专题8 静电场-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备训练册（word课时作业）

专题八　静电场 1．(2024·湖南卷)真空中有电荷量为＋4q和－q的两个点电荷，分别固定在x轴上－1和0处．设无限远处电势为0，x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是(　D　) 解析：真空中点电荷周围某点处的电势φ＝k，设坐标为x0(x0>0)位置处的电势为0，则k＋k＝0，解得x0＝，当0<x<时，电势φ<0，当x>时，电势φ>0，D正确． 2．(2024·河北卷)如图，真空中有两个电荷量均为q(q>0)的点电荷，分别固定在正三角形ABC的顶点B、C.M为三角形ABC的中心，沿AM的中垂线对称放置一根与三角形共面的均匀带电细杆，电荷量为.已知正三角形ABC的边长为a，M点的电场强度为0，静电力常量为k.顶点A处的电场强度大小为(　D　) A． B．(6＋) C．(3＋1) D．(3＋) 解析：由于M点与A点关于带电细杆对称，故细杆在A处产生的电场强度大小E6＝E3＝，方向竖直向上，故A点的电场强度大小E＝E′合＋E6＝(＋3)，D正确． 3．(2024·甘肃卷)一平行板电容器充放电电路如图所示．开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电．下列说法正确的是(　C　) A.充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点 C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D．放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点 解析：充电过程中，随着电容器带电量的增加，电容器两极板间电势差增加，充电电流在减小，故A错误；根据电路图可知，充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由N点流向M点，故B错误；放电过程中，随着电容器带电量的减小，电容器两极板间电势差减小，放电电流在减小，故C正确；根据电路图可知，放电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由M点流向N点，故D错误．故选C. 4．(多选)(2024·甘肃卷)某带电体产生电场的等势面分布如图中实线所示，虚线是一带电粒子仅在此电场作用下的运动轨迹，M、N分别是运动轨迹与等势面b、a的交点，下列说法正确的是(　BCD　) A．粒子带负电荷 B．M点的电场强度比N点的小 C．粒子在运动轨迹上存在动能最小的点 D．粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 解析：根据粒子所受电场力指向曲线轨迹的凹侧可知，带电粒子带正电，故A错误；等差等势面越密集的地方场强越大，故M点的电场强度比N点的小，故B正确；粒子带正电，因为M点的电势大于在N点的电势，故粒子在M点的电势能大于在N点的电势能；由于带电粒子仅在电场作用下运动，电势能与动能总和不变，故可知当电势能最大时动能最小，故粒子在运动轨迹上到达最大电势处时动能最小，故CD正确．故选BCD. 5．(多选)(2024·江西卷)如图所示，垂直于水平桌面固定一根轻质绝缘细直杆，质量均为m、带同种电荷的绝缘小球甲和乙穿过直杆，两小球均可视为点电荷，带电荷量分别为q和Q.在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标原点，初始时刻小球甲从x＝x0处由静止释放，开始向下运动．甲和乙两点电荷的电势能Ep＝k(r为两点电荷之间的距离，k为静电力常量).最大静摩擦力等于滑动摩擦力f，重力加速度为g. 关于小球甲，下列说法正确的是(　BD　) A．最低点的位置x＝ B．速率达到最大值时的位置x＝ C．最后停留位置x的区间是≤x≤ D．若在最低点能返回，则初始电势能Ep0<(mg－f) 解析：小球甲从开始运动至第一次运动到最低点的过程，根据能量守恒定律有mg(x0－x)＝f(x0－x)＋(k－k)，解得x＝，A错误；小球甲第一次向下运动至速度最大的位置，此时加速度为零，根据平衡条件有mg＝f＋，解得x＝，B正确；若小球甲停止是在下降的过程，且停止运动后恰好静止，有mg＋f＝，解得x1＝，若小球甲停止是在上升的过程，且停止运动后恰好静止，有mg＝＋f，解得x2＝，因此小球甲最后停留位置x的区间为≤x≤，C错误；若小球甲在最低点能返回，则有>mg＋f，解得x<，结合A项分析可知x＝，则有<，可得初始电势能Ep0＝<(mg－f)，D正确． 6．(多选)(2024·山东卷)如图所示，带电量为＋q的小球被绝缘棒固定在O点，右侧有固定在水平面上、倾角为30°的光滑绝缘斜面．质量为m、带电量为＋q的小滑块从斜面上A点由静止释放，滑到与小球等高的B点时加速度为零，滑到C点时速度为零．已知AC间的距离为S，重力加速度大小为g，静电力常量为k，下列说法正确的是(　AD　) A．OB的距离l＝ B．OB的距离l＝ C．从A到C，静电力对小滑块做功W＝－mgS D．AC之间的电势差UAC＝－ 解析：小滑块在B点处的加速度为零，则沿斜面方向有mg sin 30°＝cos 30°，解得l＝，A正确，B错误；小滑块从A到C的过程，由动能定理有W＋mgS sin 30°＝0，解得静电力对小滑块做的功为W＝－，C错误；根据电场力做功与电势差的关系结合C项分析可知，AC之间的电势差UAC＝＝－，D正确． 7．(2024·河北卷)如图，竖直向上的匀强电场中，用长为L的绝缘细线系住一带电小球，在竖直平面内绕O点做圆周运动．图中A、B为圆周上的两点，A点为最低点，B点与O点等高．当小球运动到A点时，细线对小球的拉力恰好为0，已知小球的电荷量为q(q>0)，质量为m，A、B两点间的电势差为U，重力加速度大小为g，求： (1)电场强度E的大小； (2)小球在A、B两点的速度大小． 解析：(1)在匀强电场中， 由公式E＝可得E＝. (2)在A点细线对小球的拉力为0，由牛顿第二定律得Eq－mg＝ 由A点到B点，由动能定理得 Uq－mgL＝mv－mv 联立解得vA＝，vB＝. 答案：(1)　(2)　 8．(2024·广东卷)如图甲所示．两块平行正对的金属板水平放置，板间加上如图乙所示幅值为U0、周期为t0 的交变电压．金属板左侧存在一水平向右的恒定匀强电场，右侧分布着垂直纸面向外的匀强磁场．磁感应强度大小为B.一带电粒子在t＝0 时刻从左侧电场某处由静止释放，在t＝t0 时刻从下板左端边缘位置水平向右进入金属板间的电场内，在t＝2t0 时刻第一次离开金属板间的电场、水平向右进入磁场，并在t＝3t0时刻从下板右端边缘位置再次水平进入金属板间的电场．已知金属板的板长是板间距离的倍，粒子质量为m.忽略粒子所受的重力和场的边缘效应． (1)判断带电粒子的电性并求其所带的电荷量q； (2)求金属板的板间距离D和带电粒子在t＝t0时刻的速度大小v； (3)求从t＝0时刻开始到带电粒子最终碰到上金属板的过程中，电场力对粒子做的功W. 甲 乙 解析：(1)根据带电粒子在右侧磁场中的运动轨迹结合左手定则可知，粒子带正电；粒子在磁场中运动的周期为T＝2t0 根据T＝ 则粒子所带的电荷量q＝. (2)若金属板的板间距离为D，则板长粒子在板间运动时＝vt0 出电场时竖直速度为零，则竖直方向 y＝2×(0.5t0)2 在磁场中时qvB＝m 其中的y＝2r＝ 联立解得v＝π D＝. (3)带电粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图，由(2)的计算可知金属板的板间距离D＝3r 则粒子在3t0时刻再次进入中间的偏转电场，在4 t0时刻进入左侧的电场做减速运动速度为零后反向加速，在6 t0时刻再次进入中间的偏转电场，6.5 t0时刻碰到上极板，因粒子在偏转电场中运动时，在时间t0内电场力做功为零，在左侧电场中运动时，往返一次电场力做功也为零，可知整个过程中只有开始进入左侧电场时电场力做功和最后0.5t0时间内电场力做功，则 W＝mv2＋Eq×＝＋＝. 答案：(1)正电　q＝　(2)D＝　 v＝π　(3)W＝ 学科网（北京）股份有限公司 $$