2020版高考物理二輪復習 專題限時集訓8 電場的性質 帶電粒子在電場中的運動（含解析）

專題限時集訓(八)(建議用時：40分鐘)專題通關練1.(2019·河北張家口聯(lián)考)空間存在平行于紙面的勻強電場，紙面內有一菱形ABCD。將一個電子由C點移動到D點，克服電場力做功1 eV。A點的電勢為3 V，則B點的電勢為()A2 V B3 VC4 V D6 VC由題可得：WCDeUCD1 eV，解得：UCD1 V，由公式：UCDUBABA，解得：B4 V。故選C。2.如圖所示，平行板電容器兩極板帶有等量異種電荷，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板間有一固定在A點的點電荷，以E表示兩極板間的電場強度，Ep表示點電荷在A點的電勢能，表示靜電計指針的偏角。若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，則()A增大，E增大 B增大，Ep不變C減小，Ep增大 D減小，E不變D若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離，根據C可知，C變大；根據QCU可知，在Q一定的情況下，兩極板間的電勢差減小，則靜電計指針偏角減??；根據E，QCU，C，聯(lián)立可得E，可知E不變；A點離下極板的距離不變，E不變，則A點與下極板間的電勢差不變，A點的電勢不變，故Ep不變；由以上分析可知，選項D正確。3(2019·江西上饒聯(lián)考)如圖所示，平行板電容器的電容為C，正極板帶電荷量為，負極板接地，兩極板間距離為d，今在距兩極板間離負極板處放一正點電荷q，則()Aq所受電場力的大小為 Bq所受電場力的大小為 Cq點處的電勢是D由于負極板接地，所以負極板電荷量為零C電容器兩板電勢差：U；兩板場強：E；則q所受電場力的大小為FEq，選項A錯誤；金屬板帶電荷量不能看作點電荷，故不能根據庫侖定律求解q所受的電場力，選項B錯誤；q點處的電勢是UE，選項C正確；負極板帶電荷量為，選項D錯誤；故選C。4.(2019·蘇北三市聯(lián)考)如圖所示，金屬板帶有等量異種電荷，板間某一豎直平面內電場線的分布如實線所示，已知該平面內P、O的連線為等勢線，且與電場線上兩點M、N的連線垂直。一帶電油滴在O點處于靜止狀態(tài)。則()A若將油滴置于P處，仍能靜止B若將油滴從M處釋放，將沿電場線運動至N處CM點的電勢一定比N點的高D油滴在M點的電勢能一定比在N點的小D由題可知，帶電油滴在O點處于靜止狀態(tài)，說明在O點的電場力與重力相等，由電場線的分布可知，P點的電場強度大于O點電場強度，即EP>EO，則在P點的電場力大于重力，則油滴不會處于靜止狀態(tài)，故選項A錯誤；帶電油滴受到重力和電場力的作用，由于電場的方向為電場線的切線方向，可知二者的合力的方向時刻在變化，其合力的方向不沿著電場線，根據曲線運動條件可知，油滴也不會沿電場線運動到N處，故選項B錯誤；根據電場線的性質，可知沿著電場線電勢降低，由于電場線的方向未知，故M、N點電勢高低也是未知的，故選項C錯誤；若油滴帶負電，則上極板帶正電，則M>N，則根據電勢能公式Epq可知：EPM<EPN；若油滴帶正電，則上極板帶負電，則M<N，同理可知：EPM<EPN，故選項D正確。5(易錯題)(多選)(2019·東北育才學校模擬)如圖所示，D是一只理想二極管，電流只能從a流向b，而不能從b流向a。平行板電容器的A、B兩極板間有一電荷，在P點處于靜止狀態(tài)。以E表示兩極板間的電場強度，U表示兩極板間的電壓，Ep表示電荷在P點的電勢能。若保持極板B不動，將極板A稍向上平移，則下列說法正確的是()AE變小 BU變大CEp不變 D電荷仍保持靜止BCD由C可知，當極板A稍向上平移時，d增大，C變小，但因二極管的存在，電容器不能放電，故電容器上的電荷量Q不變，由QCU可知，U變大，又E，聯(lián)立各式可知E，則板間電場強度不變，電荷仍靜止，且P不變，故EpPq也不變。A錯誤，B、C、D正確。易錯點評：(1)解題時易忽略當有電容器的回路接有二極管時，因二極管的單向導電性，將使電容器的充電或放電受到限制。 (2)下極板接地后不會判斷P點的電勢和電勢能。6.(原創(chuàng)題)(多選)某帶電金屬棒所帶電荷均勻分布，其周圍的電場線分布如圖所示，在金屬棒的中垂線上的兩條電場線上有A、B兩點，電場中另有一點C。已知A點到金屬棒的距離大于B點到金屬棒的距離，C點到金屬棒的距離大于A點到金屬棒的距離，則()AA點的電勢低于B點的電勢BB點的電場強度小于C點的電場強度C將正電荷沿AC方向從A點移動到C點，電場力做正功D負電荷在A點的電勢能小于其在B點的電勢能AC由圖，結合電場線的特點可知，該題中金屬棒兩側的電場是對稱的，設AB連線與金屬棒交點為O，由于OAOB，所以OA之間的電勢差大于OB之間的電勢差，根據沿電場線的方向電勢降低可知，A點的電勢低于B點的電勢，故A正確；根據電場線的疏密表示電場的強弱可知，B點的電場強度大，故B錯誤；沿著電場線方向電勢降低，A點電勢比C點高，則將正電荷沿AC方向從A點移動到C點，電場力做正功，電勢能減小，故C正確；負電荷在電勢高的位置的電勢能小，所以負電荷在A點的電勢能大于其在B點的電勢能，故D錯誤；故選AC。7(多選)(2019·考試大綱調研卷)如圖所示，帶電小球a用絕緣細線豎直懸掛，在帶電小球a下方的絕緣桌面上固定著兩個帶電小球b、c，三個小球均可看成點電荷。當小球a處于平衡狀態(tài)時，它距桌面O點的距離為7.5 cm，距小球b、c的距離均為15 cm，且三個電荷在同一豎直平面上。已知小球a的電荷量為3.00×108 C ，小球b、c的電荷量均為3.00×104 C，OM之間的距離等于ON之間距離，下列說法正確的是()AO處的電場強度大小為4.8 N/CB小球a 與b之間作用力大小為9.6 NC若小球a沿豎直方向向上運動，則它的電勢能將減小D若小球b、c分別移到M、N兩點，則細線的拉力將減小D由題知，電荷b、c在O點形成的合場強為0，故O處的合場強為電荷a在O處的場強，大小為E4.8×104 N/C，A錯誤；電荷a、b間的庫侖力大小為F3.6 N，B錯誤，若小球a沿豎直方向向上運動，電場力做負功，電勢能增加，C錯誤；若小球b、c分別移到M、N兩點，a受到的庫侖引力減小，故綱線拉力減小，D正確。8(2019·全國考試大綱調研卷)如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點。由O點靜止釋放的電子恰好能運動到P點?，F(xiàn)將C板向右平移到P點，則由O點靜止釋放的電子()A. 運動到P點返回B. 運動到P和P點之間返回C. 運動到P點返回D. 穿過P點A根據平行板電容器的電容的決定式C、定義式C和勻強電場的電壓與電場強度的關系式UEd可得E，可知將C板向右平移到P點，B、C兩板間的電場強度不變，由O點靜止釋放的電子仍然可以運動到P點，并且會原路返回，故選項A正確。能力提升練9(多選)(2019·山東青島聯(lián)考)如圖甲所示，兩個等量同種電荷P、Q固定于光滑絕緣水平面上，電荷量q1×103 C、質量m0.02 kg的小球從a點靜止釋放，沿中垂線運動到電荷連線中點O過程中的v­t圖象如圖乙中圖線所示，其中b點處為圖線切線斜率最大的位置，圖中為過b點的切線，則下列說法正確的是()AP、Q帶正電荷Bb點的場強E30 V/mCa、b兩點間的電勢差為90 VD小球從a到O的過程中電勢能先減少后增加BC帶正電的小球從a點由靜止釋放，向上做加速運動可知，受到向上的電場力，則aO線上的電場豎直向上，故兩電荷帶負電，故A錯誤；v­t圖象上斜率表示加速度可得：ab1.5 m/s2，根據牛頓第二定律得：qEbma，聯(lián)立解得：Eb30 V/m，故B正確；對小球由a到b，由動能定理得：qUabmvmv，由圖乙可得vb3 m/s帶入解得：Uab90 V，故C正確；由圖象乙可知，小球速度一直增大，電場力一直做正功，故電勢能一直減小，故D錯誤；故選B、C。10.(2019·天一大聯(lián)考)如圖所示，兩點電荷Q1、Q2連線延長線上有A、B兩點?，F(xiàn)將一帶正電的試探電荷在A點由靜止釋放，恰好能在A、B間做往復運動，則下列說法正確的是()AA、B兩點的場強大小相等，方向相反B試探電荷在A、B兩點的電勢能相等C試探電荷從A點運動到B點的過程中，加速度先增大后減小D點電荷Q1帶正電、Q2帶負電，且Q1的電荷量大于Q2的電荷量B將一帶正電的試探電荷在A點由靜止釋放，恰好能在A、B間做往復運動，可知A、B之間存在一個場強為零的點O，在從A到O場強方向向右，從O到B場強方向向左，因Q1、Q2兩電荷帶電荷量大小未知，不能確定A、B兩點的場強大小，選項A錯誤；因試探電荷在A、B兩點的速度為零，而電荷的電勢能和動能之和守恒，則試探電荷在A、B兩點的電勢能相等，選項B正確；因A、B之間存在一個場強為零的O點，可知試探電荷從A點運動到B點的過程中，加速度先減小后增大，選項C錯誤；場強為零的O點在A、B之間，由點電荷場強公式以及疊加原理可知，點電荷Q1帶負電、Q2帶正電，且Q1的電荷量大于Q2的電荷量，選項D錯誤；故選B。11(2018·歷城二中模擬)真空中存在電場強度大小為E的勻強電場，一比荷(即電荷量與質量的比值)為k的帶電油滴在該電場中由靜止出發(fā)，豎直向上做勻加速直線運動。運動一段時間后，將電場強度的大小突然變?yōu)槟持?，但保持其方向不變。持續(xù)同樣的一段時間后，油滴回到出發(fā)點。重力加速度大小為g。(1)求變化以后的電場強度大小E；(2)若把帶電油滴換成電性和比荷相同的帶電粒子(重力不計)，在上述變化的電場中經歷相同時間的運動。求粒子最終速度大小與油滴最終速度大小的比值。解析(1)選油滴為研究對象，豎直向上做勻加速直線運動的過程中：a1kEgv1a1tx1a1t2場強變化后a2gkEx2v1ta2t2解得a23a1，E3E。(2) 油滴的末速度大小v2v1a2ta1ta2t(kEg)t(gkE)t選帶電粒子為研究對象，先豎直向上做勻加速直線運動：a1kE，v1a1t場強變化以后，帶電粒子仍向上做勻加速直線運動：a2kEv2v1a2tkEtkEt則。答案(1)3E(2)題號內容押題依據核心考點核心素養(yǎng)電場性質的分析以不等量電荷電場分布為背景科學思維：立足教材拓展提升圖所示，在平面直角坐標系xOy中，A點的坐標為(2a,0)，三角形ABC為等邊三角形，邊長為2a。x軸為等邊三角形的對稱軸，坐標原點O和等邊三角形中心Q兩點處固定著電荷量分別為3q和q的兩個點電荷，在上述兩個點電荷所形成的電場中，取無窮遠處的電勢為0，下列說法正確的是()A不包括無窮遠處電勢為0的點，在x軸上只有一個點電勢為0B不包括無窮遠處電場強度為0的點，在x軸上只有A處電場強度為0CB點的電勢大于A點的電勢D某一負電荷放在C點的電勢能小于放在A點的電勢能B因為兩點電荷帶不等量的異種電荷，所以兩點電荷連線所在直線上電勢為零的點有兩個，一個在兩電荷之間，另一個在電荷量較小的電荷即正電荷右側，選項A錯誤；Q點為等邊三角形中心，等邊三角形邊長為2a，根據幾何關系有xQAa，電荷量為q的點電荷在A點產生的場強大小為Etkk，方向沿x軸正方向，電荷量為3q的點電荷在A點產生的場強大小為E2kkk，方向沿x軸負方向，所以A點的合場強為零，分析知除無窮遠處，x軸上的其他點場強不可能為零，選項B正確；電荷量為q的點電荷距A、B兩點的距離相等，在該點電荷產生的電場中，A、B兩點的電勢相同，電荷量為3q的點電荷距B點的距離小于距A點的距離，所以在該點電荷產生的電場中，B點的電勢小于A點的電勢，電勢為標量，所以在兩點電荷產生的電場中，B點的電勢小于A點的電勢，選項C錯誤；同理可得，C點的電勢小于A點的電勢，根據Epq知，負電荷在電勢越高處電勢能越小，所以負電荷在C點的電勢能大于在A點的電勢能，選項D錯誤。- 8 -