高二物理静电场习题十一假期.docx
《高二物理静电场习题十一假期.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高二物理静电场习题十一假期.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![高二物理静电场习题十一假期.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-5/16/4fba1ac6-6a03-421d-8f96-3c526584b3e1/4fba1ac6-6a03-421d-8f96-3c526584b3e11.gif)
高二物理静电场习题十一假期
高二物理静电场习题(十一假期)
参考答案与试题解析
一.选择题(共24小题)
1.(2016春•河南校级期末)如图,在正电荷Q的电场中有M、N、P、F四点,M、N、P为直角三角形的三个顶点,F为MN的中点,∠M=30°,M、N、P、F四点处的电势分别用φM、φN、φP、φF表示,已知φM=φN、φP=φF,点电荷Q在M、N、P三点所在平面内,则( )
A.点电荷Q一定在MP的连线上
B.连接PF的线段一定在同一等势面上
C.将正试探电荷从P点搬运到N点,电场力做负功
D.φP>φM
【分析】点电荷的等势面是一系列的同心圆,对于圆,圆弧上任意两点的连线的中垂线一定通过圆心;找出电荷位置后,根据电势能的变化情况判断电场力做功情况.
【解答】解:
A、点电荷的等势面是一系列的同心圆,对于圆、圆弧上任意两点的连线的中垂线一定通过圆心,故场源电荷在MN的中垂线和FP的中垂线的交点上,在MP的连线上,如图所示,故A正确;
B、φP=φF,线段PF是P、F所在等势面(圆)的一个弦,故B错误;
C、在正的点电荷的电场中,离场源越远,电势越低,将正试探电荷从P点搬运到N点,电势能降低,故电场力做正功,故C错误;
D、在正的点电荷的电场中,离场源越远,电势越低,故φP>φM,故D正确.
故选:
AD.
2.(2016•广西模拟)某电场的等势面如图所示,现将试探电荷+q分别放置到图中a、b、c、d四个点上,试探电荷具有最大电势能的点是( )
A.aB.bC.cD.d
【分析】根据等势面的分布判断出电场线的方向,即可判断出电势的高低,根据Ep=qφ,判断出电势能的高低
【解答】解:
根据电场的等势面可知,电场方向有高电势指向低电势,故场强方向有左指向右,根据Ep=qφ,正电荷在高电势处电势能最大,故在b点电势能最大
故选:
B
3.(2016•广西模拟)在静电场中,下列说法中正确的是( )
A.某点的电场强度大,该点的电势一定高
B.某点的电势高,检验电荷在该点的电势能一定大
C.电场力对电荷做正功,电荷的电势能减少
D.电场力对电荷做正功,电荷的电势能增加
【分析】电场强度与电势无关;电场力做正功,电荷的动能增加,电势能减小;
【解答】解:
A、因为电场强度与电势没有直接关系,某点的电场强度大,则该点的电势不一定高,故A错误.
B、某点的电势高,检验电荷在该点的电势能为Ep=qφ,还与检验电荷的电性有关,故B错误
C、电场力对电荷做正功,动能增加,电荷的电势能减少,故C正确,D错误
故选:
C:
4.(2016•青海自主招生)如图,O是一固定的点电荷,另一点电荷P从很远处以初速度v0射入点电荷O的电场,在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN.a、b、c是以O为中心,Ra、Rb、Rc为半径画出的三个圆,Rc﹣Rb=Rb﹣Ra.1、2、3、4为轨迹MN与三个圆的一些交点,以|W12|表示点电荷P由1到2的过程中电场力做的功的大小,|W34|表示由3到4的过程中电场力做的功的大小,则( )
A.|W12|=2|W34|
B.|W12|>2|W34|
C.P、Q两电荷可能同号,也可能异号
D.P的初速度方向的延长线与O之间的距离可能为零
【分析】根据2、3间和3、4间电场强度的大小关系,由公式U=Ed分析它们间电势差的关系,再分析电场力做功的大小.由轨迹可判定P、Q必定是异号.若P的初速度方向的延长线与O之间的距为零,点电荷将做直线运动.
【解答】解:
A、B根据电场线的分布情况可知,2、3间的场强大于3、4间场强,由公式U=Ed分析得知,2、3间的电势差大于3、4间的电势差,所以1、2间的电势差大于3、4间电势差的2倍,即有|U12|>2|U34|,由电场力做功公式W=qU得,|W12|>2|W34|.故A错误,B正确.
C、由轨迹的弯曲方向可判定两电荷间存在引力,是异号.故C错误.
D、若P的初速度方向的延长线与O之间的距为零,点电荷将做直线运动,与题不符.故D错误.
故选B
5.(2016•河北区一模)如图所示,M、N两点分别放置两个等量异种电荷,A为它们连线的中点,B为连线上靠近N的一点,C为连线的中垂线上处于A点上方的一点,在A、B、C三点中( )
A.场强最小的点是A点,电势最高的点是B点
B.场强最小的点是A点,电势最高的点是C点
C.场强最小的点是C点,电势最高的点是B点
D.场强最小的点是C点,电势最高的点是A点
【分析】根据等量异种电荷电场线的分布去比较场强的大小,以及电势的高低.沿着电场线方向电势降低.
【解答】解:
根据等量异种电荷电场线的分布,知道EB>EA>EC,场强最小的是C点.等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线,知ΦA=ΦC,沿着电场线方向电势逐渐降低,异种电荷间的电场线由正电荷指向负电荷,知ΦB>ΦA,所以电势最高点是B点.故A、B、D错误,C正确.
故选C.
6.(2016•漯河模拟)若带正电荷的小球只受到电场力的作用,则它在任意一段时间内( )
A.一定沿电场线由高电势处向低电势处运动
B.一定沿电场线由低电势处向高电势处运动
C.不一定沿电场线运动,但一定由高电势处向低电势处运动
D.不一定沿电场线运动,也不一定由高电势处向低电势处运动
【分析】物体的运动情况取决于合力和初始条件.小球只受到电场力的作用,是否沿电场线运动,还要看电场线是直线还是曲线,有没有初速度,初速度方向与电场线的关系.只有当电场线是直线时,小球只受到电场力的作用才可能沿电场线运动.
【解答】解:
物体的运动情况取决于合力和初始条件.小球只受到电场力的作用,是否沿电场线运动,还要看电场线是直线还是曲线,有没有初速度,初速度方向与电场线的关系.只有当电场线是直线时且小球的运动方向沿着电场线时,小球只受到电场力的作用才可能沿电场线运动.所以ABC错误,D正确.
故选:
D
7.(2016•宁波模拟)如图所示,P、Q是两个电量相等的正点电荷,它们的连线中点是O,A、B是中垂线上的两点,
<
,用EA、EB、φA、φB分别表示A、B两点的场强和电势,则( )
A.EA一定大于EB,φA一定大于φB
B.EA不一定大于EB,φA一定大于φB
C.EA一定大于EB,φA不一定大于φB
D.EA不一定大于EB,φA不一定大于φB
【分析】根据点电荷场强公式E=
,运用矢量合成的平行四边形定则求出连线中垂线上各个点的合场强.
【解答】解:
两个等量正点电荷连线中点O的电场强度为零,无穷远处电场强度也为零,故从O点沿着中垂线到无穷远处电场强度先增大后减小,设场强最大的点为P点,P点可能在A、B两点之间,也可能在O、A之间,也可能在B点的外侧,当P点可能在A、B两点之间时,EA可能大于EB,也可能小于EB,还可能等于EB;当P在O、A之间时,EA大于EB;当P点在B点外侧时,
EA、小于EB;在PQ连线的中垂线上,场强方向沿AB方向,沿电场线方向电势越来越低,因此φA一定大于φB;故A错误,B正确,C错误,D错误;
故选:
B.
8.(2016•会宁县校级模拟)如图所示,AB是一个接地的很大的薄金属板,其右侧P点有一带电荷量为Q的正电荷,N为金属板外表面上的一点,P到金属板的垂直距离PN=d,M为PN连线的中点.关于M、N两点的场强和电势,如下说法正确的是( )
A.M点的电势比N点的电势点高,M点的场强比N点的场强大
B.M点的场强大小为
C.N点的电势为零,场强不为零
D.N点的电势和场强都为零
【分析】根据等势体可确定电势的高低,由电场力做功来确定电势能的变化与否;电势与电场强度没有关系;并根据电场的叠加原理,结合电场强度公式,即可求出M点的电场强度的大小.
【解答】解:
A、金属板接地,由于静电感应,金属板上右侧出现负电荷,电场线从+Q出发到金属板终止,金属板电荷排布对于左边电场的影响相当于在+Q原处放上一个﹣Q.沿电场线的方向电势越来越低,所以M点的电势大于N点的电势(N点的电势为零);M点电场线较密,场强较大,故A正确.
B、大金属板接地屏蔽,用镜像法,就是说,金属板上感应电荷排布后对于右边电场的影响,相当于在+Q关于板对称的地方放上一个﹣Q.具体原因可以分析左边,左边电场为0.那么接地金属板电荷排布对于左边电场的影响相当于在+Q原处放上一个﹣Q.而明显金属板对左右电场影响是对称的.这就是镜像法的原理.可以推得N电场为EN=
,方向向左(即使是无限趋近于板,但是由于本来板上电荷就是感应出来的,所以不可能是离板越近电场越大),M电场为EM=
,方向向左,故B错误.
C、D、AB接地所以AB上各点电势都为零,N点电势就为零,但电势与场强无关,所以N点场强不为零,故C正确,D错误.
故选:
AC.
9.(2016•松江区一模)一电场的等势面如图中虚线所示,一带电粒子以某一初速度从图中A点沿图示方向进入电场,若粒子只受电场力作用,则从A点开始,( )
A.无论正负,粒子总是做直线运动
B.无论正负,粒子的电势能总是先变大
C.无论正负,粒子的电势能总是先变小
D.粒子的电势能的变化与粒子所带电的电性有关
【分析】粒子在静电场中电场力先做正功后做负功,电势能先减小后增大.粒子所受的电场力与速度方向不在同一直线上,做曲线运动.
【解答】解:
A、根据电场线与等势线垂直且指向低电势处,可知在A点电场线方向应与速度v垂直,则粒子所受的电场力与速度v也垂直,粒子做曲线运动.故A错误.
BCD、无论正负,电场力做正功,粒子的电势能总是先变小,故BD错误,C正确.
故选:
C.
10.(2016•湘阴县二模)如图所示,将带正电的甲球放在不带电的乙球左侧,两球在空间形成了稳定的静电场,实线为电场线,虚线为等势线.A、B两点与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线AB对称,则( )
A.A点和B点的电势相同
B.C点和D点的电场强度相同
C.正电荷从A点移至B点,电场力做正功
D.负电荷从C点移至D点,电势能增大
【分析】本题的关键要抓住“位于同一等势面上的点电势均相等”,“沿电场线方向电势逐渐降低”,“电场强度是矢量”和“电场力做的功
”来讨论.
【解答】解:
A、先找到与AB在同一直线上的A点的等势点,再根据沿电场线方向电势逐渐降低,可知,A的等势点的电势高于B当的电势,故A错误.
B、因为电场强度是矢量,C点与D点方向不同,所以电场强度不同,B错误.
C、由电场线和等势面的图线可知A点与C点在一个等势面上,再根据“沿电场线的方向电势逐渐降低”的特点可知,C点电势高于B点的电势,所以
>0,即
>0,根据
=q
知,由于q>0,
>0,所以
>0,即电场力做正功,所以C正确.
D、因为C、D关于AB对称,即C、D在同一等势面上,所以负电荷在C点与D点的电势能相等,所以D错误.
故选C
11.(2015秋•通渭县期末)一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C点运动到D点,其v﹣t图象如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.A点的电场强度一定大于B点的电场强度
B.粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能
C.CD间各点电场强度和电势都为零
D.AB两点间的电势差大于CB两点间的电势差
【分析】从图象可以看出,粒子做的是非匀变速直线运动,可得出受到的电场力不恒定,由带正电的粒子仅在电场力作用,有图线斜率代表加速度,有牛顿第二定律得知电场力的大小关系,从而得到电场强度德大小关系.由运动过程中,动能增加,势能减少,所以可判断出粒子在AB两点的电势能大小,有电场力做功的公式可得AB两点间的电势差与CB两点间的电势差的大小关系.
【解答】解:
A、由运动的速度﹣﹣时间图象可看出,带正电的粒子的加速度在A点时较大,有牛顿第二定律得知在A点的电场力大,故A点的电场强度一定大于B点的电场强度,故A正确;
B、由A到B的过程中,速度越来越大,说明是电场力做正功,电势能转化为动能,由功能关系可知,此过程中电势能减少,正电荷在A点是电势能大于在B时的电势能,所以A点的电势能高于B点的电势能,故B正确.
C、从C到D,粒子速度一直不变,故电场力做功为零,可知CD间各点电场强度为零,但电势不一定为零,故C错误;
D、A、C两点的速度相等,故粒子的动能相同,因此从A到B和从B到C电场力做功的绝对值相同,AB两点间的电势差等于CB两点间的电势差,故D错误.
故选:
AB
12.(2014秋•汉中校级期末)一个带正电的质点,电荷量q=2.0×10﹣9C,在静电场中由a点移到b点,在这过程中电场力做的功为2.0×10﹣5J,则a、b两点间电势差φa﹣φb为( )
A.3×104VB.1×104VC.3×104VD.﹣1×104V
【分析】根据电场力做功的公式Wab=qUab,变形得到
,代入数据计算即可.
【解答】解:
根据电场力做功的公式Wab=qUab
所以a、b两点间电势差
故B正确,ACD错误.
故选:
B.
13.(2014秋•永定县校级月考)如图所示,在点电荷﹣Q的电场中,M、N是两个等势面.现将一点电荷+q,从a点分别经路径①和路径②(经过c点)移到b点,在这两个过程中( )
A.都是电场力做功,沿路径①做的功比沿路径②做的功少
B.都是电场力做功,沿路径①做的功等于沿路径②所做的功
C.都是克服电场力做功,沿路径①做的功小于沿路径②做的功
D.都是克服电场力做功,沿路径①做的功等于沿路径②做的功
【分析】电场力做功与路径无关,只与初末位置有关;电场力做的功等于电势能的减小量.
【解答】解:
由于电场力向内,位移也向内,故电场力做正功;电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,故沿路径①做的功等于沿路径②所做的功;
故选:
B.
14.(2014秋•塘沽区校级月考)如图所示,A、B、C、D是某匀强电场中的4个等势面,一个质子和一个α粒子(电荷量是质子的2倍,质量是质子的4倍)同时在A等势面从静止出发,向右运动,当到达D面时,下列说法正确的是( )
A.电场力做功之比为1:
2B.它们的速度之比为2:
1
C.它们的加速度之比为1:
4D.它们运动的时间之比为1:
1
【分析】根据电场力做功的特点可得电场力所做的功W=qU;根据动能定理qU=
mv2,可以求出粒子的动能EK;根据EK=
可得粒子的速度之比.再利用运动学公式即可求解
【解答】解:
质子的电荷量为e,α粒子的电荷量为2e,粒子从A等势面从静止出发,向右运动,当到达D面过程中电场力所做的功W=qU,故电场力对质子和α粒子所做的功之比为W1:
W2=q1:
q2=1:
2
A、根据动能定理qU=
mv2,可得质子和α粒子的动能之比为EK1:
EK2=q1:
q2=1:
2,故A正确;
B、根据EK=
mv2可得粒子的速度:
,故质子和α粒子的速度之比
,故B错误.
C、根据a=
可知
,故C错误;
D、根据x=
得
,故D错误
故选:
A
15.(2016•海南)如图,平行板电容器两极板的间距为d,极板与水平面成45°角,上极板带正电.一电荷量为q(q>0)的粒子在电容器中靠近下极板处.以初动能Ek0竖直向上射出.不计重力,极板尺寸足够大,若粒子能打到上极板,则两极板间电场强度的最大值为( )
A.
B.
C.
D.
【分析】粒子在电场中只受到电场力的作用,只有电场力做功,粒子恰好到达上极板时速度恰好与上极板平行,所以将粒子初速度分解为垂直极板和平行极板的分速度,再结合运动学公式可求得E.
【解答】解:
根据电荷的受力情况可知,粒子在电场中做曲线运动,如图所示,
将粒子的速度v分解为垂直于板的vy和平行于板的vx,由于极板与水平面夹角45°,粒子的初速度方向竖直向上,所以粒子初速度在垂直于板的方向的速度为vy=v0sin45°=
.
当电场足够大时,粒子到达上极板时速度恰好与上极板平行,即粒子垂直于极板方向的速度vy′=0.
根据运动学公式有
﹣vy′2=2
d
又知Ek0=
m
联立以上各式求得E=
故B正确,ACD错误;
故选:
B
16.(2016•北京)如图所示为某个电场的部分电场线,把A、B两点的场强记作EA、EB,A、B两点的电势分别记作φA、φB,则( )
A.φA>φB,EA>EBB.φA<φB,EA<EBC.φA>φB,EA<EBD.φA<φB,EA>EB
【分析】先据电场线的特点判断电场强度的大小,再根据电场线的方向判断电势的高低.
【解答】解:
由电场线的疏密程度知
,顺着电场线电势降低,有
,故ABC错误,D正确
故选:
D
17.(2016•济宁模拟)如图所示,一等边三角形的三个顶点A、B、C处分别放有+q、﹣q、﹣q的点电荷,过顶点C作AB边的垂线,M、N、0是AB的中垂线上的三点,且MN=N0,则( )
A.M处的场强小于N处的场强
B.M处的电势低于N处的电势
C.M、N间的电势差小于N、O间的电势差
D.电子在M处的电势能大于在N处的电势能
【分析】题中电场是三个点电荷共同产生的,可以分为两组,即A与B是等量异号电荷,C点点电荷;注意等量异号电荷的中垂线是等势面.
【解答】解:
A、对于点M,电场强度为AB产生的水平向右的分电场和C产生的向下的分电场合成的;
对N,电场强度也为AB产生的水平向右的分电场和C产生的向下的分电场合成的;
比较两个分电场的电场强度,都是N点的大,而两个分电场的电场强度垂直,故合电场的电场强度也是N点的大;故A正确;
B、MN在AB电荷的中垂线上,故AB产生的分电场在MN点的电势是相等的;
而电荷C在M点产生的电势大;
电势是标量,M、N点的电势等于两个分电场产生的电势的代数和,故M处的电势高于N处的电势,故B错误;
C、MN在AB电荷的中垂线上,故AB产生的分电场在MN间的电势差为零;
而负电荷C在MN间的电势差小于NO间的电势差,故M、N间的电势差小于N、O间的电势差,故C正确;
D、由选项B分析可以M处的电势高于N处的电势,故电子在M处的电势能小于在N处的电势能,故D错误;
故选:
AC
18.(2012•河西区校级一模)如图是一簇未标明方向、由单一点电荷产生的电场线,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点,若带电粒子在运动中只受电场力作用,根据此图可判断出该带电粒子( )
A.电性与场源电荷的电性相同
B.在a、b两点所受电场力大小Fa>Fb
C.在a、b两点时速度大小va<vb
D.在a、b两点的电势能Ea>Eb
【分析】电场线是从正电荷或者无穷远出发出,到负电荷或无穷远处为止,沿电场线的方向,电势降低,电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小.
【解答】解:
A、电荷受电场力的方向指向运动轨迹弯曲的内侧,由图可知,若是正电荷受到的电场力的方向是向左的,所以产生电场的电荷应该是负电荷,若是负电荷受到的电场力的方向是向左的,所以产生电场的电荷应该是正电荷,所以电性与场源电荷的电性相反,A错误;
B、电场线的疏密表示场强,由图知Fa>Fb所以B正确;
C、D若是正电荷在从a到b的过程中,电场力做负功,所以电荷的电势能增加动能减小;若是负电荷在从a到b的过程中,电场力也做负功,所以电荷的电势能增加动能减小,即在a、b两点时速度大小va>vb电势能Ea<Eb所以CD错误;
故选B.
19.(2016•揭阳校级模拟)一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c,已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向,下列图示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)( )
A.
B.
C.
D.
【分析】根据物体做曲线运动的条件和受力特点分析电荷受的电场力方向,再由负电荷所受的电场力方向与场强方向相反进行选择.
【解答】解:
A、电荷做曲线运动,电场力与速度方向不在同一直线上,应指向轨迹弯曲的内侧,不可能沿轨迹的切线方向,则场强也不可能沿轨迹的切线方向.故A错误.
B、负电荷所受的电场力方向与场强方向相反,图中电场力方向与速度方向的夹角为锐角,电场力做正功,电荷的速率增大,与题不符.故B错误.
C、图中场强方向指向轨迹的内侧,则电场力指向轨迹的外侧,电荷的轨迹应向上弯曲,不可能沿如图的轨迹运动.故C错误.
D、图中场强方向指向轨迹的外侧,则电场力指向轨迹的内侧,而且电场力方向与电荷的速度方向成钝角,电场力做负功,电荷的速率减小,符合题意.故D正确.
故选D
20.(2011•信阳二模)有一个负点电荷只受电场力的作用,分别从两电场中的a点由静止释放,在它沿直线运动到b点的过程中,动能Ek随位移S变化的关系图象如图中的①、②图线所示,则能与图线相对应的两个电场的电场线分布图分别是图中的( )
A.
B.
C.
D.
【分析】负点电荷从a运动到b,只有电场力做功,动能增加,图线①动能随位移均匀增加,图线②动能随位移增加的越来越快,可根据动能定理列式分析.
【解答】解:
A、B、负点电荷从a运动到b,只有电场力做功,动能增加,根据动能定理
Fx=Ek
只有当F为定值时,Ek才与x成正比,由于负电荷受静电力方向与场强方向相反,故与图线①相对应的电场的电场线分布图是图中的B选项;
C、D、图线②为曲线,动能随位移增加的不均匀(越来越快),电场力做正功,由于负电荷受静电力方向与场强方向相反,故C正确,D错误;
故选BC.
21.(2015春•苏州校级期末)某电场的电场线的分布如图6所示.一个带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过N点.则下列判断正确的是( )
A.粒子带负电B.粒子在M点的加速度大
C.粒子在N点的速度大D.电场力对粒子做正功
【分析】电场线是从正电荷或者无穷远出发出,到负电荷或无穷远处为止,沿电场线的方向,电势降低,电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小.
【解答】解:
A、电场线的方向向上,根据粒子的运动的轨迹可以知道,粒子的受到的电场力的方向也向上,所以电荷为正电荷,所以A错误;
B、电场线密的地方电场的强度大,电场线疏的地方电场的强度小,所以粒子在N点的受力大,加速度大,所以B错误;
C、从M点到N点,电场力做正功,电势能减小,粒子的速度增大,所以C正确;
D、由C的分析可知D正确.
故选CD.
22.(2013秋•庆安县校级期末)如图所示,在空间水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定的初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A.B.C三点在同一直线上,且AB=2BC,由此可见,下列说法正确的是( )
A.电场力为2mg
B.小球带正电
C.小球从A到B与从B到C的运动时间相等
D.小球从A到B与从B到C的速度变化量大小相等
【分析】小球先做平抛运动,进入电场中做匀变速曲线运动,其逆过程是类平抛运动.两个过程都运用的分解法研究,水平方向都做匀速直线运动,根据位移公式x=vt,可分析时间关系;再研究竖直方向,由牛顿第二定律和运动学位移公式结合列式,求解电场力的大小.根据△v=at研究速度变化量的关系.
【解答】解:
带电小球从A到C,设在进入电场前后两个运动过程水平分位移分别为x1和x2,竖直分位移分别为y1和y2,经历的时间为分别为t1和t2.在电场中的加速度为a.
则:
从A到B过程小球做平抛运动,则有:
x1=v0t1;
从B到C过程,有:
x2=v0t2;
由题意有:
x