内容正文:
第八章 静电场
1、 库仑定律 电场力的性质
1.(泰州市靖江市2025-2026学年高三上学期第一次月考)下列说法正确的是( )
A.摩擦起电和感应起电的本质是产生了新的电子
B.元电荷就是质子
C.电场是假想的,不是客观存在的
D.高压作业服是用包含金属丝的织物制成,能起到静电屏蔽作用,保护工人
【答案】D
【解析】摩擦起电和感应起电的本质是电荷的转移,而不是产生了新的电子,A不符合题意;元电荷是指最小的电荷量,电子和质子的电荷量等于元电荷,元电荷不是质子,B不符合题意;电场是客观存在的,C不符合题意;高压作业服是用包含金属丝的织物制成,能起到静电屏蔽作用,保护工人,D符合题意.
2.(连云港市板浦高级中学2025-2026学年高三上学期月考)某同学发现库仑定律和万有引力定律有许多可比之处,他对此做了一番比较,得到如下结论,你认为正确的是( )
①静电力和万有引力都不是通过直接接触而引起的 ②库仑定律和万有引力定律分别只适用于点电荷之间和质点之间的相互作用 ③带电体都有质量,因此他们之间除了静电力外,还存在万有引力 ④氢原子中的电子和原子核之间主要是靠静电力发生相互作用
A. ①② B. ③④ C. ①②③ D. ①②③④
【答案】D
【解析】静电力和万有引力都不是通过直接接触而引起的,是通过“场”的特殊性质发生相互作用,故①对;库仑定律适用于真空中的点电荷之间,万有引力适用于质点之间,故②对;带电体既有电量又有质量,因此他们之间除了静电力外,还存在万有引力,故③对;通过计算知道氢原子中的电子和原子核之间的静电力远大于万有引力,万有引力可以忽略不计,故④对.故选D
3.(连云港市板浦高级中学2025-2026学年高三上学期月考)以下说法正确的是( )
A. 在电场中,电势高的地方,放在该点的电荷的电量越大,它所具有的电势能也越大
B. 根据可知,当时,
C. 由可知,匀强电场中任意两点a、b间的距离越大,则两点间的电势差也一定越大
D. 电场强度只由场源电荷电量和位置决定,与检验电荷无关
【答案】D
【解析】A.正电荷在电势高的地方电势能越大,而负电荷在电势高的地方电势能反而越小,故A错误;B.只适用于点电荷电场的计算,当r趋近于零时,带电体不能看成点电荷,公式不在适用,故B错误;C.中的d表示沿电场方向的距离,不是任意方向的距离,只有在匀强电场中,沿电场方向的距离越大,两点间的电势差越大,故C错误;D.电场强度的决定式可知电场强度只由场源电荷电量和位置决定,与检验电荷无关,故D正确.故选D.
4.(连云港市板浦高级中学2025-2026学年高三上学期月考)如图所示,在绝缘的光滑水平面上,相隔一定距离有两个带同号电荷的小球,从静止同时释放,则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )
A. 速度变大,加速度变大
B. 速度变小,加速度变小
C. 速度变大,加速度变小
D. 速度变小,加速度变大
【答案】C
【解析】由于同种电荷间存在相互作用的排斥力,两球将相互远离,距离增大,根据库仑定律得知,相互作用力减小.由牛顿第二定律得知它们的加速度变小,随着两球间距离增大,电场力做正功,电势能减少,总动能增加.所以速度增加,故速度变大,加速度变小.故选C.
5.(泰州市靖江市2025-2026学年高三上学期第一次月考)下列有关于静电场的说法正确的是( )
A.若在电场中的P点不放试探电荷,则P点的电场强度为0
B.电场强度E、电势、电容C都是通过比值定义法定义的物理量
C.库仑通过库仑扭秤实验测出了静电力常量
D.处于静电平衡的导体,场强处处为0
【答案】B
【解析】A.电场中某点的电场强度与试探电荷的有无无关,即使P点不放试探电荷,P点的电场强度也不为0,故A错误;B.电场强度、电势、电容都是利用比值定义法,电场中某点电场强度E与电场力F、以及试探电荷的电量q均无关,E只跟电场本身有关,电场中某点的电势与试探电荷的电量q以及电势能无关,只跟电场本身以及与零势能位置的相对位置有关,平行板电容器的电容与电容器所带的电量Q以及极板间的电压U无关,只跟电容器本身的结构有关,故B正确;C.库仑通过库仑扭秤实验得到了库仑定律,但是没有测出静电力常量的大小,故C错误;D.处于静电平衡的导体内部,场强处处为0,而外部场强并不为0,故D错误.故选B.
6.(南京市六合高级中学2025-2026学年高三上学期期初考)如图所示,半径为的均匀带电细圆环处于水平面内,圆心位于竖直轴上的原点处,细圆环所带电荷量为,轴上A点与原点的距离为,静电力常量为,质量为的带负电小球恰能静止于A点,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 细圆环在点处产生的电场的场强大小为
B. 沿轴从点到A点,电场强度不断增大
C. 细圆环带负电,小球所带电荷量为
D. 沿轴向上缓慢移动小球,移动过程中外力所做的功等于小球增加的重力势能
【答案】C
【解析】A.利用微元法,由对称性得细圆环在原点处产生电场的场强大小为零,故A错误;BC.原点处电场强度为零,轴上无穷远处电场强度也为零,小球带负电,在A点时,受到重力,细圆环对其向上的电场力,二者平衡,有,微元累积求和,可得,故细圆环带负电,小球所带电荷量为,与关系未知,则沿轴从原点到A点,电场强度可能不断增大,也可能先增大后减小,故B错误,C正确;D.球沿轴向上移动过程中,电场力对小球做正功,小球电势能减小,由动能定理可得,外力和电场力做的功之和等于小球的重力势能增加量,故D错误.故选C.
2、 电场能的性质
7.(南通市通州区、如东县2025-2026学年高三上学期第一次月考)下列说法正确的是( )
A.“库仑定律”和“场的概念”是由库仑发现和提出的
B.同一等势面上各点电场强度的大小一定相等
C.电荷在电场中电势高的地方电势能大,在电势低的地方电势能小
D.不论摩擦起电还是感应起电都是电荷的转移,都遵守电荷守恒定律
【答案】D
【解析】“库仑定律”是由库仑发现和提出的,而“场的概念”是由法拉第提出的,A错误;同一等势面上各点电场强度的大小关系不确定,B错误;正电荷在电场中电势高的地方电势能大,在电势低的地方电势能小,而负电荷在高电势的地方电势能小,在低电势的地方电势能大,C错误;根据电荷守恒定律可知,不管是摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移,都遵守电荷守恒定律,D正确;故选D.
8.(苏州2025-2026学年高三上学期期初阳光调研)用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,移走玻璃棒,验电器内的两片金属箔张开,稳定后如图.比较图中a、b、c、d四点电场强度和电势大小,下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】AB.bc两点在金属杆的内部,则两点的场强均为零,在金属箔上的最下端电荷分布比金属球上更密集,且d点距离金属箔的下端较近,可知d点的场强比a点大,故,故AB错误;
CD.验电器带正电,bc两点在金属杆的内部,两点电势相等,根据顺电场线电势降低,故,故C错误,D正确.故选 D.
9.(泰州市靖江市2025-2026学年高三上学期第一次月考)真空中静止的带正电的点电荷,其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、B两点的电场强度为、,电势为、,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据点电荷场强公式 ,可得 ,A、B不符合题意; 根据顺着电场线方向电势降低可得 ,C不符合题意,D符合题意.故选D.
10.(南京市临江高级中学2025-2026学年高三上学期一模)污水中的污泥絮体经处理后带负电,可利用电泳技术对其进行沉淀去污,基本原理如图所示.涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正负极,金属圆盘置于底部,金属棒插入污水中,形成如图所示的电场分布,其中实线为电场线,虚线为等势面.M点和N点在同一电场线上,M点和P点在同一等势面上.下列说法正确的是( )
A. M点的电势比N点的高 B. M点的电场强度比P点的大
C. 污泥絮体从M点移到N点,电场力对其做负功 D. 污泥絮体在N点的电势能比其在P点的小
【答案】D
【解析】AC.根据沿着电场线方向电势降低可知M点的电势比N点的低,污泥絮体带负电,根据可知污泥絮体在M点的电势能比在N点的电势能大,污泥絮体从M点移到N点,电势能减小,电场力对其做正功,故AC错误;B.根据电场线的疏密程度可知N点的电场强度比P点的小,故B错误;D.M点和P点在同一等势面上,则污泥絮体在M点的电势能与在P点的电势能相等,结合AC选项分析可知污泥絮体在P点的电势能比其在N点的大,故D正确.故选D.
11.(南京市2025-2026学年高三上学期9月学情调研)如图所示,实线为某静电除尘器中的电场线分布,虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点.若不计烟尘颗粒的重力,下列说法正确的是( )
A. a点电势高于b点
B. a点电场强度小于b点
C. 烟尘颗粒在a点的动能小于b点
D. 烟尘颗粒在a点的电势能小于b点
【答案】C
【解析】A.沿电场线电势逐渐降低,可知a点电势低于b点,A错误;B.因a点电场线较b点密集,可知a点电场强度大于b点,B错误;CD.若烟尘颗粒从b点运动到a点,则受电场力大致向上,电场力做负功,则动能减小,电势能增加,即颗粒在a点的动能小于b点,在a点的电势能大于b点;同理,若烟尘颗粒从a点运动到b点,则受电场力大致向上,电场力做正功,则动能增加,电势能减小,即颗粒在a点的动能小于b点,在a点的电势能大于b点;C正确,D错误.故选C.
12.(常州市北郊高级中学2025-2026学年高三上学期月考)2023年3月,中国科学家通过冷冻电镜技术解析了晶态冰中蛋白质三维结构,电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分,其中一种电子透镜的电场分布如图所示,虚线为等势面,相邻等势面间电势差相等,a、b是轨迹上的两点,现有一电子以某一初速度从b向a运动的过程中,下列判断正确的是( )
A. a点电势高于b点的电势
B. a点的电场强度大于b点的电场强度
C. 电子在b点受力方向水平向左
D. 电子在a点的电势能小于在b点的电势能
【答案】C
【解析】物体做曲线运动时,合外力指向轨迹的凹侧,故电子受电场力大致指向左侧,故电场线方向大致指向右侧,沿电场线方向电势降低,故a点的电势低于b点的电势,A错误;b点处的等差等势线更密集,则电场强度更大,B错误;电场线方向总是垂直于等势线,在b点,电场线方向向右,电子在b点受力方向水平向左,C正确;a点的电势低于b点的电势,电子在电势低处电势能大,故电子在a点的电势能大于在b点的电势能,D错误.故选C.
13.(海安高级中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)两个点电荷产生电场的等势面如图中实线所示,相邻等势面间的电势差相等.虚线是一个质子在该电场中的运动轨迹,下列说法正确的是( )
A.两个点电荷是异种电荷
B.质子在P点的加速度比在M点的加速度大
C.质子在P点的动能比在M点的动能大
D.M点的电势高于P点的电势
【答案】B
【解析】A.由图中的等势面分布可以猜想出两个点电荷是同种电荷,因为若是异种电荷,则在两电荷连线上有一垂线为等势面,故A错误;B.由于等势面较密的地方电场强度也比较大,P处等势面比较密,P处的电场强度也比较大,说明质子在P处受到的电场力也比较大,加速度也比较大,故B正确;C.由于电场线与等势面垂直,并且电场力指向轨迹的凹侧,所以我们可以画出质子在M到P运动过程中受到的电场力,可看到电场力的方向与速度方向成钝角,所以电场力做负功,质子从M到P的过程中做减速运动,所以质子在M点的动能比在P点的动能大,故C错误;D.由于电场线垂直于等势面,质子在P点受到的电场力指向轨迹凹侧向外,说明电场线的方向是垂直于等势面向外,又沿着电场线的方向电势降低,说明P点的电势大于M点的电势,故D错误.故选B.
14.(海安高级中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)将不带电的金属球B靠近带正电的金属球A,系统达到静电平衡状态后,纸面内的电场线分布如图所示,a、b两点关于两金属球的连线对称,c、d两点在连线上且与金属球B球面距离相等.下列说法正确的是( )
A.a、b两点电场强度相同
B.c、d两点电场强度方向相反
C.c点电势比d点电势高
D.将带正电的试探电荷从 a沿直线移到b点,电场力先做正功后做负功
【答案】C
【解析】A. 电场线的切线方向代表该点的电场方向.观察图像,a点处的电场线切线方向大致向左下方,而b点处的切线方向大致向右下方,两者方向完全不同.因此,a、b两点的电场强度方向不相同 ,故A错误;B. 静电感应使B球成为一个“电偶极子”,其左侧感应出负电荷,右侧感应出正电荷.负电荷在c点激发的电场方向指向它自身(向左),而正电荷在d点激发的电场方向远离它自身(向右).虽然球A的正电荷会产生向右的电场分量,但在靠近B球表面的地方,感应电荷的场强占主导地位.因此,c点的合场强方向水平向左(指向B球),d点的合场强方向水平向右(远离B球),两者方向相反,故B错误;C.虽然B球自身是等势体,但c、d两点是外部空间的两个点.c点更靠近B球带负电的左侧,而负电荷周围的电场线是指向自身的,沿电场线方向电势降低,因此c点电势高于其远离B球方向上的点.d点更靠近B球带正电的右侧,正电荷周围的电场线是背离自身的,沿电场线方向电势降低,因此d点电势低于其靠近B球方向上的点.综合比较,c点的电势高于d点的电势,故C正确;D. 球A带正电,越靠近它的地方电势越高.从a点沿直线到b点,必然会经过一个离A球最近的点,该点电势最高.因此,路径上的电势先增加后减少.根据带正电的试探电荷的电势能公式可知其电势能也是先增加后减少.根据功能关系,电场力做功等于电势能减少量的负值.所以,在电势能增加的阶段,电场力做负功;在电势能减少的阶段,电场力做正功,故D错误.故选C.
15.(南京市中华中学2025-2026学年高三上学期9月)如图所示,MN是一半圆形绝缘线,O点为圆心,P为绝缘线所在圆上一点,且OP垂直于MN,等量异种电荷分别均匀分布在绝缘线上、下圆弧上.下列说法中正确的有( )
A. O点处和P点处的电场强度大小相等,方向相同
B. O点处电势大于和P点处的电势
C. 将一正点电荷沿直线从O移动到P,电势能增加
D. 将一正点电荷沿直线从O移动到P,电场力始终不做功
【答案】D
【解析】分别画出正、负电荷产生的电场强度的方向如图所示:
由图可知,O点与P点的合场强的方向都向下,同理可知,在OP的连线上,各点的合场强的方向均向下;O点到两处电荷的距离比较小,所以两处电荷在O点产生的场强都大于在P处产生的场强,而且在O点出两处电荷的场强之间的夹角比较小,所以O点的合场强一定大于P点的合场强,A错误;根据对称性可知OP连线一条等势线,B错误;由于OP连线一条等势线,将一正试探电荷沿直线从O移动到P,电场力始终不做功,电势能不变,C错误,D正确;故选D.
16.(苏州市苏州高新区第一中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)如图所示,曲线中带箭头的为电场线,没有箭头的为等势线,下列判断正确的是( )
A. 点的电势高于点的电势
B. 点的电场强度大于点的电场强度
C. 两点的电势差为正值
D. 负电荷由点移动到点时,静电力做正功
【答案】B
【解析】沿电场线方向,电势降低,所以B点电势较高,A错误;根据电场线的疏密程度可以判断A点的电场强度要大于B点,B正确;根据可知,电势差是负的,C错误;将负电荷从点移到点,电场力的方向与运动方向相反,电场力做负功,D错误.故选B.
17.(苏州市苏州高新区第一中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)如图所示,一倾角光滑绝缘斜面固定在方向竖直向下的匀强电场中,电场强度大小,现有一质量m=0.05kg、电荷量的带正电小球(可视为质点),从斜面顶端处由静止沿斜面向下运动至底端处,已知斜面的长度,取重力加速度.
(1)求小球运动加速度大小;
(2)求小球在斜面上运动的时间;
(3)小球的电势能如何变化?变化量为多少?
【答案】(1) (2) (3)电势能减少,
【解析】(1)对小球受力分析,如图所示,根据牛顿第二定律,有,解得.
(2)根据运动学公式,有,解得.
(3)电场力做正功,故电势能减少,减少量为,代入数据解得.
3、 电容器与电容
18.(海安高级中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)莱顿瓶是一种早期的电容器,主要部分是一个玻璃瓶,瓶里瓶外分别贴有锡箔,瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接,金属棒的上端是一个金属球,通过静电起电机连接莱顿瓶的内外两侧可以给莱顿瓶充电,下列说法正确的是( )
A.充电电压一定时,玻璃瓶瓶壁越厚,莱顿瓶容纳的电荷越多
B.瓶内外锡箔的正对面积越大,莱顿瓶容纳电荷的本领越强
C.充电电压越大,莱顿瓶容纳电荷的本领越强
D.莱顿瓶的电容大小与玻璃瓶瓶壁的厚度无关
【答案】B
【解析】本题主要考查了电容器的相关应用,关键要理解电容的物理意义,注意理解电容的决定式.由电容器的决定式知,玻璃瓶瓶壁越厚即d越大,电容越小,充电电压一定时,莱顿瓶容纳的电荷越少,A、D错误;由电容器的决定式知,瓶内外锡箔的正对面积越大,莱顿瓶的电容越大,莱顿瓶容纳电荷的本领越强,B正确;电容是电容器本身的性质,跟充电电压无关,C错误.故选B.
19.(苏州2025-2026学年高三上学期期初阳光调研)图为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路,实验中先把开关S接1,电表示数稳定后,迅速把开关S接2,继续观察两表示数,下列能正确反映此过程的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】充放电过程中,电流均逐渐减小,并减小得越来越慢,充放电过程中电流方向相反,故A、B错误;电容器充电过程中,电容器的电荷量增加得越来越慢,电压表示数先迅速增大,然后相对平缓增大,最后稳定在某一数值,放电过程中,电压表的示数是逐渐变小的,但不是均匀减小的,故C正确,D错误.
故选C.
4、 带电粒子在电场中的运动
20.(南通市通州区、如东县2025-2026学年高三上学期第一次月考)(南京市两校联合体2025-2026学年高三上学期10月)如图所示,中心开孔的A、B极板间加上恒定电压,两极板间的距离可以改变,电子每次以相同初速度沿两板的轴线方向向右射入电场中,电子所受重力不计,则下列说法正确的是( )
A. 只要两极板的距离足够小,电子一定能从右极板射出
B. 只要两极板的距离足够大,电子一定不能从右极板射出
C. 当两极板的距离变化时,电子在电场中运动的时间不变
D. 当两极板的距离变化时,电子离开电场的速度相同
【答案】D
【解析】电子能否从电场中射出取决于两极板的电压,由动能定理,,当电压大于时,电子不能射出;当电压小于时,电子能射出,A、B错误;当两极板的距离变化时,电子在电场中运动的时间变化,距离变大,场强变小,加速度变小,时间变长,反之,距离变小,时间变短,C错误;当两极板的距离变化时,电子在电场中电场力做功不变,故离开电场的速度相同,D正确.故选D.
21.(南通市通州区、如东县2025-2026学年高三上学期第一次月考)如图所示,绝缘水平地面B点左侧空间存在水平向左的匀强电场,B点右侧空间无电场.现有一带负电、电荷量,质量小滑块(电量保持不变),从距B点的A点静止释放,最后停在距B点的C点,整个过程用时5s,求:
(1)滑行过程中的最大速度的大小;
(2)减速运动时的加速度;
(3)匀强电场的电场强度E的大小.
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)小滑块从A到B做匀加速直线运动,从B到C做匀减速直线运动,所以运动到B点时速度最大,有,代入数据得.(2)从B到C做匀减速直线运动,由运动学公式有,得,由牛顿第二定律有小滑块与地面的摩擦力大小为.(3)小滑块在A到B运动过程的加速度大小为,有,得,由牛顿第二定律有,得.
22.(海安高级中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)如图为一种静电除尘装置的示意图,它的上下底面金属板M、N水平放置间距,宽,金属板间的匀强电场的电场强度.分布均匀的带电烟尘颗粒以的速度从左侧平行于金属板进入装置,碰到下金属板的颗粒被收集,但不影响电场的分布.已知每个烟尘颗粒的质量,所带电荷量.不考虑烟尘颗粒的重力、颗粒间的相互作用力和空气阻力.
(1)求金属板间的电压U;
(2)若从某点进入的带电颗粒能飞出电场,求其在电场中运动的加速度大小a、时间t以及飞出时垂直于板面方向的偏移量y;
(3)为了使进入装置的所有带电颗粒都被收集到金属板上,求两金属板间的最大间距dm.
【答案】(1)根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可得.(2)、(3)根据牛顿第二定律,水平方向,沿着电场方向,根据以上分析可知为了使进入装置的所有带电颗粒都被收集到金属板上,求两金属板间的最大间距.
23.(泰州市靖江市2025-2026学年高三上学期第一次月考)(常州市北郊高级中学2025-2026学年高三上学期月考)如图所示,一束电子流在经的加速电压后,沿两板中央垂直进入板长、两板间距的匀强电场.若要使电子能在平行板间飞出,请写出电子在偏转电场中偏转位移y的表达式并分析偏转电压能否达到400V.
【答案】加速过程,由动能定理,电子在偏转电场中做类平抛运动,水平方向有,
竖直方向有,加速度为,联立解得,若要使电子能在平行板间飞出,则要求,联立解得,代入数据解得,得偏转电压能达到400V.
24.(连云港市板浦高级中学2025-2026学年高三上学期月考)如图,虚线MN左侧有一场强为E1=E的匀强电场,在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2=2E的匀强电场,在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E2平行的屏.现将一电子(电荷量为e,质量为m,不计重力)无初速度地放入电场E1中的A点,A点到MN的距离为0.5L,最后电子打在右侧的屏上,AO连线与屏垂直,垂足为O,求:
(1)电子射入电场E2时速度大小;
(2)电子从释放到打到屏上所用的时间t;
(3)电子打在右侧屏上的点离O点的距离y.
【答案】(1) (2) (3)3L
【解析】(1)在电场E1做匀加速直线,根据动能定理:,得(2)在电场E1中,得,电场E2类平抛; PQ到屏做匀速,总时间,联立解得.(3)从MN到屏几何关系,解得,电场E2类平抛,,,联立解得,则.
25.(南京市六校联合体2025-2026学年高三上学期学情调研)图甲为某粒子控制装置内部结构图,A、B为两块相距很近的平行金属板,板中央有正对小孔O和,B板右侧靠近B板处有关于连线对称放置的平行金属板MN,MN长,板间距离,两板间加有恒定电压,其内部偏转电场视为匀强电场.在MN右侧相距为处有一垂直连线放置的粒子接收屏(屏足够大).一束带正电的粒子以相同的初动能源源不断地从小孔O垂直A板射向,粒子的带电量为,质量为.现在A、B板间加上图乙所示的周期性变化的电压,其中A板电势低于B板时,为负值.若不计粒子穿过A、B板所用的时间,忽略粒子重力及粒子间的相互作用.求:
(1)t =1.5s时刻从小孔O射入的粒子,从射出时的速度;
(2)t =3s时刻从小孔O射入的粒子,在偏转电场中的偏转量y;
(3)接收屏被粒子打中区域的长度l.
【答案】(1)0 (2) (3)cm
【解析】(1)1.5s时电压为U=-100V,粒子带正电,由动能定理得,解得.(2)粒子在t=3s射入偏转电场时动能最大,故在电场中的偏转量最小,有,解得v =1000m/s,水平方向有x=L=vt,竖直方向有,解得,即t =3s时刻从小孔O射入的粒子,在偏转电场中的偏转量.(3)如图所示
最大偏移量应为擦边出射的,即,由平抛推论得速度的反向延长线过此时水平位移的中点,根据三角形相似可得,故接收屏被粒子打中的区域长度为.
1
学科网(北京)股份有限公司
$
第八章 静电场
1、 库仑定律 电场力的性质
1.(泰州市靖江市2025-2026学年高三上学期第一次月考)下列说法正确的是( )
A.摩擦起电和感应起电的本质是产生了新的电子
B.元电荷就是质子
C.电场是假想的,不是客观存在的
D.高压作业服是用包含金属丝的织物制成,能起到静电屏蔽作用,保护工人
2.(连云港市板浦高级中学2025-2026学年高三上学期月考)某同学发现库仑定律和万有引力定律有许多可比之处,他对此做了一番比较,得到如下结论,你认为正确的是( )
①静电力和万有引力都不是通过直接接触而引起的 ②库仑定律和万有引力定律分别只适用于点电荷之间和质点之间的相互作用 ③带电体都有质量,因此他们之间除了静电力外,还存在万有引力 ④氢原子中的电子和原子核之间主要是靠静电力发生相互作用
A. ①② B. ③④ C. ①②③ D. ①②③④
3.(连云港市板浦高级中学2025-2026学年高三上学期月考)以下说法正确的是( )
A. 在电场中,电势高的地方,放在该点的电荷的电量越大,它所具有的电势能也越大
B. 根据可知,当时,
C. 由可知,匀强电场中任意两点a、b间的距离越大,则两点间的电势差也一定越大
D. 电场强度只由场源电荷电量和位置决定,与检验电荷无关
4.(连云港市板浦高级中学2025-2026学年高三上学期月考)如图所示,在绝缘的光滑水平面上,相隔一定距离有两个带同号电荷的小球,从静止同时释放,则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是( )
A. 速度变大,加速度变大
B. 速度变小,加速度变小
C. 速度变大,加速度变小
D. 速度变小,加速度变大
5.(泰州市靖江市2025-2026学年高三上学期第一次月考)下列有关于静电场的说法正确的是( )
A.若在电场中的P点不放试探电荷,则P点的电场强度为0
B.电场强度E、电势、电容C都是通过比值定义法定义的物理量
C.库仑通过库仑扭秤实验测出了静电力常量
D.处于静电平衡的导体,场强处处为0
6.(南京市六合高级中学2025-2026学年高三上学期期初考)如图所示,半径为的均匀带电细圆环处于水平面内,圆心位于竖直轴上的原点处,细圆环所带电荷量为,轴上A点与原点的距离为,静电力常量为,质量为的带负电小球恰能静止于A点,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A. 细圆环在点处产生的电场的场强大小为
B. 沿轴从点到A点,电场强度不断增大
C. 细圆环带负电,小球所带电荷量为
D. 沿轴向上缓慢移动小球,移动过程中外力所做的功等于小球增加的重力势能
2、 电场能的性质
7.(南通市通州区、如东县2025-2026学年高三上学期第一次月考)下列说法正确的是( )
A.“库仑定律”和“场的概念”是由库仑发现和提出的
B.同一等势面上各点电场强度的大小一定相等
C.电荷在电场中电势高的地方电势能大,在电势低的地方电势能小
D.不论摩擦起电还是感应起电都是电荷的转移,都遵守电荷守恒定律
8.(苏州2025-2026学年高三上学期期初阳光调研)用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,移走玻璃棒,验电器内的两片金属箔张开,稳定后如图.比较图中a、b、c、d四点电场强度和电势大小,下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
9.(泰州市靖江市2025-2026学年高三上学期第一次月考)真空中静止的带正电的点电荷,其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、B两点的电场强度为、,电势为、,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
10.(南京市临江高级中学2025-2026学年高三上学期一模)污水中的污泥絮体经处理后带负电,可利用电泳技术对其进行沉淀去污,基本原理如图所示.涂有绝缘层的金属圆盘和金属棒分别接电源正负极,金属圆盘置于底部,金属棒插入污水中,形成如图所示的电场分布,其中实线为电场线,虚线为等势面.M点和N点在同一电场线上,M点和P点在同一等势面上.下列说法正确的是( )
A. M点的电势比N点的高 B. M点的电场强度比P点的大
C. 污泥絮体从M点移到N点,电场力对其做负功 D. 污泥絮体在N点的电势能比其在P点的小
11.(南京市2025-2026学年高三上学期9月学情调研)如图所示,实线为某静电除尘器中的电场线分布,虚线为一带电烟尘颗粒的运动轨迹,a、b是轨迹上的两点.若不计烟尘颗粒的重力,下列说法正确的是( )
A. a点电势高于b点
B. a点电场强度小于b点
C. 烟尘颗粒在a点的动能小于b点
D. 烟尘颗粒在a点的电势能小于b点
12.(常州市北郊高级中学2025-2026学年高三上学期月考)2023年3月,中国科学家通过冷冻电镜技术解析了晶态冰中蛋白质三维结构,电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分,其中一种电子透镜的电场分布如图所示,虚线为等势面,相邻等势面间电势差相等,a、b是轨迹上的两点,现有一电子以某一初速度从b向a运动的过程中,下列判断正确的是( )
A. a点电势高于b点的电势
B. a点的电场强度大于b点的电场强度
C. 电子在b点受力方向水平向左
D. 电子在a点的电势能小于在b点的电势能
13.(海安高级中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)两个点电荷产生电场的等势面如图中实线所示,相邻等势面间的电势差相等.虚线是一个质子在该电场中的运动轨迹,下列说法正确的是( )
A.两个点电荷是异种电荷
B.质子在P点的加速度比在M点的加速度大
C.质子在P点的动能比在M点的动能大
D.M点的电势高于P点的电势
14.(海安高级中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)将不带电的金属球B靠近带正电的金属球A,系统达到静电平衡状态后,纸面内的电场线分布如图所示,a、b两点关于两金属球的连线对称,c、d两点在连线上且与金属球B球面距离相等.下列说法正确的是( )
A.a、b两点电场强度相同
B.c、d两点电场强度方向相反
C.c点电势比d点电势高
D.将带正电的试探电荷从 a沿直线移到b点,电场力先做正功后做负功
15.(南京市中华中学2025-2026学年高三上学期9月)如图所示,MN是一半圆形绝缘线,O点为圆心,P为绝缘线所在圆上一点,且OP垂直于MN,等量异种电荷分别均匀分布在绝缘线上、下圆弧上.下列说法中正确的有( )
A. O点处和P点处的电场强度大小相等,方向相同
B. O点处电势大于和P点处的电势
C. 将一正点电荷沿直线从O移动到P,电势能增加
D. 将一正点电荷沿直线从O移动到P,电场力始终不做功
16.(苏州市苏州高新区第一中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)如图所示,曲线中带箭头的为电场线,没有箭头的为等势线,下列判断正确的是( )
A. 点的电势高于点的电势
B. 点的电场强度大于点的电场强度
C. 两点的电势差为正值
D. 负电荷由点移动到点时,静电力做正功
17.(苏州市苏州高新区第一中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)如图所示,一倾角光滑绝缘斜面固定在方向竖直向下的匀强电场中,电场强度大小,现有一质量m=0.05kg、电荷量的带正电小球(可视为质点),从斜面顶端处由静止沿斜面向下运动至底端处,已知斜面的长度,取重力加速度.
(1)求小球运动加速度大小;
(2)求小球在斜面上运动的时间;
(3)小球的电势能如何变化?变化量为多少?
3、 电容器与电容
18.(海安高级中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)莱顿瓶是一种早期的电容器,主要部分是一个玻璃瓶,瓶里瓶外分别贴有锡箔,瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接,金属棒的上端是一个金属球,通过静电起电机连接莱顿瓶的内外两侧可以给莱顿瓶充电,下列说法正确的是( )
A.充电电压一定时,玻璃瓶瓶壁越厚,莱顿瓶容纳的电荷越多
B.瓶内外锡箔的正对面积越大,莱顿瓶容纳电荷的本领越强
C.充电电压越大,莱顿瓶容纳电荷的本领越强
D.莱顿瓶的电容大小与玻璃瓶瓶壁的厚度无关
19.(苏州2025-2026学年高三上学期期初阳光调研)图为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路,实验中先把开关S接1,电表示数稳定后,迅速把开关S接2,继续观察两表示数,下列能正确反映此过程的图像是( )
A. B.
C. D.
4、 带电粒子在电场中的运动
20.(南通市通州区、如东县2025-2026学年高三上学期第一次月考)(南京市两校联合体2025-2026学年高三上学期10月)如图所示,中心开孔的A、B极板间加上恒定电压,两极板间的距离可以改变,电子每次以相同初速度沿两板的轴线方向向右射入电场中,电子所受重力不计,则下列说法正确的是( )
A. 只要两极板的距离足够小,电子一定能从右极板射出
B. 只要两极板的距离足够大,电子一定不能从右极板射出
C. 当两极板的距离变化时,电子在电场中运动的时间不变
D. 当两极板的距离变化时,电子离开电场的速度相同
21.(南通市通州区、如东县2025-2026学年高三上学期第一次月考)如图所示,绝缘水平地面B点左侧空间存在水平向左的匀强电场,B点右侧空间无电场.现有一带负电、电荷量,质量小滑块(电量保持不变),从距B点的A点静止释放,最后停在距B点的C点,整个过程用时5s,求:
(1)滑行过程中的最大速度的大小;
(2)减速运动时的加速度;
(3)匀强电场的电场强度E的大小.
22.(海安高级中学2025-2026学年高三上学期第一次月考)如图为一种静电除尘装置的示意图,它的上下底面金属板M、N水平放置间距,宽,金属板间的匀强电场的电场强度.分布均匀的带电烟尘颗粒以的速度从左侧平行于金属板进入装置,碰到下金属板的颗粒被收集,但不影响电场的分布.已知每个烟尘颗粒的质量,所带电荷量.不考虑烟尘颗粒的重力、颗粒间的相互作用力和空气阻力.
(1)求金属板间的电压U;
(2)若从某点进入的带电颗粒能飞出电场,求其在电场中运动的加速度大小a、时间t以及飞出时垂直于板面方向的偏移量y;
(3)为了使进入装置的所有带电颗粒都被收集到金属板上,求两金属板间的最大间距dm.
23.(泰州市靖江市2025-2026学年高三上学期第一次月考)(常州市北郊高级中学2025-2026学年高三上学期月考)如图所示,一束电子流在经的加速电压后,沿两板中央垂直进入板长、两板间距的匀强电场.若要使电子能在平行板间飞出,请写出电子在偏转电场中偏转位移y的表达式并分析偏转电压能否达到400V.
24.(连云港市板浦高级中学2025-2026学年高三上学期月考)如图,虚线MN左侧有一场强为E1=E的匀强电场,在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2=2E的匀强电场,在虚线PQ右侧相距为L处有一与电场E2平行的屏.现将一电子(电荷量为e,质量为m,不计重力)无初速度地放入电场E1中的A点,A点到MN的距离为0.5L,最后电子打在右侧的屏上,AO连线与屏垂直,垂足为O,求:
(1)电子射入电场E2时速度大小;
(2)电子从释放到打到屏上所用的时间t;
(3)电子打在右侧屏上的点离O点的距离y.
25.(南京市六校联合体2025-2026学年高三上学期学情调研)图甲为某粒子控制装置内部结构图,A、B为两块相距很近的平行金属板,板中央有正对小孔O和,B板右侧靠近B板处有关于连线对称放置的平行金属板MN,MN长,板间距离,两板间加有恒定电压,其内部偏转电场视为匀强电场.在MN右侧相距为处有一垂直连线放置的粒子接收屏(屏足够大).一束带正电的粒子以相同的初动能源源不断地从小孔O垂直A板射向,粒子的带电量为,质量为.现在A、B板间加上图乙所示的周期性变化的电压,其中A板电势低于B板时,为负值.若不计粒子穿过A、B板所用的时间,忽略粒子重力及粒子间的相互作用.求:
(1)t =1.5s时刻从小孔O射入的粒子,从射出时的速度;
(2)t =3s时刻从小孔O射入的粒子,在偏转电场中的偏转量y;
(3)接收屏被粒子打中区域的长度l.
1
学科网(北京)股份有限公司
$