2021届高三物理大一轮专题7静电场参考答案

2020-2021学年物理大一轮专题复习题七《静电场》参考答案1、【答案】D【解析】对c 小球受力分析可得，a 、b 小球必须带同种电荷，c 小球才能平衡；对b 小球受力分析可得，b 、c 小球带异种电荷，b 小球才能平衡，故A 、B 错误．设环的半径为R ，a 、b 、c 球的带电荷量分别为q 1、q 2和q 3，由几何关系可得l ac ＝R ，l bc ＝3R ，a 与b 对c 的作用力都是吸引力，它们对c 的作用力在水平方向的分力大小相等，则有kq 1q 3l ac 2·sin 60°＝kq 2q 3l bc 2·sin 30°，所以q 1q 2＝39，故选项C 错误，D 正确．2、【答案】BC【解析】根据对称性可知，A 球的电荷量和B 球的电荷量相同，故A 错误；设C 球的电荷量大小为q C ，以A 球为研究对象，B 球对A 球的库仑斥力为F BA ＝kq 2l 2，C 球对A 球的库仑引力为F CA ＝kqq C l 2，由题意可知小球运动的加速度方向与F 的作用线平行，则有：F CA sin 30°＝F BA ，F CA cos 30°＝ma ，解得：q C ＝2q ，a ＝3kq 2ml 2，C 球带负电，故C 球的电荷量为－2q ，故B 、C 正确；以三个小球整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得：F ＝3ma ＝33kq 2l2，故D 错误．3、【答案】BC【解析】点电荷－q 恰好能在水平面上做匀速圆周运动，点电荷－q 受到竖直向下的重力以及点电荷＋Q 的引力，如图所示，电荷之间的引力在水平方向上的分力充当向心力，两点电荷间距离R ＝h sin θ，F n ＝k Qq R 2·cos θ，联立解得F n ＝3kQq 8h 2，A 错误，B 正确；点电荷－q 做匀速圆周运动的半径r ＝h tan θ，因为F n ＝mg tan θ，根据F n ＝m v 2r，可得v ＝3gh ，C 正确，D 错误．4、【答案】B【解析】由题意可知，点电荷＋Q 和金属板MN 周围空间电场与等量异种点电荷产生的电场等效，所以a 点的电场强度E ＝k Q L 22＋k Q 3L 22＝40kQ 9L 2，A 错误；等量异种点电荷周围的电场线分布如图所示，由图可知E a >E b ，B 正确；图中b 、c 两点的场强方向不同，C 错误；由于a 点的电势大于d 点的电势，所以一正点电荷从a 点经b 、c 运动到d 点的过程中电场力做正功，电荷的电势能减小，D 错误．5、【答案】D【解析】由题意，＋Q 的点电荷在O 点的电场强度大小为E ＝kQ 32L 2＝4kQ 3L 2；那么每根细棒在O 点的电场强度大小也为E ＝4kQ 3L 2因此＋Q 及AB 边上的细棒在O 点的合电场强度大小E 合＝43kQ 3L 2，其方向如图所示：若移走＋Q 及AB 边上的细棒，那么其余棒在O 点的电场强度大小为E合′＝43kQ 3L 2，故A 、B 、C 错误，D 正确．6、【答案】B【解析】根据等量异种点电荷周围的电场线分布知，从A →O →B ，电场强度的方向不变，水平向右，电场强度的大小先增大后减小，则电子所受电场力的大小先变大后变小，方向水平向左，则外力的大小先变大后变小，方向水平向右，故B 正确，A 、C 、D 错误．7、【答案】D【解析】根据等量异种电荷的电场线特点，C 、D 两点电场强度大小相等，方向不同，故A 错误；根据等量异种电荷的电场线特点，C 点电势高，D 点电势低，根据负电荷在电势低的地方电势能大，故负电荷在C 点的电势能小于D 点的电势能，故B 错误；根据等量异种电荷的电场线特点，C 点电势高，D 点电势低，根据正电荷在电势高的地方电势能大，正电荷在C 点的电势能大于D 点的电势能，故正电荷从C 到D 电场力做正功，故C 错误；根据等量异种电荷的电场线特点，C 、O 的电势差等于O 、D 的电势差，故D 正确．8、【答案】ABD【解析】如图所示，设a 、c 之间的d 点电势与b 点电势相同，则ad dc ＝10－1717－26＝79，所以d 点的坐标为(3.5cm,6cm)，过c 点作等势线bd 的垂线，电场强度的方向由高电势指向低电势．由几何关系可得，cf 的长度为3.6cm ，电场强度的大小E ＝U d ＝26－17V 3.6cm＝2.5V/cm ，故选项A 正确；因为Oacb 是矩形，所以有U ac ＝U Ob ，可知坐标原点O 处的电势为1V ，故选项B 正确；a 点电势比b 点电势低7V ，电子带负电，所以电子在a 点的电势能比在b 点的高7eV ，故选项C 错误；b 点电势比c 点电势低9V ，电子从b 点运动到c 点，电场力做功为9eV ，故选项D 正确．9、【答案】BC 【解析】从A 到B 由动能定理：qU AB ＝12mv B 2，解得U AB ＝4V ，选项A 错误；小物块从B 点到C 点电场力做的功W BC ＝12mv C 2－12mv B 2＝10－2J ，选项B 正确；在B 点的加速度最大，则所受的电场力最大，则由图象：a ＝Δv Δt ＝45－3m/s 2＝2m/s 2；由Eq ＝ma ，解得E ＝1V/m ，选项C 正确；由A 到C 的过程中小物块的动能一直增大，电场力一直做正功，则电势能一直减小，选项D 错误．10、【答案】AC【解析】由题图知，越靠近两点电荷，电势越低，则q 1和q 2都是负电荷，故A 项正确；φ－x 图象的斜率表示电场强度，则P 点场强为零，据场强的叠加知两点电荷在P 处产生的场强等大反向，即k q 1x 2AP ＝k q 2x 2BP，又x AP <x PB ，所以q 1的电荷量小于q 2的电荷量，故B 项错误；由题图知，在A 、B 之间沿x 轴从P 点左侧到右侧，电势先增加后减小，则负点电荷的电势能先减小后增大，故C 项正确；φ－x 图象的斜率表示电场强度，则沿x轴从P 点运动到B 点场强逐渐增大；据a ＝qE m可知，电荷只在电场力作用下沿x 轴从P 点运动到B 点，加速度逐渐增大，故D 项错误．11、【答案】D【解析】负试探电荷从A 运动到C ，电势能降低，则从A 到C 电势逐渐升高，电场方向从C 到A ；负电荷从C 到B 电势能增加，则电势逐渐降低，则电场方向从C 到B .即电场方向先沿x 轴负方向，后沿x 轴正方向，则q A 和q B 均为负电荷．因为在q A 和q B 连线中点处的合场强沿x 轴负方向，故q A >q B ，故A 、C 均错误；E p －x 图象的斜率大小代表电场力，而C 点的切线斜率为零，说明该试探电荷在C 点处受到的电场力为零，B 错误；在C 点负电荷的电势能最低，则正电荷在C 点的电势能最大，故D 正确．12、【答案】CD【解析】若题图中实线是电场线，根据粒子运动轨迹可以判断，电子所受电场力水平向右，则电场线向左，a 点电势比b 点低，所以若a 点的电势比b 点低，图中实线可能是电场线，A 错误．若图中实线是电场线，根据A 选项的分析，电场线向左，a 点的电势小于b 点的电势，根据电势能E p ＝φ(－e )，电子在电势低的位置电势能大，所以电子在a 点的电势能大于b 点电势能，B 错误．若电子在a 点动能小，说明由a 到b 加速，如果图中实线是电场线，结合A 选项的分析，电场线方向向左，电子受力向右，加速，a 点动能小，C 正确．如果图中实线是等势线，则电场线与等势线垂直，根据电子运动轨迹可以判断电子受力竖直向下，所以由a 到b 电场力做负功，电子在b 点动能小，电势能大，D 正确．13、【答案】BD【解析】电场线越密的地方，电场强度越大，由题图可得c 点的电场线比b 点的电场线密，所以有E c ＞E b ，故A 错误；沿着电场线，电势逐渐降低，可知b 点电势高于d 点的电势，故B 正确；电势能的正负与零电势点的选取有关，该题以无穷远为零电势点，所以说负电荷放在d 点时电势能为正值，故C 错误；从题图中可以看出，a 点的电势高于b 点的电势，而b 点的电势又高于d 点的电势，所以a 点的电势高于d 点的电势，正电荷在电势高处电势能大，在电势低处电势能小，故正电荷从a 点移到d 点电势能减小，则电场力做正功，故D 正确．14、【答案】BC【解析】根据题意，电场关于x 轴对称分布，作出电场线如图所示．根据顺着电场线电势降低，则O 电势最高，从图线看出，电场强度关于原点O 对称，则x 轴上关于O 点对称位置的电势相等．则－x 1处的电势与x 1处的电势相等，故A 错误；将正电荷由－x 1移到x 2，电势能先增大，后减小，选项B 正确；－x 1和x 1之间的电场是对称的，将一负电荷由－x 1处由静止释放，负电荷先向右做加速运动，经过O 点之后做减速运动，到x 1处速度减为零，则它将在－x 1和x 1之间往复运动，选项C 正确；4个点中，x 3点的电势最低，则负电荷在4个点中位于x 3处电势能最大，选项D 错误．15、【答案】BD 【解析】小球P 由C 运动到O 时，由mdg ＋qUCO ＝12mv 2－0，得U CO ＝mv 2－2mgd 2q ，选项A 错误；对小球P 在O 点处时受力分析，如图所示，F 1＝F 2＝kQq 2d 2＝kQq 2d 2，它们的合力为：F ＝F 1cos 45°＋F 2cos 45°＝2kQq 2d 2，则O 点处的电场强度E ＝F q ＝2kQ 2d 2，选项B 正确；小球下落过程中重力势能、动能和电势能之和不变，选项C 错误；小球P 由O 运动到D 的过程，由动能定理得：mgd ＋qU OD ＝12mv D 2－12mv 2，由等量异种点电荷的电场特点可知U CO ＝U OD ，联立解得v D ＝2v ，选项D 正确．16、【答案】D【解析】电容器的额定电压为2.7V ，说明工作电压不能超过2.7V ，可以小于2.7V ，故A 错误；电容器的电容由电容器本身决定，跟电容器两极间的电势差无关，故B 错误；电容描述电容器容纳电荷的本领，不充电时电容仍然存在，与充电与否无关，故C 错误；该电容器最大容纳电荷量：Q ＝CU ＝400F×2.7V ＝1080C ，故D 正确．17、【答案】B【解析】开关闭合时，粒子做匀速直线运动，电场力与重力平衡，A 极板和电源正极相连，所以场强方向向下，故粒子带负电，A 错误；保持开关闭合，电容器两端电压不变，B 板上移，板间距d 变小，由公式E ＝U d知场强增大，电场力大于重力，粒子可沿轨迹②运动，故B 正确；保持开关闭合，将A 板向上平移一定距离，板间距d 增大，由公式E ＝U d知场强减小，电场力小于重力，所以粒子向下偏转，故C 错误；断开开关，电容器电荷量不变，将B 板向上平移一定距离，由公式C ＝Q U ，C ＝εr S 4πkd ，E ＝U d 得，E ＝4πkQ εr S，与板间距离无关，故场强不变，所以粒子沿轨迹①运动，故D 错误．18、【答案】BC 【解析】由公式C ＝εr S 4πkd ，可知当被测物体带动电介质板向左移动时，导致两极板间电介质增多，εr 变大，则电容C 增大，由公式C ＝Q U 可知，电荷量Q 不变时，U 减小，则θ减小，故A 错误，C 正确；由公式C ＝εr S 4πkd ，可知当被测物体带动电介质板向右移动时，导致两极板间电介质减少，εr 减小，则电容C 减少，由公式C ＝Q U 可知，电荷量Q 不变时，U 增大，则θ增大，故B 正确，D 错误．19、【答案】BD【解析】极板始终与电源连接，电压不变，d 减小，由E ＝U d可知，电场强度E 增大，则带电液滴所受电场力增大，液滴将向上加速运动，故A 、C 错误；b 点电势为零，U Mb＝φM －φb ＝φM ＝Ed Mb ，场强增大，M 点电势升高，由题意，液滴处于静止状态，可知液滴所受电场力方向向上，所以液滴带负电，液滴在M 点电势能降低，故B 正确；在a 板移动前后两种情况下，若将液滴从a 板移到b 板，由于电势差相同，电场力做功qU 相同，故D 正确．20、【答案】CD【解析】带电油滴的运动轨迹为直线，在电场中受到重力mg 和电场力F ，其合力必定沿此直线向下，根据三角形定则作出合力，由图可知，当电场力F 与此直线垂直时，电场力F 最小，场强最小，则有F＝qE min ＝mg sin θ，得到E min ＝mg sin θq ，由图可知，电场强度无最大值，故A 、B 错误；当E ＝mg sin θq时，电场力方向与速度方向垂直，电场力不做功，带电油滴的电势能一定不变；这种情况下只有重力做功，带电油滴的机械能不变，故D 正确；当E >mg sin θq时，当电场力方向与速度方向成锐角时，电场力做正功，带电油滴的机械能增加，故C 正确．21、【答案】CD 【解析】根据动能定理：12mv 2－0＝qU ，解得：v ＝2qU m，所以质子和α粒子在O 2处的速度大小之比为2∶1，A 错误；对整个过程用动能定理，设O 2到MN 板的电势差为U ′，有：E k －0＝q (U ＋U ′)，所以末动能与电荷量成正比，所以质子和α粒子打到感光板上时的动能之比为1∶2，C 正确；由O 2到MN 板，质子和α粒子都做类平抛运动，竖直方向：h ＝12·Eq m t 2，水平方向：x ＝vt ，联立解得：x ＝2Uh E ，所以质子和α粒子打到感光板上的位置相同，D 正确；在A 、B 间：a ＝Eq m，质子的加速度大，所以质子运动时间短，进入竖直电场做类平抛运动，质子的水平速度大，又因为质子和α粒子水平位移相等，所以质子运动时间短，B 错误．22、【答案】C【解析】设OP ＝L ，从O 到P 水平方向做匀减速运动，到达P 点的水平速度为零；竖直方向做自由落体运动，则水平方向：L cos 60°＝v 02t ，竖直方向：L sin 60°＝12gt 2，解得：t ＝3v 0g ，选项C 正确；水平方向F 1＝ma ＝m v 0t ＝3mg 3，小球所受的合外力是F 1与mg 的合力，可知合力的大小F ＝mg 2＋F 12＝233mg ，选项A 、B 错误；小球通过P 点时的速度v P ＝gt ＝3v 0，则动能：E k P ＝12mv P 2＝32mv 02，选项D 错误．23、【答案】BD【答案】小金属块水平方向先向右做匀减速直线运动，然后向左做匀加速直线运动，故一定会与高台边缘相碰，故A 错误，B 正确；小金属块水平方向先向右做匀减速直线运动，加速度大小为3g ，根据速度位移关系公式，有：x m ＝v 022×3g ＝v 026g，故C 错误；小金属块水平方向向右做匀减速直线运动，分速度v x ＝v 0－3gt ；竖直方向做自由落体运动，分速度v y ＝gt ；合速度v ＝v x 2＋v y 2＝v 0－3gt 2＋gt 2＝10g 2t 2－6gtv 0＋v 02，根据二次函数知识，当t ＝3v 010g 时，有极小值10v 010，故D 正确．24、【答案】BD【解析】A 、K 之间建立的是非匀强电场，公式U ＝Ed 不适用，故A 错误；根据动能定理得：E k －0＝eU ，得电子到达A 极板时的动能E k ＝eU ，故B 正确；电场力做正功，动能增大，电势能减小eU ，故C 错误；B 、K 之间的场强小于A 、B 之间的场强，根据U ＝E d 可知，B 、K 之间的电势差小于A 、B 之间的电势差，故D 正确．25、【答案】D【解析】若电压是题图甲，0～T 时间内，电场力先向左后向右，则电子先向左做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故A 错误；电压是题图乙时，在0～T 2时间内，电子向右先加速后减速，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故B 错误；电压是题图丙时，电子先向左做加速度先增大后减小的加速运动，过了T 2后做加速度先增大后减小的减速运动，到T 时速度减为0，之后重复前面的运动，故电子一直朝同一方向运动，故C 错误；电压是题图丁时，电子先向左加速，到T 4后向左减速，T 2后向右加速，34T 后向右减速，T 时速度减为零，之后重复前面的运动，故电子做往复运动，故D 正确．。