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1、专题09 静电场选择题1. (2021浙江卷)某书中有如图所示的图，用来表示横截面是“”形导体右侧的电场线和等势面，其中a、b是同一条实线上的两点，c是另一条实线上的一点，d是导体尖角右侧表面附近的一点。下列说法正确的是()A. 实线表示电场线B. 离d点最近的导体表面电荷密度最大C. “EB，选项A错误；在AB上，电场线是由A到B的，由于沿着电场线电势是降低的，故电势是AB，在BC上，电场线也是由B指向C的，BC，所以AC，选项B正确；在AB段，由于电场线是由A到B的，移动的是负电荷，所以负电荷受到的力是由B到A的，所以电场力做负功，选项C错误；在BC段，负电荷从B到C的过程中，电场力做正功
2、，故电荷的电势能减小，选项D错误。18. (2021河北唐山一模)如图所示，水平向右的匀强电场，电场强度大小为， A、B、C、D是电场中一条电场线上相邻且间距均为R的四个点，在D点固定正点电荷Q。现使一个带负电的粒子从A点以某一速度向右运动，粒子经过的各点电势、粒子的速度v、电势能Ep及机械能E变化正确的(不计带负电粒子的重力及对电场的影响)()A. B. C. D.【答案】C【解析】A点电荷Q在C点的场强大小为，C点的合场强为零，所以从A到C两点的合场强水平向右，则从A到C电势降低，C点到D点的合场强方向向左，从C点到D点电势增大，故A错误；BCD因为在AC之间，负电荷受力方向向左，所以从A
3、点到C点，电场力对负电荷做负功，速度减小，动能减小，电势能增大，从C点到D，负电荷受力方向向右，电场力对负电荷做正功，速度增加，动能增加，电势能减少，故机械能先减少后增大，故C正确，BD错误。故选C。19. (2021云南曲靖一模)A、B为电场中一直线上的两个点，带正电的点电荷只受电场力的作用，从A点以某一初速度做直线运动到B点，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示。则从A到B过程中，下列说法正确的是()A. 点电荷的速度先增大后减小 B. 电荷所受电场力先减小后增大C. 从A到B各点的电势先降低后升高 D. 从A到B各点的电势先升高后降低【答案】BD【解析】ACD只受电场力做功，动能和电势
4、能之和不变，由电势能Ep随位移x的变化关系图可知，电势先增大后减小，所以动能先减小后增大，点电荷的速度先减小后增大；正电荷在电势能大的地方，电势高，所以从A到B各点的电势先升高后降低。故D正确，AC错误；B电势能Ep随位移x的变化关系图的斜率表示电场力，由图可知，图的斜率先减小，后增大，所以电荷所受电场力先减小后增大，故B正确；故选BD。20. (2021上海普陀一模)如图甲所示，两平行金属板A、B放在真空中，间距为d，P点在A、B板间，A板接地，B板的电势随时间t的变化情况如图乙所示，t0时，在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子，当t2T时，电子回到P点。电子运动过程中未与极板相碰，
5、不计重力，则下列说法正确的是()A.1212B.1213C.在02T时间内，当tT时电子的电势能最小D.在02T时间内，电子的动能增大了【答案】BD【解析】AB.电子在0T时间内向上加速运动，设加速度为a1，在T2T时间内先向上减速到零后向下加速回到原出发点，设加速度为a2，则解得由于、则1213选项A错误，B正确；C.依据电场力做正功最多，电势能最小，而0T内电子做匀加速运动，T2T之内先做匀减速直线运动，后反向匀加速直线运动，因2=31，t1时刻电子的动能而粒子在t2时刻的速度故电子在2T时的动能所以在2T时刻电势能最小，故C错误；D.电子在2T时刻回到P点，此时速度为(负号表示方向向下)
6、电子的动能为根据能量守恒定律，电势能的减小量等于动能的增加量，故D正确。故选BD。21. (2021上海普陀一模)如图，A、B两点固定有电荷量分别为+Q1和+Q2的点电荷，A、B连线上有C、D两点，且AC=CD=DB。试探电荷+q只在静电力作用下，从C点向右沿直线运动到D点，电势能先减小后增大，则()A.Q1一定大于Q2 B.C、D两点的场强方向可能相同C.+q的加速度大小先减小后增大 D.+q的动能和电势能的总和先减小后增大【答案】C【解析】A.试探电荷+q只在静电力作用下，从C点向右沿直线运动到D点，电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，电场线先向右后向左，可知在CD之间存在场强为零
7、的位置，但是不能确定与两电荷的距离关系，则不能确定两电荷带电量的关系，故A错误；B.由以上分析可知，C、D两点的场强方向相反，故B错误；C.因CD之间存在场强为零的位置，则试探电荷从C向D移动时，所受电场力先减小后增加，加速度先减小后增加，故C正确；D.因+q只有电场力做功，则它的动能和电势能的总和保持不变，故D错误。故选C。22(2021江苏常州一模)疫情期间，我国人民通过戴口罩来阻断疫情传播，体现了“人人为我、我为人人”的优良传统和守望相助的家国情怀。口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于()A尖端放电 B静电屏蔽C静电感
8、应和静电吸附 D静电感应和静电屏蔽【分析】由题意明确熔喷布为绝缘体，再结合常见的静电现象即可明确其基本原理。【解答】解：由题意可知，熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，所以当几微米的病毒靠近时，由于静电感应而带电，从而被熔喷布吸附，则可知，其原理为静电感应和静电吸附，故C正确，ABD错误。故选：C。【点评】本题考查对静电现象的认识，要知道尖端放电和静电屏蔽均与导体有关，而熔喷布为绝缘体，所以肯定与尖端放电和静电屏蔽无关。23. (2021广西柳州一模)避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。图示为避雷针上方有雷雨时避雷针MN附近的电场线分布示意图，电场线关于直线MN对称。虚线AB
9、CD为一重力不计的带电粒子在电场中仅在电场力作用下从A运动到D的轨迹，则()A. 该粒子带负电B. A点的电势比B点的电势高C. 该粒子在A点时的加速度比在B点时的加速度大D. 运动过程中粒子的电势能先增大后减小【答案】CD【解析】【详解】A根据带电粒子在电场中仅在电场力作用下从A运动到D的轨迹，可知带电粒子受电场力方向大体向上，与电场方向相同，可知该粒子带正电，故A错误；B沿电场线方向电势降低，由图可知A点的电势比B点的电势低，故B错误；C由图可知，A处电场线比B点电场线密，说明A处电场强度大，粒子在A点的电场力大，所以该粒子在A点时的加速度比在B点时的加速度大，故C正确；D根据带电粒子在电
10、场中仅在电场力作用下从A运动到D的轨迹，可知电场力先做负功，后做正功，所以运动过程中粒子的电势能先增大后减小，故D正确。故选CD。24(2021北京东城一模)如图所示的电场中，实线表示电场线，虚线表示等差等势面， A、B、C为电场中的三个点。下列正确的AA点电势比B点高BA点场强比B点小C负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大DB点和C点间的电势差是C点和A点间电势差的2倍【答案】C【解析】因为沿着电场线的方向电势是降低的，故A点电势比B点低，选项A错误；又因为电场线密的地方，电场强度大，故A点场强比B点大，选项B错误；因为A点的电势比B点低，而电势能Ep=q，对于负电荷来说，EpAEpB了，
11、故选项C正确；因为U=Ed，所以看出B点和C点间的电势差并不是C点和A点间电势差的2倍，选项D错误。计算题25. (2021云南曲靖一模)如图所示，电子由P点经加速电压U加速从静止开始沿直线PQ做直线运动，从Q点射出。若在Q的右侧加一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场B，电子能击中在与直线PQ成角方向、与Q点相距d的点M。若撤掉磁场在Q的右侧加一个垂直于PQ向上的匀强电场，电子仍能击中点M(不计电子重力)。求：(1)电子的比荷；(2)匀强电场E的大小。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)在电场中加速，根据动能定理有得在Q的右侧加磁场B，电子做圆周运动，半径为r，有几何关系得由洛伦兹力提供向
12、心力联立解得(2)若撤掉磁场换成向上的电场E，电子沿PQ方向匀速运动，有垂直于PQ方向匀加速运动有、联立解得26(2021北京海淀一模)类比是一种重要的科学思想方法。在物理学史上，法拉第通过类比不可压缩流体中的流速线提出用电场线来描述电场。(1)静电场的分布可以用电场线来形象描述，已知静电力常量为k。真空中有一电荷量为Q的正点电荷，其周围电场的电场线分布如图20所示。距离点电荷r处有一点P，请根据库仑定律和电场强度的定义，推导出P点场强大小E的表达式；如图21所示，若在A、B两点放置的是电荷量分别为和的点电荷，已知A、B间的距离为2a，C为A、B连线的中点，求C点的电场强度的大小的表达式，并根
13、据电场线的分布情况比较和的大小关系。(2)有一足够大的静止水域，在水面下足够深的地方放置一大小可以忽略的球形喷头，其向各方向均匀喷射水流。稳定后水在空间各处流动速度大小和方向是不同的，为了形象地描述空间中水的速度的分布，可引入水的“流速线”。水不可压缩，该情景下水的“流速线”的形状与图20中的电场线相似，箭头方向为速度方向，“流速线”分布的疏密反映水流速的大小。已知喷头单位时间喷出水的体积为，写出喷头单独存在时，距离喷头为r处水流速大小的表达式；如图22所示，水面下的A点有一大小可以忽略的球形喷头，当喷头单独存在时可以向空间各方向均匀喷水，单位时间喷出水的体积为；水面下的B点有一大小可以忽略的
14、球形吸收器，当吸收器单独存在时可以均匀吸收空间各方向的水，单位时间吸收水的体积为。同时开启喷头和吸收器，水的“流速线”的形状与图21中电场线相似。若A、B间的距离为2a，C为A、B连线的中点。喷头和吸收器对水的作用是独立的，空间水的流速和电场的场强一样都为矢量，遵循矢量叠加原理，类比图21中C处电场强度的计算方法，求图22中C点处水流速大小的表达式。图22【答案】(1)；q1q2；(2)；。【解析】(12分)(1)在距该正点电荷r处放置试探电荷+q，其所受电场力大小为 (1分)电场强度大小E的定义为 (1分)联立以上两式得 (1分)根据电场的叠加 C点的电场强度的大小EC的表达式为 (2分)如图所示，过C作A、B连线的中垂线，交某条电场线于D点，由图可知该点场强ED斜向上方，因此q1q2 (1分)CABEDED(2)当喷头单独存在时，喷头向空间各方向均匀喷水，设单位时间喷头喷出水的体积为Q，在距喷头r处水流速度大小为v，考察极短的一段时间则 (1分)因此，在距喷头r处的流速大小为 (1分) 喷头在C点引起的流速为 (1分)吸收器在C点引起的流速为 (1分)当喷头和吸收器都存在时，类似于电场的叠加，C点处的实际流速为 (2分)22