(文末附答案)2022届高中物理静电场经典大题例题.pdf

1 (每日一练每日一练)()(文末附答案文末附答案)2022)2022 届高中物理静电场经典大题例题届高中物理静电场经典大题例题 单选题 1、如图所示，悬挂在O点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个所带电荷量不变的小球A在两次实验中，均缓慢移动另一带同号电荷的小球B，当B到达悬点O的正下方并与A在同一水平线上，A处于受力平衡时,悬线偏离竖直方向的角度为 若两次实验中B的电荷量分别为q1和q2，分别为 30和 45，则q1/q2为（）A2B3C36D33 2、如图所示，边长为a的等边的A、B、C三点处各放置一个点电荷，三个点电荷所带电荷量数值均为Q，其中A、B处为正电荷，C处为负电荷；边长为a的等边的E、F、G三点处均有一垂直纸面的电流大小为I的导线，其中E、F处电流垂直纸面向内，G处电流垂直纸面向外，O，H是三角形的中心，D为中点，若两三角形均竖直放置，且、相互平行，下列说法正确的是（）2 AO点处的电势高于D点处的电势 B带负电的试探电荷沿直线从D点运动到O点的过程中电势能减小 CA点电荷所受电场力方向与E点处通电直导线所受安培力方向相同 D正电荷在O点处所受电场力方向与电流方向垂直纸面向外的通电导线在H点处所受安培力方向相同 3、空间有一均匀强电场，在电场中建立如图所示的直角坐标系 ，M、N、P为电场中的三个点，M点的坐标(0,0)，N点的坐标为(,0,0)，P点的坐标为(,2,2)，已知电场方向平行于直线MN，M点电势为 0，N点电势为 1V，则P点的电势为（）A22VB32V C14VD34V 4、如图所示，一带负电粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用下形成图中所示的运动轨迹，M 和 N 是轨迹上的两点不计重力，下列表述正确的是（）3 A粒子在电场中的加速度不变 B粒子所受电场力沿电场方向 C粒子在 M 点的速率比在 N 点的速率 D粒子在电场中的电势能始终在增加 5、电源、开关、平行板电容器连成如图所示电路，上极板接地。闭合开关 S，电源对电容器充电后，电容器带电量为Q，两极板间电压为U，板间电场强度大小为0，电容器中的P点电势为，则下列说法正确的是（）A若将上板下移少许，Q增大，U减小，0不变，变大 B若将上板下移少许，Q不变，U减小，0减小，变小 C若断开开关 S，将上板下移少许，Q增大，U不变，0增大，变小 D若断开开关 S，将上板下移少许，Q不变，U减小，0不变，变大 6、如图甲所示，边长为a的正方形，四个顶点上分别固定一个电荷量为+的点电荷；在0 0)的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为(4,0)、(4,0)、(0,0)和(0,0)，其中x轴上的两个点电荷位置固定，y轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动（0 0），下列说法正确的是（）6 A除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零 B当0取某值时，可使得菱形内部只存在两个电场强度为零的点 C当0=8时，将一带负电的试探电荷由点(4,5)移至点(0,3)，静电力做正功 D当0=4时，将一带负电的试探电荷放置在点(,)处，其所受到的静电力方向与x轴正方向成45倾斜向上 填空题 11、如图所示，匀强电场方向与六边形所在平面平行，A、B、C、D、E、F是正六边形的六个顶点。已知正六边形的边长为 2cm，A、B、C三点的电势分别为3V、2V、0V：(1)则D点的电势=_；(2)电量=1 1010C的负电荷在中心O处的电势能p=_；(3)电场强度的大小=_；(4)试在图中画出一条过A点的电场线_。12、如图所示，在等量异种点电荷形成的电场中，画一正方形ABCD，对角线AC与两点电荷连线重合，两对角线交点O恰为电荷连线的中点。则A点场强_C点场强（填“大于”、“小于”、“等于”）。将一电子由B点7 沿BCD路径移至D点，电势能变化情况是_。（填“变大”、“变小”、“不变”、“先变大后变小”、“先变小后变大”）13、实验探究：利用如图所示的装置探究影响电荷之间相互作用力的因素。实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而_，随着距离的增大而_。8 2022 届高中物理静电场_01B 参考答案 1、答案：C 解析：小球A受力平衡，根据解三角形可得A球所受的库仑力=，当角度为 300时有：1(sin300)2=300，当角度为 450时有：2(sin450)2=450，联立解得：12=36，故 C 正确，ABD 错误 2、答案：D 解析：A结合三个点电荷分布可知，CD的电场线方向由D指向C，顺着电场线的方向电势逐渐降低，即O点处的电势低于D点处的电势，故 A 错误；B带负电的试探电荷沿直线从D点运动到O点的过程中，电势降低，故负电荷的电势能增大，故 B 错误；C在电场中，根据同种电荷排斥，异种电荷相吸引，分别作出B、C对A的作用力，再根据平行四边定则进行合成，得A点电荷所受电场力，其方向如左图所示；在磁场中，根据同向电流相吸引，反向电流相排斥，分别作出F、G对E的作用力，再根据平行四边定则进行合成，得E点处通电直导线所受安培力，其方向如右图所示 由图可知，A点电荷所受电场力方向与E点处通电直导线所受安培力方向不相同，故 C 错误；9 D在电场中，作出A、B、C三个点电荷在O点产生的电场强度方向，因正电荷A、B两点电荷产生的电场强度大小相等，与DC线的夹角相等，根据平行四边形定则可知，A、B的合电场强度方向由O指向C，而负电荷C在O点产生的电场强度方向，也是由O指向C，如左图所示，故三个点电荷在O点产生的电场强度方向最终也是由O指向C，所以将正电荷放在O点，其所受的电场力方向由O指向C；在磁场中，分别作出E、F、G三根通电导线在H点产生的磁感应强度方向，因E、F的电流大小相等，方向相同，且都向里，则两根通电导线在H点产生的磁感应强度大小相等，方向如右图所示 根据平行四边形定则，可知E、F两根通电导线的合磁感应强度方向沿水平向右，而G通的电流方向是垂直纸面向外，故在H点产生的磁感应强度方向是水平向右，故三根通电导线的最终合磁感应强度方向水平向右，所以根据左手定则可知，在H点放一根电流方向垂直纸面向外的通电导线，所受的安培力方向由H指向G，即正电荷在O点处所受电场力方向与电流方向垂直纸面向外的通电导线在H点处所受安培力方向相同，故 D 正确。故选 D。3、答案：D 解析：根据题意已知电场方向平行于直线 MN，点 M 的电势为 0，点 N 的电势为 1V，故=2=1V，将电场强度沿着-x 方向和+y 方向正交分解，设合场强为 E，则-x 和+y 方向的分量分别为：=22，=22，设 P在 xOy 平面上的投影为点，投影点的坐标为(，2，0)，则联立即得=2=22 2=14V，又 10 因 N 点电势为 1V，则电势为34V，即 P 点电势为34V，D 正确 小提示：将电场强度沿坐标轴方向正交分解，求出轴向的 E 的分量值，再选用 U=Ed，求得电势差，得电势。4、答案：A 解析：电子在匀强电场中受到的电场力的方向向左，在向右运动的过程中，电场力对电子做负功，电子的速度减小，电势能增加，根据电子的运动分析可以得出结论A.由于电子是在匀强电场中运动的，受到的电场力的大小是不变的，所以粒子在电场中的加速度也不变，所以 A 错误；B、电子受到的电场力的方向与电场线的方向相反，所以 B 错误；C.电子受到的电场力向左，在向右运动的过程中，电场力对电子做负功，电子的速度减小，运动到 M 点时，电子的速度最小，所以 C 错误；D、当电子向右运动的过程中，电场力对电子做负功，电势能增加，在向左返回的过程中，电场力对电子做正功，电势能减小，所以 D 错误 点评：本题就是对电场力做功特点的考查，掌握住电场力做正功，电势能减小，动能增加，电场力做负功时，电势能增加，动能减小 5、答案：D 解析：AB电容器与电源保持连接时电容器两极板间的电压U不变，上板下移（板间距d减小）。由公式=4，可知电容C将增大；由公式=可知电容器带电量Q将增大；由公式0=可知两极板间的场强增大；P点电势为为负值，设P点到上板的距离为x，则 =0 11 x减小，所以变大，选项 A、B 错误；CD断开电源后电容器带电量Q不变，上板下移（两极板间距d减小）。由公式=4，可知，电容C将增大；由公式=可知电容器两极板间电压U将减小；由0=，=，=4，三式可解得 0=4 由此可知两极板间的场强不变，由=0可知变大，选项 C 错误、D 正确。故选 D。6、答案：C 解析：对y轴正向的点电荷，由平衡知识可得 222+2(2)2=(22)2 解得 =22+14 因在0 22区间内沿x轴正向电势升高，则场强方向沿x轴负向，则将P沿x轴正向向右略微移动后释放，P受到向右的电场力而向右运动。故选 C。7、答案：A 12 解析：A两物块 A、B 开始处于静止状态，可得弹簧弹力的大小 F=2mg=20N 若突然加沿竖直方向的匀强电场，弹簧弹力不突变，此瞬间 A 对 B 的压力大小变为 5N，对 B 受力分析 N=得 =5m/s2 分析 A 的受力竖直向上的电场力qE和 B 对 A 的支持力FN，竖直向下的重力mg +N =解得 =10N 所以 =50N/C 方向竖直向上。故 A 正确；BC系统到达平衡位置时 =0 可得=5cm ，此后系统AB分离，由分离前简谐振幅为 1=10cm 5cm=5cm A1 分离后 B 的振幅为 A2 1212=12202 13 1222=1202 得A2=522cm5cm 故 B 未离开弹簧。B 的振幅为A2=522cm 故 B 错误；C分离后，A 做匀速直线运动，故施加电场后系统机械能的一直变大 故 C 错误；D由 A、B 项分析可知，一起振动的最大加速度 =5m/s2 故 D 错误。故选 A。8、答案：CD 解析：A根据电荷间等势面的分布情况可知两点电荷时同种电荷，又根据电子在该电场中的运动轨迹可判断电子一直受到排斥的力，故可知两点电荷为同种负电荷；故 A 错误；B根据等势面的疏密程度可以判断A点的电场强度比B点的小，故 B 错误；C因为两点电荷时同种负电荷，电场线指向负电荷，故可知A点的电势高于B点的电势，故 C 正确；D根据电子的运动轨迹和电场线的方向可知由M到P电场力做负功，由P到N电场力做正功；由M到P动能减小，由P到N动能增加，故电子运动到P点时动能最小，故 D 正确。故选 CD。9、答案：BD 14 解析：根据图线可看出，ab两点的电势相同，则粒子在ab两点的电势能相等，因为在a点的速度为零，所以在b点的速度也为零，即从a到b粒子的速度先增后减，电场力对电荷先做正功，后做负功；电势能先减小后增加，因从a到O电势降低，电势能减小，从O到b电势升高，电势能增加，可知粒子带正电。故选 BD。10、答案：ACD 解析：A根据场强叠加原理可知，除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零，选项 A 正确；B因为在x轴上的两个点电荷在O点的合场强为零，在y轴上的两电荷，无论y0取什么值，因为关于原点对称，则在O点的合场强也为零，在横轴和纵轴上除原点外，出现合场强为零的点，根据对称性可知，一定是成对出现的，关于原点对称，所以算上原点，合场强为零的点是奇数个，不会是 2 个，选项 B 错误；C由几何关系可知，坐标为（4l，5l）的A点在第一象限内所在的虚像的垂直平分线的上方；坐标为（0，-3l）的 B 点在第三象限内所在的虚像的垂直平分线的上方，且到达虚线的距离相等，由电势叠加可知，B点的电势高于A点，则带负电的试探电荷在A点的电势能较大，从A点到B点电势能减小，可知电场力做正功，选项 C 正确；15 D若y0=4l，则四个点构成正方形，由对称可知在点（l，l）处的场强一定沿着过该点与原点连线的方向上；在y轴正向和x正向上的点电荷在（l，l）处的合场强 1=2(92+2)222 292+2=552 在y轴负向和x负向上的点电荷在（l，l）处的合场强 2=2(252+2)222+2252+2=133132 1 可知（l，l）点的场强沿着MN方向且与x轴从成 45角的方向向下，将一带负电的试探电荷放置在点(,)处，其所受到的静电力方向与x轴正方向成45倾斜向上，选项 D 正确。故选 ACD。11、答案：1V 1 1010J 100V/m 16 解析：(1)1由题意可知，在题图中，连接AC，取AC的中点为I，同时将AC平均分为 3 段：AG、GH和HC。连接BG，由几何关系可知 =23cm =3cm，=233cm，=233cm 连接FG，由几何关系可得 =60，=433cm 所以F、G、B三点在一条线上，即B点与F点电势都是-2V。同理，C点和E点电势也都是 0V。对于BC两点，有 =2cm 则=2V 即 =100V/m 连接CE，有几何关系可知，D点到CE的距离为 1=1cm 则=1=1V 即D点的电势为=1V 17 (2)2同理由(1)题分析可知=1V 则O点的电势为=1V 则电量 =1 1010C 的负电荷在中心O处的电势能为 p=1 1010J(3)3由(1)题分析可知 =100V/m(4)4如图所示 12、答案：等于 先变大后变小 解析：1 由于A、C两点关于O点对称，因此其场强大小相等，方向均水平向右 2电子由B沿BC运动到C过程中，靠近负电荷远离正电荷，因此电场力做负功，电势能增大，沿CD运动到D过程中，靠近正电荷远离负电荷，电场力做正功，电势能减小，故整个过程中电势能先变大后变小 13、答案：增大 减小 18 解析：略