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1、第 1 页，共 16 页 2020 高考物理必考核心知识过关练习题精选 静电场 第一卷（选择题共 48 分）一、单选题（本大题共 9 小题，共 36 分）1.毛皮和橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，橡胶棒带负电，这是因为（）A.空气中的正电荷转移到了毛皮上 B.空气中的负电荷转移到了橡胶棒上 C.毛皮上的一些电子转移到了橡胶棒上 D.橡胶棒上的电子转移到了毛皮上 2.真空中两个电荷量分别为Q1、Q2的点电荷，已知它们之间的距离为r，静电力常量为k根据库仑定律，A电荷对B电荷的静电力大小为（）A.k B.k C.k D.k 3.下图各电场中,A，B两点电场强度相同的是()A.B.C.D.4.某电场的电场
2、线分布如图所示 实线，以下说法正确的是 A.c点场强大于b点场强 B.b和c处在同一等势面上 C.若将一试探电荷由a点移动到d点，电荷的电势能将增大 D.若某一点电荷只在电场力的作用下沿虚线由 a点运动到d点，可判断该电荷一定带负电 第 2 页，共 16 页 5.真空中有两个静止的点电荷，它们之间的作用力为F，若它们的带电量都增大为原来的3 倍，距离增大为原来的2 倍，它们之间的相互作用力变为（）A.16F B.F C.F D.6.在电场中A、B两点间的电势差为UAB=75V，B、C两点间的电势差为UBC=-200V，则A、B、C三点电势高低关系为（）A.ABC B.ACB C.CAB D.C
3、BA 7.如图所示，PQ为等量异种点电荷A、B连线的中垂线，C为中垂线上的一点，M、N分别为AC、BC的中点，若取无穷远处的电势为零，则下列判断正确的是（）A.M、N两点的电场强度相同 B.M、N两点的电势相等 C.若将一负试探电荷由M点移到C点，电场力做正功 D.若将一负试探电荷由无穷远处移到N点时，电势能一定增加 8.如图所示，先接通电键S使电容器充电，然后断开S，增大两极板间的距离时，电容器所带电量Q、电容C、两极板间电势差U的变化情况是（）A.Q变小，C不变，U不变 B.Q变小，C变小，U不变 C.Q不变，C变小，U变大 D.Q不变，C变小，U变小 9.三个 粒子在同一地点沿同一方向飞
4、入偏转电场，出现了如图所示的轨迹，由此可以判断下列不正确的是（）A.在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上 B.b和c同时飞离电场 C.进电场时c的速度最大，a的速度最小 D.动能的增加值c最小，a和b一样大 二、多选题（本大题共 3 小题，共 12.0分）第 3 页，共 16 页 10.如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法正确的是（）A.M带负电荷，N带正电荷 B.M在b点的动能小于它在a点的动能 C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能 D.N在从c点运动到d点的
5、过程中克服电场力做功 11.直线AB是某电场中的一条电场线。若有一电子以某一初速度，仅在电场力的作用下，沿AB由A运动到B，其速度图象如图所示，下列关于A、B两点的电场强度EA、EB和电势A、B的判断正确的是（）A.EAEB B.EAEB C.AB D.AB 12.如图所示，倾角为 30的光滑绝缘直角斜面ABC，D是斜边AB的中心，在C点固定一个带电荷量为+Q的点电荷一质量为m，电荷量为-q的小球从A点由静止释放，小球经过D点时的速度为v，到达B点时的速度为 0，则（）A.小球从A到D的过程中静电力做功为 B.小球从A到D的过程中电势能逐渐减小 C.小球从A到B的过程中电势能先减小后增加 D.
6、AB两点间的电势差 第二卷（共 52 分）三、实验题探究题（本大题共 3 小题，共 18 分）第 4 页，共 16 页 13.（1）如图所示，可以探究影响电荷间相互作用力的因素O是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3等位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小，这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度 显示出来若物体O的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示，物体与小球间距离用d表示，物体和小球之间的作用力大小用F表示则以下对该实验现象的判断正确的是_ A保持Q、q不变，增大d，则 变大，说明F与d有关 B保持Q、q不变，减小d，则 变大，说明F
7、与d有关 C保持Q、d不变，减小q，则 变小，说明F与q有关 D保持q、d不变，减小Q，则 变大，说明F与Q成反比（2）上述完成该实验的方法是_ A假设法 B微元法 C控制变量法 14.如图，一对对置的枕形导体A和B分别安放在两根绝缘支柱上，A、B彼此接触，操作如下：第一步：将带正电荷的物体C移近导体A，然后保持不动，_(选填“A”或“B”)端出现正感应电荷，另一端出现负感应电荷 第二步：取一根导线，连接A的左端和B的右端，导线中_(选填“有”或“无”)瞬间电流，撤走导线 第三步：把A、B分开，再将物体C移去，再取一根导线，连接A的右端和B的左端，导线中_(选填“有”或“无”)瞬间电流 15.
8、在如图实验装置中，充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接，B极板接地 第 5 页，共 16 页（1）若极板B稍向上移动一点，则将观察到静电计指针偏角_（填“变大”或“变小”），此实验说明平行板电容器的电容随 _ 而增大；（2）若极板B稍向左移动一点，则将观察到静电计指针偏角_（填“变大”或“变小”），此实验说明平行板电容器的电容随 _ 而增大 四、计算题（本大题共 4 小题，共 34 分）16.电场中某区域的电场线如图所示，A、B是电场中的两点，一个电荷量q=+2.010-8C的点电荷在A点所受电场力FA=3.010-4N，在仅受电场力的作用下，将该点电荷从A点移到B点，电场力做功W=
9、6.010-7J，求：（1）A点电场强度的大小EA；（2）A、B两点间的电势差UAB 17.如图所示，在足够大的空间内存在着水平向左的匀强电场，电场强度的大小为E=3.0104N/C有一个质量m=4.010-3kg的带电小球，用绝缘轻细线悬挂起来，静止时细线偏离竖直方向的夹角=37（sin37=0.60，cos37=0.80，取g=10m/s2，不计空气阻力的作用）求：（1）判断带电小球电性并求小球所带的电荷量；（2）如果将细线轻轻剪断，求细线剪断后，小球运动的加速度大小 18.ABC表示竖直放在电场强度为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的BC部分是第 6 页，共 16
10、 页 半径为R的 圆环，轨道的水平部分与半圆环相切A为水平轨道上的一点，而且AB=R=0.2m，把一质量m=0.1kg，带电量为q=+10-4C的小球，放在A点由静止释放后，求：（g=10m/s2）（1）小球到达C点的速度大小（2）小球在C点时，轨道受到的压力大小 19.如图所示，水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的圆弧形光滑绝缘轨道BCD平滑连接，圆弧的半径轨道所在空间存在水平向右的匀强电场电场强度现有一质量的带电小球 可视为质点 放在水平轨道上与B端距离的位置，由于受到电场力的作用，带电体由静止开始运动已知带电体所带的电荷量C，取，试问：带电小球能否到达圆弧最高点D？带电小球运动到
11、何处时对轨道的压力最大？最大值为多少？答案和解析 1.【答案】C【解析】解：橡胶棒与毛皮摩擦，橡胶棒中的原子得电子能力比毛皮的强，所以胶棒把毛皮中的原子周围电子吸引过来，就带上了负电 故选：C 摩擦起电的实质是电子发生了转移 第 7 页，共 16 页 本题考查了摩擦起电的实质和常见物体相互后的带电情况 注意用丝绸摩擦玻璃棒后，玻璃棒带正电；用毛皮摩擦橡胶棒后，橡胶棒带负电 2.【答案】B【解析】解：由库仑定律可得电荷之间的库仑力为：F=，故 B 正确，ACD错误。故选：B。由库仑定律的公式直接计算即可 本题要掌握库仑定律的公式，理解公式中各个量的物理含义，难度不大，属于基础题 3.【答案】C【
12、解析】电场强度是矢量，只有大小方向都相同，才可说两点的电场强度相同。电场线的疏密反映了电场的强弱，电场线越密，电场强度越大。本题考查的是对电场强度，电场线的概念的理解。【解答】电场强度是矢量，只有大小方向都相同，才可说两点的电场强度相同。电场线的疏密反映了电场的强弱，电场线越密，电场强度越大。AB 选项中电场强度大小相同，但是方向不同，故AB 错误；C 选项中是匀强电场，电场强度的大小和方向处处相同，即电场强度相同，故C正确；D 选项中电场强度的方向相同，电场线的疏密程度不同，电场强度的大小不同，故两点的电场强度不同，故 D 错误。故选 C。4.【答案】A【解析】解：A、电场线的疏密表示场强的
13、强弱，由图知 c 点场强大于 b 点场强，故 A 正确；B、沿电场线方向电势逐渐降低，故 b 的电势大于 c 的，故 B 错误；C、若将一试探电荷+q 由 a 点移动到 d 点，电场力做正功，电荷的电势能将减小，故 C 错误；D、由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力大致斜向左上方，与电场强度方向相同，故粒子带正电，故 D 错误；第 8 页，共 16 页 故选：A。解这类题是思路：电场线的疏密表示场强的强弱，沿电场线方向电势逐渐降低，根据带电粒子运动轨迹判定电场力方向，然后根据电性判断电场线方向，根据电场力做功判断电势能的变化 解决这类带电粒子在电场中运动问题的关键是根据轨迹判断出电场
14、力方向，利用电场中有关规律求解 比较电势能的大小有两种方法：一可以从电场力做功角度比较，二从电势能公式角度判断，先比较电势，再比较电势能 5.【答案】B【解析】本题比较简单，直接根据库仑力公式得出两次作用力的表达式，则可求得带电量和距离变化后的相互作用力，从而解出正确结果。本题考查库仑定律的直接应用，对于库仑定律公式要注意公式的适用条件以及公式中各个物理量的含义。【解答】由库仑定律可得：变化前：F=变化后：F=F，故 B 正确，ACD错误。故选：B。6.【答案】C【解析】解：由题意，UAB=A-B=75V，则得：AB；UBC=B-C=-200V，则得：BC；又 UAC=UAB+UBC=（75-
15、200）V=-125V，则得：AC；故有：CAB；故 ABD错误，C 正确。故选：C。本题根据电势差与电势的关系：UAB=A-B，UBC=B-C，UAC=UAB+UBC，即可判断三点电势的高低关系 本题只要掌握 UAB=A-B，UAC=UAB+UBC，通过列式分析电势的关系也可以作出电场线，根据三点在电场线的位置做定性分析进行判断 7.【答案】C【解析】根据电场线的分布确定电场强度的大小和方向，根据沿电场线方向电势第 9 页，共 16 页 逐渐降低，判断电势的高低根据电场力做功判断电势能的变化 解决本题的关键知道等量异种电荷周围电场线的分布，知道电场力做功与电势能的变化关系【解答】A、根据等量
16、异种电荷周围的电场线分布知，M、N 两点的场强大小相等，方向不同，故 A 错误。B、沿着电场线方向电势逐渐降低，可知M、N 两点电势不等。故 B 错误。C、负电荷由 M 点移到 C 处，电势增加，电势能减小，故电场力做正功，故C 正确 D、等量异种电荷连线的中垂线是等势线，将负电荷从无穷远处移到N 点处，电场力做正功，电势能一定减小，故D 错误。故选：C。8.【答案】C【解析】电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据 C=，判断电容的变化，根据 U=判断电势差的变化。解决电容器的动态分析问题关键抓住不变量，若电容器与电源断开，电量保持不变；若电容器始终与电源相连，电容器两端间的
17、电势差保持不变。【解答】解：电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据C=，知电容 C 变小，根据 U=知两极板间的电势差 U 变大，故 ABD错误，C 正确。故选 C。9.【答案】B【解析】三个粒子都做类平抛运动，在垂直电场方向上做匀速直线运动，在沿电场方向上做初速度为 0 的匀加速直线运动 粒子的质量和电量相同，加速度相同，比较沿电场方向上的位移，可比较出运动时间，再根据垂直电场方向的位移可知初速度的大小，通过动能定理比较动能的变化量。解决本题的关键将类平抛运动分解为垂直电场方向和沿电场方向，在垂直电场方向上做匀速直线运动，在沿电场方向上做初速度为0 的匀加速直线运动。第 1
18、0 页，共 16 页【解答】A.三个粒子的质量和电量都相同，则知加速度相同。a、b 两粒子在竖直方向上的位移相等，根据 y=at2，可知运动时间相等。故 A 正确；B.b、c 竖直方向上的位移不等，ycyb，根据 y=at2，可知 tctb，故 B 错误；C.在垂直于电场方向即水平方向，三个粒子做匀速直线运动，则有：v=，因xc=xb，tctb，则 vcvb，根据 ta=tb，xbxa，则 vbva，所以有：vcvbva，故C 正确；D.根据动能定理知，a、b 两电荷，电场力做功一样多，所以动能增加量相等。c电荷电场力做功最少，动能增加量最小。故 D 正确。本题选错误的，故选 B。10.【答案
19、】ABC【解析】解：A、由粒子运动轨迹可知，M 受到的是吸引力，N 受到的是排斥力，可知 M 带负电荷，N 带正电荷，故 A 正确。B、M 从 a 到 b 点，库仑力做负功，根据动能定理知，动能减小，则 b 点的动能小于在 a 点的动能，故 B 正确。C、d 点和 e 点在同一等势面上，电势相等，则 N 在 d 点的电势能等于在 e 点的电势能，故 C 正确。D、N 从 c 到 d，库仑斥力做正功，故 D 错误。故选：ABC。根据轨迹的弯曲，确定粒子所受的力是吸引力还是排斥力，从而确定粒子的电性；根据动能定理，结合库仑力做功情况判断动能的变化，根据电场力做功判断电势能的变化 本题关键是根据曲线
20、运动的条件判断出静电力的方向，掌握判断动能和电势能变化的方向，一般的解题思路是根据动能定理判断动能的变化，根据电场力做功判断电势能的变化 11.【答案】AC【解析】解：A、B、由图可知，电子在 A 点加速度较大，则可知 A 点所受电场力较大，由 F=Eq可知，A 点的场强要大于 B 点场强，故 A 正确，B 错误；第 11 页，共 16 页 C、D、电子从 A 到 B 的过程中，速度减小，动能减小，则可知电场力做负功，故电势能增加，故AB，电子带负电，由=可知，A 点的电势要大于 B 点电势，AB，故 C 正确，D 错误；故选：AC。根据速度图象得出电子的加速度越来越小，根据牛顿第二定律说明电
21、场力越来越小，再根据电场强度的定义求解。沿着电场线方向电势降低。本题根据图象考查对电场的认识，要求学生能从图象中找出加速度的大小及速度的变化，再应用动能定理及牛顿第二定律进行分析判断；同时还需注意，电势能是由电荷及电场共同决定的，故不能忽视了电荷的极性。12.【答案】CD【解析】本题考查动能定理的应用，电场力做功的特点及电场力做功与电势能变化之间的关系。涉及能量变化的题目一般都要优先考虑动能定理的应用，并要求学生能明确几种特殊力做功的特点及对应的功能关系 小球从 A 到 D，由几何关系可判断 A、D 两点在同一等势面上，电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增加，同时根据动能定理可得重力做功与
22、动能变化之间的关系；小球从 A 点滑到斜边底端 B 点的过程，动能变化量为零，根据动能定理可得电场力做功与重力做功之间的关系而 D 为 A、B 的中点，根据重力做功的特点可得两次重力做功之间的关系。【解答】A.斜面的倾角为=30，斜面上 AD=DB，由几何关系可知，AC=AD=CD，即 A 到 C的距离与 D 到 C 的距离是相等的，所以 D 与 A 的电势相等，则由 W=qU，知 A 到 D的过程中电场力做的功等于0 故 A 错误；B.由于即 A 到 C 的距离与 D 到 C 的距离是相等的，由几何关系可知，沿AD 的方向上的各点到 C 的距离先减小后增大，距离减小的过程中电场力对负电荷做正
23、功，距离增大的过程中电场力对负电荷做负功，所以从 A 至 D 的过程中负电荷的电势能先减小后增大，故B 错误；C.结合 B 的分析，同理可知，小球从 A 到 B 的过程中电势能先减小后增加。故 C正确；D.设 AB 的长度为 2L，则 AD=DB=L，在小球从 A 到 D 的过程中，由动能定理有：第 12 页，共 16 页 在小球从 A 到 B 的过程中有：mg2L+（-q）UAB=0-0 所以：故 D 正确。故选：CD。13.【答案】BC C【解析】解：（1）A、保持 Q、q 不变，根据库仑定律公式 F=，增大 d，库仑力变小，则 变小，减小 d，库仑力变大，则 变大说明 F 与 d 有关故
24、 A错误，B 正确 C、保持 Q、d 不变，减小 q，则库仑力变小，变小，知 F 与 q 有关故C 正确 D、保持 q、d 不变，减小 Q，则库仑力变小，变小，故 D 错误 故选：BC（2）本实验涉及的物理量比较多，应该用控制变量法研究，故 C 正确，AB 错误 故选：C 故答案为：（1）BC；（2）C 根据库仑定律公式 F=判断物体与小球之间的作用力 F 与什么因素有关丝线偏离竖直方向的角度 越大，则作用力越大 解决本题的关键掌握库仑定律的公式 F=，知道库仑力大小与两电荷量的乘积成正比，与距离的二次方成反比 14.【答案】B；无；有。【解析】当导体 A、B 放在带正电的附近时，出现感应起电
25、现象，电荷周围有电场存在，从而导体 A、B 处于电场中，在电场力的作用下，使导体中的自由电子重新分布，而处于静电平衡的导体，电荷只分布在外表面，内部电场强度为零，且是等势体。本题考查物体静电感应起电的实质，及静电平衡状态时，带电体的电荷只分布在外表面，内部电场强度为零，且导体的电势处处相等。【解答】感应带电，这是使物体带电的一种方法，根据异种电荷互相吸引的原理第 13 页，共 16 页 可知，靠近的一端会带异种电荷金属导体处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体 B 右端要感应出正电荷；取一根导线，连接 A 的左端和 B 的右端，由于此时的导体是等势体，AB 两端的电势相等，导线中不会产生瞬
26、间电流；把 A、B 分开，再将物体 C 移去，此时 A 带负电，B 带正电，再取一根导线，连接 A 的左端和 B 的右端，导线中有瞬间电流产生。故答案为：B；无；有。15.【答案】（1）变大；极板正对面积增大（2）变大；板间距离减小【解析】解：（1）若极板 B 稍向上移动一点，极板正对面积减小，根据电容的决定式可知，电容 C 变小电容器的电量 Q 不变，由电容的定义式得到，板间电压U 变大此实验说明平行板电容器的电容随极板正对面积增大而增大；（2）若极板 B 稍向左移动一点，板间距离增大，根据电容的决定式可知，电容 C 变小电容器的电量 Q 不变，由电容的定义式得到，板间电压 U变大此实验说明
27、平行板电容器的电容随极板减小而增大 故答案为：（1）变大；极板正对面积增大 （2）变大；板间距离减小 （1）若极板 B 稍向上移动一点，极板正对面积减小，根据电容的决定式，分析电容的变化电容器的电量不变，由电容的定义式分析板间电压的变化，再判断静电计指针偏角的变化 （2）若极板 B 稍向左移动一点，再用同样的思路进行分析 本题是电容器动态变化分析的问题，根据电容的决定式和电容的定义式综合分析，是常用思路 16.【答案】解：（1）由，解得EA=1.5104N/c（2）由，解得UAB=30V 第 14 页，共 16 页 答：（1）A点电场强度的大小EA1.5104N/C（2）A、B两点间的电势差U
28、AB为 30v。【解析】本题考查物理基本公式的应用能力。对于公式 U=应用时，一般各量要代入符号计算，而 E=，一般不代入符号计算。（1）根据电场强度的定义式 E=，求解 A 点电场强度的大小。（2）根据公式 UAB=求解 A、B 两点间的电势差 U。17.【答案】解：（1）根据平衡条件可知，小球带正电，且有：qE=mgtan 所以：，代入数值有：得：q=1.010-6C（2）细线剪断后，小球的合外力为：根据牛顿第二定律得：代入数据解得：答：（1）判断带电小球电性并求小球所带的电荷量；（2）如果将细线轻轻剪断，求细线剪断后，小球运动的加速度大小为 12.5 【解析】（1）小球处于静止状态，分析
29、受力，根据共点力的平衡求小球的电量 （2）将细线突然剪断小球将沿细线方向做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律列式求解加速度；本题是带电体在电场中平衡问题，分析受力情况是解题的关键，并能根据受力情况判断此后小球的运动情况 18.【答案】解：（1）设小球在C点的速度大小是vC，则对于小球由AC的过程中，由动能定理得：qE2R-mgR=mvC2-0 解得：vC=2m/s （2）小球在C点时受力分析如图，第 15 页，共 16 页 由牛顿第二定律得：NC-qE=m 解得：NC=3N 由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力：NC=NC=3N，方向：水平向右；答：（1）小球到达C点时的速度为 2m/s；（3）
30、小球达到C点时对轨道的压力大小为 3N，方向：水平向右【解析】（1）应用动能定理研究小球由 A C 的过程，求出小球在 C 点的速度大小，（2）对小球在 C 点进行受力分析，找出沿径向提供向心力的外力，应用牛顿第二定律解决 在本题中物体不仅受重力的作用，还有电场力，在解题的过程中，一定要分析清楚物体的受力和运动过程，根据动能定理和牛顿第二定律灵活列式求解 19.【答案】解：（1）假设小球能到达D点，且速度为vD 从A到D过程，由动能定理得：qES-mg2R=可得小球此时D点所需要的向心力为：Fn=m=N=0.8N 而重力G=mg=0.0610N=0.6N 则FnG，故带电小球能到达圆弧最高点D
31、（2）小球在电场中受到的电场力和重力的合力大小为F=1N 方向与竖直方向的夹角为：tan=，=53 当F方向通过圆心O向外时，速度达到最大，设此位置为P 小球从A到到P的过程，由动能定理得：qE（S+Rsin）-mg（R-Rcos）=在P点，由牛顿第二定律得：N-F=m 第 16 页，共 16 页 解得：N=5N 答：（1）带电小球能到达圆弧最高点D（2）带电小球运动到与竖直方向夹角为 53时对轨道的压力最大，最大值为 5N 【解析】（1）带电小球能否到达圆弧最高点 D，与小球到 D 点的速度有关，当小球到 D 点时所需要的向心力，若大于重力，小球就能到达 D 点若小球能到达D 点，对从 A 运动 B 的过程，运用动能定理求出小球到达 D 点的速度，得到小球到 D 点时所需要的向心力，与重力作比较，判断小球能否到达圆弧最高点 D （2）当小球所受的合力方向通过圆心 O 向外时，速度达到最大，对轨道的压力最大先根据动能定理求出最大速度，再由牛顿第二定律求出轨道对小球最大的支持力，即可得到最大压力 本题关键要把握两个临界条件：小球刚好到达 D 点时，轨道对小球的作用力为零；小球在圆轨道上运动过程中，类似于竖直平面的单摆运动，P 点相当于平衡位置，可以类似分析