 正确。 答案 D 2.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
3、 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 AP 和 Q 都带正电荷 BP 和 Q 都带负电荷 CP 带正电荷，Q 带负电荷 DP 带负电荷，Q 带正电荷 解析 对 P、Q 整体进行受力分析可知，在水平方向上整体所受电场力为零，所以 P、 Q 必带等量异种电荷，选项 AB 错误；对 P 进行受力分析可知，匀强电场对它的电场力应水 平向左，与 Q 对它的库仑力平衡，所以 P 带负电荷，Q 带正电荷，选项 D 正确，C 错误。 答案 D 3.(多选)如图所示，均匀带电的半圆环在圆心 O 点产生的电场强度为 E、电势为 ，把 半圆环分成 AB、BC、CD 三部分。下
4、列说法正确的是 ABC 部分在 O 点产生的电场强度的大小为E 2 BBC 部分在 O 点产生的电场强度的大小为E 3 CBC 部分在 O 点产生的电势为 2 DBC 部分在 O 点产生的电势为 3 解析 如图所示，B、C 两点把半圆环等分为三段。 设每段在 O 点产生的电场强度大小均为 E。 AB 段和 CD 段在 O 处产生的电场强度夹角 为 120 ，它们的合电场强度大小为 E，则 O 点的合电场强度：E2E，则：EE 2；故圆弧 BC 在圆心 O 处产生的电场强度为E 2。电势是标量，设圆弧 BC 在圆心 O 点产生的电势为 ， 则有 3，则 3，故选 AD。 答案 AD 4.在如图所
5、示电路中，A、B 是构成平行板电容器的两金属极板，P 为其中的一个定点， 将开关 S 闭合，电路稳定后将 A 板向上平移一小段距离，则下列说法正确的是 A电容器的电容增加 B在 A 板上移过程中，电阻 R 中有向上的电流 CA、B 两板间的电场强度增大 DP 点电势升高 解析 根据 C rS 4kd知，当 A 板向上平移一小段距离，间距 d 增大，其他条件不变，则 导致电容变小，故 A 错误；在 A 板上移过程中，电容减小，由于极板电压不变，则极板带 电荷量减小，因此电容器处于放电状态，电阻 R 中有向上的电流，故 B 正确；根据 EU d与 C rS 4kd相结合可得 E 4kQ rS ，由
6、于电荷量减小，场强大小变小，故 C 错误；因场强变小， 导致 P 点与 B 板的电势差减小，因 B 板接地，电势为零，即 P 点电势降低，故 D 错误。 答案 B 5.(多选)如图，电荷量分别为 q 和q(q0)的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b 是正方体的另外两个顶点。则 Aa 点和 b 点的电势相等 Ba 点和 b 点的电场强度大小相等 Ca 点和 b 点的电场强度方向相同 D将负电荷从 a 点移到 b 点，电势能增加 解析 a、b 两点到两点电荷连线的距离相等，且关于两点电荷连线中点对称，可知 a、 b 两点的电场强度大小相等，方向相同，选项 B、C 均正确。电荷量分别为 q 和q
7、(q0) 的点电荷(等量异种点电荷)固定在正方体的两个顶点上，正方体的另外两个顶点 a、b 在两 点电荷 q 和q 连线的垂直平分面两侧，故 a 点和 b 点的电势不相等，选项 A 错误；电势是 标量，将 q 和q 在 a、b 两点产生的电势分别相加，可得 ba，将负电荷从 a 点移到 b 点，电场力做正功，电势能减少，选项 D 错误。 答案 BC 6.如图所示，A、B、C 三点的连线组成一个直角三角形，BAC30 ，D 为 AC 边的中 点。在 A、B 两点分别放置一个点电荷后，C 点的场强方向水平向右，则 A一定是 A 点放正电荷，B 点放负电荷 B两点电荷的电荷量可能相等 CD 点的电势
8、高于 C 点的电势 D将一带负电的试探电荷从 C 点移到 D 点，电势能增加 解析 由于 C 点的电场强度方向水平向右，由电场的叠加可知，B 点的点电荷在 C 点 的电场强度方向竖直向上，A 点的点电荷在 C 点的电场强度方向沿 AC 连线指向 A，故 A 点 应放置负电荷，B 点应放置正电荷，A 错误；由电场的叠加可知，A、B 两点放置的点电荷 在 C 点的场强大小关系为 EA2EB，设 B、C 两点间的距离为 d，则 A、C 两点间的距离为 2d，由点电荷的场强公式可得 k |QA| (2d)22k |QB| d2 ，解得|QA|8|QB|，B 错误；在 B 点的正点电荷 形成的电场中，C
9、、D 两点的电势相等，而在 A 点放置的负点电荷形成的电场中，C 点的电 势高于 D 点的电势，由此可知，在两点电荷形成的电场中，C 点的电势高于 D 点的电势，C 错误；将一带负电的试探电荷从 C 点移到 D 点的过程中，电场力做的功为 Wq(CD) 0，所以电势能增加，D 正确。 答案 D 7.(多选)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，在它们连线的竖直垂直平分线上固定一根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从上端管口竖直射入，重力加速度为 g，静电力常量为 k，则 A小球下落过程中加速度始终为 g B小球受到的库仑力先做正功
10、后做负功 C小球速度先增大后减小，射出时速度仍为 v0 D管壁对小球的弹力最大值为 8kqQ d2 解析 小球在内壁光滑的绝缘细管中所受库仑力方向与运动方向始终垂直， 则库仑力不 做功，下落过程中加速度始终为 g，选项 A 正确，BC 错误；当小球运动到等量异种点电荷 的连线上时，所受库仑力最大，最大库仑力为 F8kqQ d2 ，由平衡条件可得管壁对小球的弹力 最大值为 8kqQ d2 ，选项 D 正确。 答案 AD 8.(多选)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。下列说法正确的是 A电场强度的大小为
11、2.5 V/cm B坐标原点处的电势为 1 V C电子在 a 点的电势能比在 b 点的低 7 eV D电子从 b 点运动到 c 点，电场力做功为 9 eV 解析 如图所示，设 a、c 之间的 d 点电势与 b 点电势相同，则ad dc 1017 1726 7 9，所以 d 点的坐标为(3.5 cm,6 cm)，过 c 点作等势线 bd 的垂线，电场强度的方向由高电势指向低电 势。 由几何关系可得， cf 的长度为 3.6 cm， 电场强度的大小 EU d 2617 3.6 V/cm2.5 V/cm， 故选项 A 正确；因为 Oacb 是矩形，所以有 UacUOb，可知坐标原点 O 处的电势为
12、1 V，故 选项 B 正确；a 点电势比 b 点电势低 7 V，电子带负电，所以电子在 a 点的电势能比在 b 点 的高 7 eV，故选项 C 错误；b 点电势比 c 点电势低 9 V，电子从 b 点运动到 c 点，电场力做 功为 9 eV，故选项 D 正确。 答案 ABD 9.(多选)如图所示，从电子枪中射出初速度不计的电子，在加速电场中加速后，从 P 板 的小孔垂直偏转电场方向射入两极板间，最后射出偏转电场，设加速电压为 U1，偏转电压 为 U2，则 AU1变大，则电子进入偏转电场的速度变大 BU1变大，则电子在偏转电场中运动的时间变短 CU2变大，则电子在偏转电场中运动的加速度变小 D若
13、要电子离开偏转电场时偏移量变小，仅使 U1变大，其他条件不变即可 解析 由 qU1 2mv 2 可知，当 U1变大时，电子进入偏转电场的速度变大，电子在偏转 电场的水平位移不变，运动时间变短，故 A、B 正确；由 FUq d 可知，U2变大，电子受力 变大，加速度变大，电子在偏转电场中运动的加速度变大，故 C 错误；由 yU2L 2 4dU1可知，若 要电子离开偏转电场时偏移量变小，仅使 U1变大，其他条件不变即可，故 D 正确。 答案 ABD 10.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是 A实验前，只用带电玻璃棒与电容器 a 板接触，能使电容器带电 B实验中，只将
14、电容器 b 板向上平移，静电计指针的张角变小 C实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 解析 实验前，只用带电玻璃棒与 a 板接触，能使电容器 a 板带电，b 板上由于静电感 应会带上异种电荷， A 正确； 只将 b 板向上平移， 电容器两极板正对面积 S 变小， 由 C rS 4kd 可知 C 变小，且 Q 不变，由 UQ C可知，U 变大，静电计指针张角变大，B 错误；只在极板 间插入有机玻璃板，r变大，由 C rS 4kd可知，C 变大，且 Q 不变，由 U Q C可知，U 变小， 静电计指针张角变小，C 错
15、误；增加极板带电荷量、静电计指针张角变大，说明电压 U 变 大，由 C rS 4kd可知，电容大小与极板带电荷量无关，故 D 错误。 答案 A 11.如图所示，R 是一个定值电阻，A、B 为水平正对放置的两块平行金属板，两板间带 电微粒 P 处于静止状态，则下列说法正确的是 A若增大 A、B 两金属板的间距，则有向右的电流通过电阻 R B若增大 A、B 两金属板的间距，P 将向上运动 C若紧贴 A 板内侧插入一块一定厚度的金属片，P 将向上运动 D若紧贴 B 板内侧插入一块一定厚度的陶瓷片，P 将向上运动 解析 由于两极板和电源相连， 则两极板间的电压恒定， 若增大 A、 B 两金属板的间距，
16、 根据公式 C rS 4kd可知，电容减小，根据公式 C Q U以及电压不变可得电容器两极板上所带 电荷量减小，故电容器放电，R 中有向左的电流，A 错误；由于两极板间的电压不变，若增 大 A、B 两金属板的间距，根据公式 EU d可得两极板间的电场强度减小，电场力小于重力， 微粒 P 将向下运动，B 错误；若紧贴 A 板内侧插入一块一定厚度的金属片，相当于两极板 间的距离减小，电场强度增大，则微粒 P 受到的电场力大于重力，P 向上运动，C 正确；若 紧贴 B 板内侧插入一块一定厚度的陶瓷片，相当于 r增大，两极板间的电场强度恒定不变， 所以微粒 P 受到的电场力不变，P 仍静止，D 错误。
17、故选 C。 答案 C 12.(多选)如图所示，一带电液滴在水平向左的匀强电场中由静止释放，液滴沿直线由 b 运动到 d，直线 bd 方向与竖直方向成 60 角，则下列结论正确的是 A液滴做匀速直线运动 B液滴带正电荷 C液滴所受的电场力大小是其重力的 3倍 D液滴的电势能减小 解析 由题可知，带电液滴只受重力和电场力作用，两个力都是恒力，其合力沿 bd 方 向，则电场力必定水平向右，液滴做匀加速直线运动且带负电荷，故选项 A、B 错误；由于 合力沿 bd 方向，则根据力的合成规律可知 Eqmgtan 60 ，即 Eq 3mg，故选项 C 正确； 由于电荷带负电，沿 bd 方向运动，电场力做正功
18、，故电势能减小，故选项 D 正确。 答案 CD 二二 非选择题非选择题 13.如图所示，一静止的电子经过电压为 U 的电场加速后，立即射入竖直的偏转匀强电 场中，射入方向与电场线垂直，射入点为 A，最终电子从电场的 B 点经过。已知偏转电场的 电场强度大小为 E，方向如图所示，电子的质量为 m，电荷量为 e，重力不计。求： (1)电子进入偏转电场时的速度 v0； (2)若将加速电场的电压提高为原来的 2 倍，电子仍从 B 点经过，则偏转电场的电场强 度 E 变为原来的多少倍。 解析 (1)电子在加速电场中加速，由动能定理得 Ue1 2mv0 2 所以，v0 2Ue m (2)设电子的水平位移为
19、 x，电子的竖直偏移量为 y， 则有 xv0t y1 2at 2 Eema 联立解得 E4yU x2 根据题意可知 x、y 均不变，当 U 增大为原来的 2 倍，场强 E 也增大为原来的 2 倍。 答案 (1) 2Ue m (2)2 倍 14.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，P、Q、G 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
20、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？ 解析 (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 E2 d FqEma 设粒子第一次到达 G 时动能为 Ek，由动能定理有 qEhEk1 2mv0 2 设粒子第一次到达 G 时所用的时间为 t，粒子在水平方向的位移大小为 l，则有 h1 2at 2 lv0t 联立式解得 Ek1 2mv0 22 d qh lv0 mdh q (2)若粒子穿过 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，
21、此时 金属板的长度 L 为 L2l2v0 mdh q 。 答案 (1)1 2mv0 22 d qh v0 mdh q (2)2v0 mdh q 15.由电子加速器、偏转电场组成的装置可以实现电子扩束，如图(a)所示。大量电子由 静止开始，经电压为 U1的加速电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从间距为 d 的两板 正中间射入偏转电场；当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为 2t0，当在两板间 加如图(b)所示的周期为 2t0、 偏转电压峰值为 U0的交变电压时， 所有电子恰好都能从两板间 通过，已知电子的电荷量为e、质量为 m，电子重力和它们之间的相互作用力均忽略不计。 求： (1)电子
22、进入偏转电场的初速度大小 v0； (2)偏转电压峰值 U0的大小； (3)哪个时刻进入偏转电场的电子，会从中线上方d 3处飞出偏转电场。 解析 (1)电子在加速电场中加速，由动能定理得： eU11 2mv0 2 解得 v0 2eU1 m (2)电子在偏转电场中运动时，水平方向做匀速运动，速度 vxv0 竖直方向做分段匀变速运动，其速度时间图象如图所示 从图中可以看出在 tnt0(n0,1,2，)时刻进入偏转电场的电子，出偏转电场时在竖直 方向的偏移量最大 依题意得：ymd 2 由牛顿第二定律：ayeU0 md 由运动学公式：ym1 2ayt0 2 2eU0t0 2 md 解得偏转电压的峰值 U0 md2 2et02 (3)设 0t0时间内在 tx时刻进入偏转电场的电子，会从中线上方d 3处飞出偏转电场，由 运动公式可得： y1 2ay(t0tx) 2 21 2aytx 2 2d 3 解得：txt0 6 所以在 t2nt0tx2nt0t0 6(n0,1,2，)时刻进入偏转电场的电子，会从中线上方 d 3处 飞出偏转电场 同理可得：t2nt0tx2nt0t0 6(n1,2,3，)时刻进入偏转电场的电子，也会从中线上 方d 3处飞出偏转电场。 答案 (1) 2eU1 m (2) md2 2et02 (3)2nt0 t0 6(n0,1,2，)或 2nt0 t0 6(n1,2,3，)