2021年新高考物理模拟题分项汇编(第五期)专题08电场(解析版)
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1、 1 / 25 专题专题 08 电场电场 1 (2021 北京东城区高三一模)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】A因为沿电场线方向电势逐渐降低,由图式可知,电势从 B 点到 A 点逐渐降低,所以 A 点电势 比 B 点低,故 A 错误;B因为电场线越紧密的地方电场强度越大,由于 A 点电场线比 B 点紧密,所以 A 点场强比 B 点大,故
2、 B 错误;C由图示可知,负电荷在 B 点的运动到 A 点的过程中,电场力做负功,电 势能增加,所以负电荷在 A 点的电势能比在 B 点的电势能大,故 C 正确;D因为虚线表示等差等势面, 所以 B 点和 C 点间的电势差和 C 点和 A 点间电势差相等,故 D 错误。故选 C。 2 (2021 广东深圳市高三一模)由已知现象,经过逻辑推理和数学工具验证,再进行合理延伸,是研究物 理问题的一种科学思维方法。下列选项中属于这种方法的是( ) A 牛顿的人造卫星发射设想 2 / 25 B 测静电力常量 C 探究二力合成的规律 D 研究影响向心力大小的因素 【答案】A 【解析】A牛顿的人造卫星发射设
3、想属于经过逻辑推理和数学工具验证,再进行合理延伸,A 正确;B库 伦通过库仑扭秤实验得出了库仑定律,此实验应用了放大方法,但是由于当时电量的单位(库仑)并没有 得到定义,他并没有能够测出静电力常量的数值。静电力常量的数值是在电量的单位得到定义之后,后人 通过库仑定律计算得出的,B 错误;C探究二力合成的规律利用等效替代的方法,C 错误;D研究影响 向心力大小的因素使用控制变量法,D 错误。故选 A。 3 (2021 广东高三模拟)如图所示为某电场中的一根电场线,电场线上有 A、B、C 三点且 AB=BC,一电 子从 A 点出发经 B 点运动到 C 点。下列说法正确的是( ) A该电场是匀强电场
4、 B在 A、B、C 三点中,A 点的电势最高 C在 A、B、C 三点中,A 点的电场强度最大 D在 A、B、C 三点中,电子在 A 点的电势能最大 【答案】B 3 / 25 【解析】A只有一条电场线不能确定是否为匀强电场,A 错误;B沿电场线的方向,电势降低,A 点的 电势最高,C 点的电势最低,B 正确;C电场线的疏密表示电场的强弱,一条电场线无法比较疏密,所以 无法比较强弱,C 错误;D电子带负电,受力与电场方向相反,沿电场线方向,电场力对电子做负功,电 势能增大,故电子在 A 点的电势能最小,D 错误。故选 B。 4 (2021 山东高三模拟)如图所示,正方体 ABCD-ABCD的 B、
5、D 两点分别放置两个电荷量均为 Q 的正、 负点电荷,关于两点电荷形成的电场,下列说法正确的是( ) AA、A两点的电场强度相同 BA、C两点的电场强度相同 C同一负电荷在 A、B 两点具有相同的电势能 D将正电荷由 B 点移到 C点,克服电场力做功,电势能增加 【答案】B 【解析】AA、A两点位于 BD 同侧,它们所在的两条电场线两端交汇,由几何关系可知 A、A两点电场 强度方向不同,故 A 选项错误;B等量异种电荷的电场线分布如图 A、C两点关于B D对称,因此可知电场强度大小相等,方向相同,B 选项正确;CACCA 平面的电势 为零,A 点电势为零,B 点电势大于零,因此同一负电荷在 A
6、、B 两点具有不相同的电势能,故 C 选项错 误;DB 点电势大于零,由 p Eq 可知将正电荷由 B 点移到 C点,电势能降低,故 D 选项错误。故选 B。 5 (2021 北京丰台区高三一模)元电荷 e 的数值最早是由物理学家密立根测得的。实验装置如图所示:两 块金属板水平放置,间距为 d,电压为 U,质量为 m 的油滴悬浮在两板间保持静止。已知重力加速度 g,两 板间电场可视为匀强电场。下列说法正确的是( ) 4 / 25 A悬浮油滴带正电 B悬浮油滴的电荷量为 mgd U C悬浮油滴的比荷为 g U D油滴的电荷量不-定是电子电荷量的整数倍 【答案】B 【解析】A由于液滴静止,故它受平
7、衡力的作用,电场力的方向向上,而上极板带正电,故悬浮油滴带负 电,选项 A 错误;B因为 F电=mg,即 U d q=mg,故悬浮油滴的电荷量为 mgd U ,选项 B 正确;C悬浮油 滴的比荷为 qgd mU ,选项 C 错误;D由于电子的电荷量是元电荷,故油滴的电荷量-定是电子电荷量的 整数倍,选项 D 错误。故选 B。 6 (2021 北京海淀区高三一模)如图所示, A、B 为两个等量正点电荷连线上的两点 (其中 B 为连线中点) , C 为连线中垂线上的一点。今将一带负电的试探电荷自 A 沿直线移到 B 再沿直线移到 C。下列说法中正确 的是( ) AB 点的场强比 C 点的场强大 B
8、A 点的电势比 C 点的电势高 C从 A 点移到 B 点的过程中,电场力对该试探电荷做正功 D从 B 点移到 C 点的过程中,该试探电荷的电势能保持不变 【答案】B 【解析】A两个等量同种电荷,它们在点 B 处产生的电场强度大小相等,方向相反,互相抵消,则中点 B 5 / 25 的场强为零,B 点的场强比 C 点的场强小,选项 A 错误;BCD负电荷从 A 到 B 电场力做负功,电势能增 加;负电荷从 B 到 C,电场力也做负功,电势能增加;则负电荷在 A 点的电势能小于在 C 点的电势能,则 A 点的电势比 C 点的电势高,选项 B 正确,CD 错误。故选 B。 7 (2021 北京西城区高
9、三一模)真空中静止的点电荷的电场线分布如图所示,A、B 为同一条电场线上的两 点。已知 A 点的场强为 EA,B 点的场强为 EB,A、B 两点之间距离为 d,电荷量为+q 的试探电荷在 A 点的 电势能为 EpA,在 B 点的电势能为 EpB。有关 A、B 两点的说法正确的是( ) A该试探电荷在 A 点受静电力较小 B该试探电荷在 B 点具有的电势能较大 CA、B 两点间的电势差等于() 2 AB EE d DA、B 两点间的电势差等于 ppAB EE q 【答案】D 【解析】A由点电荷场强公式 2 Q Ek r 可知,该试探电荷在 A 点的电场强度大,所以在 A 点受的静电力 较大,故
10、A 错误;B沿电场线电势降低可知 AB ,则该试探电荷在 B 点具有的电势能较小,故 B 错 误;CDA 与 B 两点间的电势差为 AB AB W U q ,从 A 到 B 电场力做的功等于电势能的变化,则有 ppABAB WEE 得 ppAB AB EE U q ,由于电场为非均强电场,则 AB 间的平均强度不等于 2 AB EE ,故 C 错误,D 正确。故选 D。 8 (2021 浙江高三模拟)一种电场的某条电场线与x轴重合,其场强大小E与坐标x的关系如图所示,下 列说法正确的是( ) 6 / 25 A此电场是匀强电场 B由图像可以直接看出场强大小随x均匀减小 C图像的斜率表示电场的电势
11、 D 1 x与 2 x之间的电势差等于阴影部分的面积 【答案】D 【解析】AB由题图可以看出Ex关系图像是正比例函数图像,场强E随x均匀增大,此电场并非匀强 电场, AB 错误; CUEd虽然是匀强电场的表达式, 但可推导非匀强电场的U、E、x之间的关系,Ex 图线与x轴所围成的面积表示电势差U,图像的斜率不能表示电场的电势,C 错误;D梯形ABKJ的面 积表示 1 x与 2 x之间的电势差,由几何关系有OBCBOK,OADAOJ,则梯形ABKJ的面积 等于梯形ABCD的面积,即阴影部分的面积,所以 1 x与 2 x之间的电势差等于阴影部分的面积,D 正确。 故选 D。 9 (2021 广东高
12、三模拟)如图所示,图中以点电荷 Q 为圆心的虚线同心圆是该点电荷电场中球形等势面的 横截面图。一个带正电的粒子经过该电场,它的运动轨迹如图中实线所示,M 和 N 是轨迹上的两点。不计 带电粒子受到的重力,由此可以判断( ) A此粒子在 M 点的加速度大于在 N 点的加速度 B此粒子在 M 点的电势能大于在 N 点的电势能 C此粒子在 M 点的动能大于在 N 点的动能 D电场中 M 点的电势高于 N 点的电势 【答案】C 7 / 25 【解析】A粒子运动轨迹为曲线,根据合力指向曲线内侧可判断场源电荷为正电荷,离场源电荷越近粒子 受到电场力越大,加速度越大,所以粒子在 M 点的加速度小于在 N 点
13、的加速度,A 错误;BC粒子从 N 到 M 电场力做正功,动能增大,M 点的动能大于在 N 点的动能,电势能减少,即在 M 点的电势能小于在 N 点的电势能,B 错误,C 正确;D场源电荷为正电荷,电场线从正电荷指向无穷远,沿电场线电势逐渐降 低,即 N 点电势高于 M 点电势,D 错误。故选 C。 10 (2021 湖南娄底市高三零模)如图所示,带电量分别为2Q、Q的点电荷固定在同一水平线上,粗 细均匀的光滑绝缘细杆竖直放置与两电荷的连线乘直平分线重合。O 为两电荷连线中点,一个带正电的小 球套在细杆上可以白由滑动。在 A 点由静止释放小球,小球能向下运动且通过 O 点。则小球从 A 点运动
14、到 O 点过程中( ) A加速度一定不断增大 B速度一定不断增大 C电势能一定不断增大 D机械能一定不断增大 【答案】C 【解析】A将-2Q 的点电荷分成两个电荷量均为-Q 的点电荷,其中一个+Q 点电荷与-Q 点电荷组成等量的 异种电荷。它们在AB上的电场线垂直于AB水平向右,另一个+Q 点电荷在AB上的电场强度沿AB方向 的分量,导致带电小球受到向上的电场力,在靠近+2Q 的过程中,加速度不一定在不断增大,A 错误; B如果沿AB向上的最大电场力大于小球的重力,小球将做减速运动,B 错误:C小球向下运动的过程 中。电场力做负功。因此电势能一定不断增大,C 正确:D由于电场力做负功。根据功能
15、关系可知、小球 的机械能一定减小,D 错误。故选 C。 11 (2021 辽宁大连市高三一模)如图所示,空间中存在着由一固定的点电荷(图中未画出)产生的电场。 另一同种点电荷 q 仅在电场力作用下沿曲线 MN 运动,q 在 M 点的速度小于到达 N 点时的速度。图中两虚 线与运动轨迹相切,则( ) 8 / 25 A点电荷 Q 有可能位于图中的区域内 Bq 在 M 点的加速度比在 N 点的加速度小 Cq 在 M 点的电势能比在 N 点的电势能大 DQ 的电场中 M 点的电势一定比 N 点的高 【答案】C 【解析】A根据同种电荷相互排斥,若点电荷 Q 位于图中的区域内,则两电荷应是吸引关系,应是异
16、 种电荷,所以 A 错误;C由于 q 在 M 点的速度小于到达 N 点时的速度,根据动能定理可知,q 从 M 到 N 过程电场力做正功,则电势能减小,所以 q 在 M 点的电势能比在 N 点的电势能大,则 C 正确;B由于电 场力做正功,则 N 点到点电荷 Q 的距离较大,根据场强公式 2 Q Ek r ,可知,在 N 点的场强较小,所以 q 在 M 点的加速度比在 N 点的加速度大,则 B 错误;D由于两点电荷的电性不确定,所以电势能大的位置 电势无法确定大小关系,则 D 错误;故选 C。 12 (2021 辽宁朝阳市高三一模)如图所示,场源电荷 Q 固定在坐标原点 O,试探电荷 q 仅在电
17、场力作用 下, 由 A 点运动到 C 点,BOCOAO, 运动轨迹在xOy平面上。 x 轴上存在三点 D、 E、 F, 且D E E F。 下列说法正确的是( ) A试探电荷与场源电荷为异种电荷 B试探电荷在 A、B、C 三点的加速度大小满足 ABC aaa C若试探电荷为正电荷,则 DEF D无论试探电荷电性如何,D、E 和 E、F 间的电势差都相等 【答案】C 9 / 25 【解析】A由试探电荷轨迹判断,试探电荷与场源电荷应该为同种电荷,故 A 错误;B点电荷形成的电 场,试探电荷仅受电场力,电场力提供加速度 2 kQq Fma r ,则可知距离场源电荷越近,加速度越大。 正确排序应为 A
18、CB aaa,故 B 错误;C若试探电荷为正电荷则场源电荷也为正电荷,可知离正电荷越 近,电势越大,故 C 正确;D试探电荷无论如何都不会影响场源电荷附近的电场,但点电荷附近电场为非 匀强电场,根据UEd,在相同距离下,平均电场强度大的地方,电势差的大小更大,故 D 错误。故选 C。 13 (2021 浙江衢州市高三二模)一条长为 L 的绝缘细线上端固定在 O 点,下端系一个质量为 m 带电量为 +q 的小球,将它置于水平向右的匀强电场中,小球静止时细线与竖直线的夹角成 =37 。已知重力加速度 为 g,下列正确的是( ) A剪断细线,小球将做曲线运动 B突然撤去电场的瞬间,绳子拉力变为 3
19、5 mg C如果改变电场强度大小和方向,使小球仍在原位置平衡,电场强度最小为 4 5 mg q D在 A 点给小球一个垂直于细线方向,大小至少为 5 2 gL的速度,才能使小球能在竖直平面内做完整的 圆周运动 【答案】D 【解析】A剪断细线,小球从静止释放,在恒定的重力及电场力作用下做匀加速直线运动,A 错误; B突然撤去电场的瞬间,小球开始做圆周运动,由于初速度为零,沿绳方向满足 4 cos37 5 Tmgmg , B 错误;C如图所示 10 / 25 当电场力 qE 与拉力 T 垂直时,电场力最小,场强最小,由平衡条件可得sin37 qE mg ,解得电场强度最小 值为 3 5 mg E
20、q ,C 错误;D如图所示 A 为等效最低点,B 为等效最高点,要使小球在竖直平面内做完整 的圆周运动,只要能过 B 点即可,可得等效重力为 5 cos374 mgmg F ,在 B 点满足 2 B v Fm L ,从 A 到 B 由动能定理可得 22 11 2 22 BA FLmvmv,联立解得在 A 点的最小速度为 5 2 A vgL,D 正确。故选 D。 14 (2021 浙江温州市高三二模)完全相同的平行金属板 A、B 带等量异种电荷,两板正中心记为 O 点, 以 O 点为坐标原点建立 x 轴,规定由 A 板垂直指向 B 板的方向为场强的正方向,得出了 x 轴上的场强 E 随 坐标 x
21、 变化的图像,如图所示。根据图像判断下列说法哪个是正确的( ) A沿 x 轴正方向电势降低 BA、B 两板的电势差一定为 00 2x E C将电子由 O 点静止释放,电势能增加 D使电子沿 x 轴在板间移动,电势能不变 【答案】D 【解析】A由题意可知,沿 x 轴方向电势不变,故 A 错误;Bx 轴方向即为沿板长方向,由于不知道板 间距离,则无法确定两板间的电势差,故 B 错误;C将电子由 O 点静止释放,电场力做正功,电势能减 小,故 C 错误;Dx 轴方向即为沿板长方向,则使电子沿 x 轴在板间移动,即在同一等势面上移动,其电 势能不变,故 D 正确。故选 D。 15 (2021 天津高三
22、模拟)如图为某静电除尘装置的示意图。A、B 为电极和集尘板上某点连线上的两点。 不计烟尘微粒与空气的作用力及重力,下列说法正确的是( ) AA、B 两点的电场强度大小不同,方向相同 11 / 25 B集尘板边缘的电场方向一定与集尘板表面垂直 C向集尘板加速靠近的烟尘微粒带负电,且加速度逐渐增大 D若带电烟尘微粒由静止开始仅受电场力作用,则一定沿电场线到达集尘板 【答案】B 【解析】A电极与集尘之板间的电场线是曲线,并非直线,并且越靠近电极处电场线越密集,所以 A、B 两点的电场强度大小不同,方向也不同,故 A 错误;B集尘板表面为一等势面,所以集尘板边缘的电场方 向一定与集尘板表面垂直,故 B
23、 正确;C向集尘板加速靠近的烟尘微粒带负电,但所受电场力逐渐减小, 加速度逐渐减小,故 C 错误;D由于电极与集尘板之间的电场线并非直线,所以带电烟尘微粒由静止开始 仅受电场力作用,其速度方向不可能始终沿电场线的切线方向,故 D 错误。故选 B。 16 (2021 辽宁锦州市高三一模)一个带负电的粒子从0 x处由静止释放,仅受电场力作用,沿 x 轴正方 向运动,加速度 a 随位置变化的关系如图所示, 2132 xxxx可以得出( ) A在 1 x和 3 x处,电场强度相同 B从 1 x到 3 x过程中,电势先升高后降低 C粒子经 1 x和 3 x处速度等大反向 D粒子在 2 x处电势能最大 【
24、答案】B 【解析】A因为qEma,所以在 1 x和 3 x处,电场强度和加速度大小成正比,方向相反,故 A 错误; BD根据图像可知,从 1 x到 3 x过程中,粒子先加速后减速,所以电场力先做正功,后做负功,电势能先减 小后增大,到 2 x处,电势能最小,根据 p Eq 可知,粒子带负电,所以电势先升高后降低,故 B 正确, D 错误;C根据运动学公式可知 2 2vax 可知,a-x 图像的面积表示 2 2 v ,所以粒子经 1 x和 3 x处速度大小 12 / 25 相等,方向相同,故 C 错误。故选 B。 17 (2021 天津高三模拟)如图所示,用控制变量法可以研究影响平行板电容器电容
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