2023年高考物理二轮复习讲练专题8 静电场(教师版)

2023年高考物理二轮复习讲练专题静电场

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一、单选题

1．如图（a），某棵大树被雷电击中，此时以大树为中心的地面上形成了电场，该电场的等势面分布及电场中M、P两点的位置如图（b）所示，则（）

A．M点电势较低B．电场线由P点指向M点

C．越靠近大树的地方电场强度越小D．M、P两点间的电势差约为200kV 2．观察下列四个选项中的四幅图，请选出图中器件材料应用涉及的原理与其他三项不同的是（）

A．高压输电线上方有两条导线

B．带电作业工人工作服织物中包含金属丝

C．话筒线用铝箔合金网包裹

D．远距离输电铝绞线中心有钢芯

3．避雷针是利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施。在雷雨天气，带负

电的云层运动到高楼上空时，避雷针的尖头通过静电感应会带上大量电荷，由于导体尖端容易聚集电荷，所以楼顶带上的电荷会很少，从而保护建筑。如图所示为广州塔“接闪”的画面，放大图为塔尖端附近电场线分布特点（方向未画出），下列说法正确的是（）

A．放电前塔尖端带负电

B．放电时空气中的正电荷将向塔尖端运动

C．向塔尖端运动的电荷受到的电场力越来越小

D．向塔尖端运动的电荷电势能减小

4．静电纺纱是利用高压静电场使单纤维两端带异种电荷，在电场力作用下使纤维伸直、平行排列和凝聚的纺纱工艺。如图所示为其电场分布简图，下列说法正确的是（）

A．虚线可能是等势线

B．电场强度EA＜EC＜EB

C．负电荷在C点的电势能大于其在A点的电势能

D．在C点静止释放一电子，它将在电场力作用下沿着虚线CD运动

二、多选题

5．如图所示为老师在课堂上演示的静电吸管实验，实验时将两根相同的塑料吸管在丝绸上摩擦，之后将其中一根吸管甲静止在玻璃瓶的瓶盖上，另一根吸管乙慢慢靠近（不接触）吸管甲的一端，吸管甲就会运动起来，下列说法正确的是（）

A．吸管甲运动是因为受到自身电场力的作用

B．吸管甲将向远离吸管乙的方向运动

C．吸管乙靠近吸管甲的过程中，克服静电力做功

D．吸管乙靠近吸管甲的过程中，两吸管间的电势能将减小

6．摩擦纳米发电机是一种新型发电装置，由两个导体板以及附着在导体板上的两种不同电介质组成，两种电介质重复性的接触分离，可以将机械能转化为电能，当发电机两极板处于如图所示状态时，可以等效为一个平行板电容器，其电容的大小是影响发电性能的重要参数之一，在以下方法中，可以增大电容值的是（）

A．增加电介质a或b的厚度

B．减小电介质a或b的厚度

C．同时减小两个导体板和附着在导体板上电介质a、b的面积

D．同时增大两个导体板和附着在导体板上电介质a、b的面积

7．如图所示，一立方体空间平行x轴方向存在匀强电场，Oyz平面内粒子源P发射速率相同的同种粒子，其中沿x轴、z轴正方向的粒子分别从该空间的M、N点离开电场。不计重力和粒子间的相互作用，则（）

A．P点的电势可能低于M点的电势

B．从M、N点离开电场的粒子速度相同

C ．从M 、N 点离开电场时电场力的功率可能相等

D ．从M 点离开时电场力的功率大于从N 点离开时电场力的功率

三、解答题

8．密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性，因此获得了1923年的诺贝尔奖。图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d 的足够大金属极板，上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。有两个质量均为0m 、位于同一竖直线上的球形小油滴A 和B ，在时间t 内都匀速下落了距离1h 。此时给两极板加上电压U （上极板接正极），A 继续以原速度下落，B 经过一段时间后向上匀速运动。B 在匀速运动时间t 内上升了距离()221h h h ≠，随后与A 合并，形成一个球形新油滴，继续在两极板间运动直至匀速。已知球形油滴受到的空气阻力大小为1

3f km v =，其中k 为比例系数，m 为油滴质量，v 为油滴运动速率，不计空气浮力，重力加速度为g 。求： （1）比例系数k ；

（2）油滴A 、B 的带电量和电性；B 上升距离2h 电势能的变化量； （3）新油滴匀速运动速度的大小和方向。

参考答案：

1．D

【详解】ABC ．由b 图可知，200kV 400kV M P ϕϕ=-=-，。则

M P ϕϕ>

根据电场线由高电势指向低电势，可知电场线由大树(即表示等势面的同心圆的圆心)指向P 点。根据等差等势面的疏密程度可以表示电场的强弱，易知越靠近大树的地方电场强度越大。故ABC 错误；

D ．根据电势差的定义，可得

200kV MP M P U ϕϕ=-=

故D 正确。 故选D 。 2．D

【详解】高压输电线上方有两条导线、带电作业工人工作服织物中包含金属丝、话筒线用铝箔合金网包裹均为静电屏蔽原理的应用。远距离输电铝绞线中心有钢丝是为了增加导线强度。 故选D 。 3．D

【详解】A ．云层带负电，根据静电感应规律可知放电前塔尖端带正电，故A 错误； B ．塔尖带正电，云层带负电，所以放电时空气中的负电荷将向塔尖端运动，正电荷向云层运动，故B 错误；

C ．根据电场线的疏密可知，塔尖的电场强度较大，所以向塔尖端运动的电荷受到的电场力越来越大，故C 错误；

D ．负电荷在电场力的作用下向塔尖端运动，电场力做正功，电势能减小，故D 正确。 故选D 。 4．C

【详解】A ．电极是等势体，其表面是等势面，根据电场线与等势面垂直可知虚线应是电场线，选项A 错误；

B ．由电场线的疏密表示电场强度的大小可知

EA ＜EB ＜EC

选项B 错误；

C ．电场线由高压电源的正极到负极，所以A 点的电势高，C 点的电势低，由

E p =qφ

可知，负电荷在C 点的电势能大于其在A 点的电势能，选项C 正确；

D ．CD 电场是曲线，在C 点静止释放一电子，在电场力作用下不会沿着虚线CD 运动，选项D 错误。 故选C 。 5．BC

【详解】AB ．摩擦后的两根塑料吸管带同种电荷，因此相互排斥，故吸管甲将向远离吸管乙的方向运动，吸管甲运动是因为受到乙吸管对它静电力的作用，故A 错误，B 正确； CD ．吸管乙靠近吸管甲的过程中，运动方向与静电力方向相反，因此克服静电力做功，两吸管间的电势能增大，故C 正确，D 错误。 故选BC 。 6．AD

【详解】AB ．电介质a 和b 的厚度增加，相对介电常数r ε增加，根据电容的决定式r 4S C kd

επ=可知电容增加，A 正确，B 错误；

CD ．同时增大导体板和电介质的面积，正对面积S 增大，根据电容的决定式r 4S

C kd

επ=可知电容增加，C 错误，D 正确。 故选AD 。 7．AD

【详解】A ．由轨迹可知，带电粒子受电场力向右，但是由于粒子的电性不能确定，场强方向不能确定，则P 点和M 点的电势关系不能确定，如果场强沿x 轴负方向，选项A 正确； B ．粒子从P 点射出时的初动能相同，到达M 、N 点时电场力做功相等，则到达M 、N 点时速度大小相等，但是方向不同，则从M 、N 点离开电场的粒子速度不相同，选项B 错误； CD ．从M 、N 点离开电场时，沿电场力方向的速度不相同，从M 点离开时沿电场力方向的速度为合速度大于从N 点离开时沿电场力方向的分速度，根据P =Eqv 可知，从M 点离开时电场力的功率大于从N 点离开时电场力的功率，选项C 错误，D 正确。 故选AD 。

8．（1）2

3

01

m gt k h =；（2）油滴A 不带电，油滴B 带负电，电荷量0121()m gd h h q hU +=，电势能

的变化量0212p 1

()

m gh h h E h +∆=-

；（3）见解析

【详解】（1）未加电压时，油滴匀速时的速度大小

1

1h v t

=

匀速时

0m g f =

又

13

01f km v =

联立可得

23

01

m gt k h =

（2）加电压后，油滴A 的速度不变，可知油滴A 不带电，油滴B 最后速度方向向上，可知油滴B 所受电场力向上，极板间电场强度向下，可知油滴B 带负电，油滴B 向上匀速运动时，速度大小为

2

2h v t

=

根据平衡条件可得

13

002U m g km v q d

+=

解得

0121

()

m gd h h q hU +=

根据

p E W ∆=-电

又

2U

W qh d

=

⋅电 联立解得

0212p 1

()

m gh h h E h +∆=-

（3）油滴B 与油滴A 合并后，新油滴的质量为02m ，新油滴所受电场力

()0121

m g h h Uq F d h +='=

若'

02F m g >，即

21h h

可知

21v v >

新油滴速度方向向上，设向上为正方向，根据动量守恒定律

020102m v m v m v -=共

可得

0v >共

新油滴向上加速，达到平衡时

()13

00222m g k m v F +⋅='

解得速度大小为

2v =

速度方向向上；

若'

02F m g <，即

12h h >

可知

21v v <

设向下为正方向，根据动量守恒定律

'

010202m v m v m v -=共

可知

'

0v >共

新油滴向下加速，达到平衡时

()1

'2

3

0022m g F k m v =+⋅'

解得速度大小为

'

v=