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1、专题16 电场的性质主要题型2016年2015年2014年2013年2012年场强与电势的关系全国卷丙T15全国卷T21全国卷T19场强的叠加全国卷T15全国卷T18电荷的运动与电场的性质全国卷乙T20全国卷甲T15全国卷T15全国卷T24全国卷T25一.场强和电势的关系（一）真题再现1.(2016全国丙卷)关于静电场的等势面，下列说法正确的是()A两个电势不同的等势面可能相交B电场线与等势面处处相互垂直C同一等势面上各点电场强度一定相等D将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功【答案】B【题型】选择题【难度】较易2.(2014新课标)关于静电场的电场强度和电势，下
2、列说法正确的是()A电场强度的方向处处与等电势面垂直B电场强度为零的地方，电势也为零C随着电场强度的大小逐渐减小，电势也逐渐降低D任一点的电场强度总是指向该点电势降落最快的方向【答案】AD【解析】电场中场强为零的位置是绝对的，而电势为零的位置是人为选取的；再者场强的大小表征着电势随空间的变化率，而与电势的大小无关，故B错误；由沿电场线方向电势降低，可知电势的升降取决于场强的方向而与场强的大小无关，故C错误 【题型】选择题【难度】较易3. (2014全国卷)如图所示，在正点电荷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，M30.M、N、P、F四点处的电势分别
3、用M、N、P、F表示，已知MN，PF，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将正拭探电荷从P点搬运到N点，电场力做负功DP大于M【答案】AD点电荷形成的电场中等势面是球面，故选项B错误；正试探电荷与Q同号，所以受斥力作用，故将其从P点搬运到N点时，电场力做正功，故选项C错误；由几何关系知点电荷Q距M的距离大，距P的距离小，所以MO)的固定点电荷.已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量) A. k B. k C. k D. k 【答案】B【解析】根据题述b点处的场强为零，可知a点处电荷量为q的固定点电荷在b点
4、产生的电场的场强与圆盘在b点产生的电场的场强大小相等方向相反，即圆盘在b点产生的电场的场强大小EQ=k。根据点电荷电场强度公式和电场叠加原理，d点处的电场E= k+ EQ=k，选项B正确。 【题型】选择题【难度】一般（二）试题猜想9直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图.M、N两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零静电力常量用k表示若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为()A.，沿y轴正向 B.，沿y轴负向C.，沿y轴正向 D.，沿y轴负向【答案】B【题型】选择题【难度】较难10.如图，两电荷量分别为Q(Q0)和Q
5、的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y轴O点上方取无穷远处的电势为零下列说法正确的是()Ab点电势为零，电场强度也为零B正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右C将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功D将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变化较大【答案】BC【解析】因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为平行于x轴指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，故b点的电势为零，但是电场强度不为零，A错误；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷
6、指向负电荷，方向平行于x轴向右，在中点O处电势为零，O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故B正确；O点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C正确；O点和b点的电势相等，所以先后从O、b点移到a点，电场力做功相等，电势能变化相同，D错误 【题型】多选题【难度】一般11(2013江苏物理) 下列选项中的各圆环大小相同，所带电荷量已在图中标出，且电荷均匀分布，各圆环间彼此绝缘。 坐标原点处电场强度最大的是【答案】B【题型】选择题【难度】较难12.在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的可看作质点的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小
7、球D位于三角形的中心，如图所示现让小球A、B、C都带电荷量为Q的正电荷，让小球D带电荷量为q的负电荷，若四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为()A. B. C3 D.【答案】D【解析】设等边三角形的边长为a，由几何知识可知，BDacos 30a，以B为研究对象，由平衡条件可知，cos 302，解得，D项正确【题型】选择题【难度】一般二.电荷的运动与电场的性质（一）真题再现13(2016全国卷)如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面(纸面)内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知()AQ点的电势比P点高B油滴在Q点的动能比它在P点的大C油滴在Q点的电势能
8、比它在P点的大D油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小【答案】AB【解析】由于油滴受到的电场力和重力都是恒力，所以合外力为恒力，加速度恒定不变，所以D选项错；由于油滴轨迹相对于过P的竖直线对称且合外力总是指向轨迹弯曲内侧，所以油滴所受合外力沿竖直向上的方向，因此电场力竖直向上，且qEmg，则电场方向竖直向下，所以Q点的电势比P点的高，A选项正确；当油滴从P点运动到Q点时，电场力做正功，电势能减小，C选项错误；当油滴从P点运动到Q点的过程中，合外力做正功，动能增加，所以Q点动能大于P点的动能，B选项正确。【题型】多选题【难度】一般14(2016全国卷)如图，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个
9、圆。带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则()Aaaabac，vavcvb Baaabac，vbvcvaCabacaa，vbvcva Dabacaa，vavcvb【答案】D【题型】选择题【难度】一般15.(2015全国卷)如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为M、N、P、Q.一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等则()A直线a位于某一等势面内，MQB直
10、线c位于某一等势面内，MNC若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D若电子由P点运动到Q点，电场力做负功【答案】B【解析】电子带负电荷，电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，有WMNWMP0，而WMNqUMN，WMPqUMP，q0，所以有UMNUMP0，即MNP，匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，有MQ，故A错误，B正确；电子由M点到Q点过程中，WMQq(MQ)0，电子由P点到Q点过程中，WPQq(PQ)0，故C、D错误 【题型】选择题【难度】一般16(2015新课标全国)如图，一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运
11、动轨迹上的两点已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30.不计重力求A、B两点间的电势差【答案】【题型】计算题【难度】一般17(2014新课标)如图，O、A、B为同一竖直平面内的三个点，OB沿竖直方向，BOA60，OBOA.将一质量为m的小球以一定的初动能自O点水平向右抛出，小球在运动过程中恰好通过A点使此小球带电，电荷量为q(q0)，同时加一匀强电场，场强方向与OAB所在平面平行.现从O点以同样的初动能沿某一方向抛出此带电小球，该小球通过了A点，到达A点时的动能是初动能的3倍；若该小球从O点以同样的初动能沿另一方向抛出，恰好通过
12、B点，且到达B点时的动能为初动能的6倍，重力加速度大小为g.求(1)无电场时，小球到达A点时的动能与初动能的比值；(2)电场强度的大小和方向【答案】(1)(2)，方向与竖直向下成30夹角 (2)加电场后，小球从O点到A点和B点，高度分别降低了和，设电势能分别减小EpA和EpB，由能量守恒及式得EpA3Ek0Ek0mgdEk0EpB6Ek0Ek0mgdEk0在匀强电场中，沿任一直线，电势的降落是均匀的设直线OB上的M点与A点等电势，M与O点的距离为x，如图，则有 解得xd.MA为等势线，电场必与其垂线OC方向平行设电场方向与竖直向下的方向的夹角为，由几何关系可得30即电场方向与竖直向下的方向的夹
13、角为30.设场强的大小为E，有qEdcos 30EpA 由式得E【题型】计算题【难度】困难（二）试题猜想18(2015四川理综)如图所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷)，b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零则小球a()A从N到Q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B从N到P的过程中，速率先增大后减小C从N到Q的过程中，电势能一直增加D从P到Q的过程中，动能减少量小于电势能增加量【答案】BC【解析】a从N点静止释放，过P点后到Q点速度为零，整个运动过程只有重力和库仑力做
14、功，库仑力方向与a速度方向夹角一直大于90，所以库仑力整个过程做负功.小球a从N到Q的过程中，库仑力增大，库仑力与重力的夹角减小，所以它们的合力一直增大，故A错误；带电小球a受力如图所示，在靠近N点的位置，合力与速度夹角小于90，在D点合力与速度夹角大于90，所以小球a从N到P的过程中，速率应先增大后减小，故B正确；从N到Q的过程中，库仑力一直做负功，所以电势能一直增加，故C正确；根据能量守恒可知，P到Q的过程中，动能的减少量等于重力势能和电势能的增加量之和，故D错误【题型】多选题【难度】一般19.如图所示，已知a、b、c、d为椭圆的四个顶点，Q处在椭圆的一个焦点上，一带负电的点电荷仅在库仑力
15、作用下绕固定的点电荷Q运动，则下列说法正确的是()A负电荷在a、c两点所受的电场力相同B负电荷在a点和c点的电势能相等C负电荷由b运动到d的过程中电势能增加，动能减少D负电荷由a经b运动到c的过程中，电势能先增加后减少【答案】BC【题型】多选题【难度】较难20(2015安徽)在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E(图中未画出),由A点斜射出一质量为m，带电量为q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l0为常数粒子所受重力忽略不计求：(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功；(2)粒子从A到C过程所经历的时间；(3)粒子经过C点时的速率【答案】(1)3qEl0(2)
16、3(3)【解析】(1)粒子从A到C过程中电场力对它做的功WqE(yAyC)3qEl0 (3)粒子由D到C过程中x轴方向：2l0vD2Ty轴方向：vCya2TvC由式解得：vC 【题型】计算题【难度】困难滚动训练1多用电表的使用(1)为了测量电阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：将K旋转到电阻挡“100”的位置.将插入“”、“”插孔的表笔短接，旋动部件_(选填“C”或“D”)，使指针对准电阻的“0”刻度线.将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如图甲所示.为使测量比较精确，应将选择开关旋到_(选填“1”、
17、“10”、“1 k”)的倍率挡位上，并重新调零，再进行测量.(2)多用电表电阻挡的内部电路如图乙虚线框中所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx 的关系式为_；(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测量一量程为3 V的电压表内阻.该同学将欧姆挡的选择开关拨至“1 k”的倍率挡，并将红、黑表笔短接调零后，应选用图3中_(选填“A”或“B”)方式连接.(4)在进行了正确的连接、测量后，欧姆表的读数如图4甲所示，读数为_ ，这时电压表的读数为如图乙所示.若该欧姆挡内阻为24 k，则可算出欧姆挡内部所用电池的电动势为_V(计算结果保留两位有效数字).【答案】（1）D 10（2）I（3）A（4）30 k 2.9（3）欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，所以选择图A正确；欧姆表的读数为：301 k30 k，电压表的读数为：1.60 V.（4）由题意知欧姆表的内阻为24 k，与电压表的内阻30 k串联，由欧姆定律可知：EI(Rr)(2.41043104) V2.9 V.【题型】实验题【难度】较难。 15