2019版一轮优化探究物理(鲁科版)练习：第七章电场能的性质含解析

基础课1 电场的力的性质知识点一、电荷及电荷守恒定律1．元电荷、点电荷(1)元电荷：e ＝1.6×10－19 C ，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。

(2)点电荷：物理学上把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体叫做点电荷。

2．静电场(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。

(2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。

3．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分或者从一个物体转移到另一个物体。

在任何转移的过程中，电荷的总量不变。

(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。

(3)带电实质：物体带电的实质是得失电子。

知识点二、库仑定律1．内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 1、Q 2的乘积成正比，跟它们的距离r 的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。

同种电荷相斥，异种电荷相吸。

2．表达式：F ＝k Q 1Q 2r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫静电力常量。

3．适用条件：真空中的点电荷。

知识点三、电场强度、点电荷的场强1．定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值叫做电场强度。

2．定义式：E ＝F q 。

单位：N/C 或V/m3．点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度：E ＝k Q r 。

4．方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。

5．电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，遵从平行四边形定则。

知识点四、电场线1．定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中绘出一些曲线，曲线上任一点的电场强度方向就在该点的切线方向上，这样的曲线叫做电场线。

电场线的疏密大致表示电场强度的大小。

2.[思考判断](1)物体带电的实质是电子的转移。

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2、电场能的性质[基础训练］1．(2018·上海松江一模）一电荷量为q的正点电荷位于电场中A点,具有的电势能为E p,则A点的电势为φ＝错误!。

若把该点电荷换为电荷量为2q的负点电荷，则A点的电势为( ）A．4φ B．2φ C．φ D.错误!φ答案：C 解析:根据电势的物理意义：电势是反映电场性质的物理量，仅由电场决定,与试探电荷无关．可知，将该点电荷换为电荷量为2q的负点电荷，A点的电势不变，故C正确，A、B、D错误．2．如图所示，充电的平行板电容器两板间形成匀强电场，以A点为坐标原点，AB方向为位移x的正方向，能正确反映电势φ随位移x变化的图象是( )答案:C 解析:充电的平行板电容器两板间形成匀强电场，电势φ随位移x均匀减小，选项C正确．3．（2018·山东滨州二模）电子束焊接机中的电场线如图中虚线所示．K 为阴极，A为阳极，两极之间的距离为d,在两极之间加上高压U，有一电子在K极由静止加速．不考虑电子重力，元电荷为e，电子的质量为m，下列说法正确的是( )A．阴极K应接高压电源的正极B．电子从K到A的过程中,加速度大小为错误!C．电子由K到A的过程中电势能减小了eUD．电子由K到A电场力做负功答案：C 解析：由图可知A极电势高，应接电源正极，选项A错误；由于是非匀强电场，加速度大小在变化,选项B错误；从K到A，电场力做功W ＝eU,所以电势能减少了eU,C正确，D错误．4．（2018·江西南昌二中月考)如图所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点，ab＝cd＝10 cm，ad＝bc＝20 cm，电场线与矩形所在平面平行．已知a点电势为20 V，b点电势为24 V，则( )A．场强大小一定为E＝40 V/mB．c、d间电势差一定为4 VC．场强的方向一定由b指向aD．c点电势可能比d点低答案：B 解析:根据题设条件可知,场强方向无法确定，知道a、b间电势差，但不能根据E＝错误!求出场强的大小，故A、C错误．根据匀强电场的电场线与等势线分布的特点可知，c、d间电势差必等于b、a间电势差,为4 V，故B正确．c、d间电势差为4 V，则知c点电势比d点高4 V，故D错误．5．（2018·河南六市一联）在真空中A、B两点分别放有异种点电荷－Q 和＋2Q，以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径acbd，如图所示,则下列说法正确的是( )A．场强大小关系有E a＝E b、E c＝E dB．电势高低关系有φa>φb、φc〉φdC．将一负点电荷沿圆弧由a运动到b的过程中电场力做正功D．将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中电势能始终不变答案：C 解析:对比等量异种点电荷的电场分布可知E b〉E a，E c＝E d，A 项错误．由题知，电场线方向由B指向A，则有φa〈φb,由于电荷从c点移到d点，电场力做功为零,所以两点电势相等，故B错误．将一负点电荷沿圆弧由a运动到b的过程中，电场力方向与运动方向相同，所以电场力做正功，故C正确．将一正点电荷沿直线由c运动到d的过程中，根据电场强度的叠加可知，在c点电场力方向与速度方向夹角大于90°，而在d点的电场力方向与速度方向夹角小于90°，所以电场力先做负功后做正功，则电势能先增大，后减小,故D错误．6．（2018·江苏南通一模）（多选）四个点电荷位于正方形四个角上，电荷量及其附近的电场线分布如图所示．ab、cd分别是正方形两组对边的中垂线，O为中垂线的交点，P、Q分别为ab、cd上的两点，OP>OQ,则（)A．P点的电场强度比Q点的小B．P点的电势比M点的低C．OP两点间的电势差小于OQ两点间的电势差D．一带正电的试探电荷在Q点的电势能比在M点大答案：AD 解析：根据电场的对称性知P点场强小于Q点场强，选项A 正确；ab和cd是两条等势线，所以φP＝φQ，B错误；U OP＝U OQ＝0，C错误；由于φQ>φM，所以正试探电荷在Q点电势能大,D正确．7．如图所示,在O点放置一个正电荷，在过O点的竖直平面内的A点,自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q。

53 电场能的性质[方法点拨] (1)电势能、电势、电势差、电场力的功及电荷量是标量，但都有正负．涉及到它们的计算要注意正负号问题．(2)电场中某一点的电势等于各点电荷在该点产生的电势的代数和．1．(多选)(2017·江西省重点中学盟校第一次联考)如图1所示，在一个匀强电场中有一个三角形ABC，AC的中点为M，BC的中点为N.将一个带正电的粒子从A点移动到B点，电场力做功为W AB＝6.0×10－9 J．则以下分析正确的是( )图1A．若将该粒子从M点移动到N点，电场力做功W MN可能小于3.0×10－9 JB．若将该粒子从M点移动到N点，电势能减少3.0×10－9 JC．若将该粒子由B点移动到N点，电场力做功为－3.0×10－9 JD．若被移动的粒子的电荷量为＋2×10－9 C，可求得A、B之间的电势差U AB为3 V2．(多选)(2017·天津五区县模拟)空间有一与纸面平行的匀强电场，纸面内的A、B、C三点位于以O点为圆心，半径为10 cm的圆周上，并且∠AOC＝90°，∠BOC＝120°，如图2所示．现把一个电荷量q＝1×10－5 C的正电荷从A移到B，电场力做功－1×10－4 J；从B移到C，电场力做功为3×10－4 J，则该匀强电场的场强方向和大小是( )图2A．场强大小为200 V/mB．场强大小为200 3 V/mC．场强方向垂直OA向右D．场强方向垂直OC向下3．(2018·四川成都模拟)如图3所示，孤立点电荷＋Q固定在正方体的一个顶点上，与＋Q 相邻的三个顶点分别是A、B、C，下列说法正确的是( )图3A．A、B、C三点的场强相同B．A、B、C三点的电势相等C．A、B、C三点所在的平面为一等势面D．将一电荷量为＋q的检验电荷由A点沿直线移动到B点的过程中电势能始终保持不变4．(2017·安徽省皖南八校第二次联考)如图4所示，竖直线OO′是等量异种电荷＋Q和－Q 连线的中垂线，A、B、C的位置如图所示，且都处于一矩形金属空腔内．下列说法正确的是( )图4A．A、B、C三点电势大小关系是φA＝φC<φBB．A、B、C三点电势大小关系是φA＝φC>φBC．金属空腔上的感应电荷在A、B、C三点形成的场强方向均水平向右D．金属空腔上的感应电荷在A、B、C三点形成的场强大小关系是E B>E C>E A5．(2018·陕西商洛模拟)如图5所示，虚线a、b、c代表电场中一簇等势面．相邻等势面之间的电势差相等，实线为一带电质点(重力不计)仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知( )图5A．a、b、c三个等势面中，a的电势最高B．电场中Q点处的电场强度大小比P点处大C．该带电质点在P点处受到的电场力比在Q点处大D．该带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大6．(多选)(2018·吉林公主岭一中模拟)位于正方形四角上的四个等量点电荷的电场线分布如图6所示，ab、cd分别是正方形两条边的中垂线，O点为中垂线的交点，P、Q分别为cd、ab上的点，则下列说法正确的是( )图6A．P、O两点的电势关系为φP＝φOB．P、Q两点电场强度的大小关系为E Q>E PC．若在O点放一正点电荷，则该正点电荷受到的电场力不为零D．若将某一负电荷由P点沿着图中曲线PQ移到Q点，电场力做功为零7．(2017·山东滨州一模)一带电粒子在匀强电场中仅在电场力作用下运动轨迹如图7虚线所示，在粒子运动过程中，下列说法中正确的是( )图7A．粒子带负电B．粒子的速度一定减小C．任意相等时间内，初末两位置电势差相等D．任意相等时间内速度变化量相同8．(多选)如图8所示，匀强电场中的A、B、C、D点构成一位于纸面内的平行四边形，电场强度的方向与纸面平行，已知A、B两点的电势分别为φA＝12 V，φB＝6 V，则C、D两点的电势可能分别为( )图8A．9 V、18 V B．9 V、15 VC．0 V、6 V D．6 V、0 V9．(多选)(2017·江西省九校联考)如图9所示，已知某匀强电场方向平行正六边形ABCDEF 所在平面，若规定D点电势为零，则A、B、C的电势分别为8 V、6 V、2 V，初动能为16 eV、电荷量大小为3e(e为元电荷)的带电粒子从A沿着AC方向射入电场，恰好经过BC的中点G.不计粒子的重力，下列说法正确的是( )图9A ．该粒子一定带正电B ．该粒子达到G 点时的动能为4 eVC ．若该粒子以不同速率从D 点沿DF 方向入射，该粒子可能垂直经过CED ．只改变粒子在A 点初速度的方向，该粒子不可能经过C 点10．(2017·山东烟台一模)直线mn 是某电场中的一条电场线，方向如图10所示．一带正电的粒子只在电场力的作用下由a 点运动到b 点，轨迹为一抛物线，φa 、φb 分别为a 、b 两点的电势．下列说法中正确的是( )图10A ．可能有φa <φbB ．该电场可能为点电荷产生的电场C ．带电粒子在b 点的动能一定大于在a 点的动能D ．带电粒子由a 运动到b 的过程中电势能一定一直减小11．(2017·福建龙岩3月质检)以无穷远处的电势为零，在电荷量为q 的点电荷周围某点的电势可用φ＝kq r计算，式中r 为该点到点电荷的距离，k 为静电力常量．两电荷量大小均为Q 的异种点电荷固定在相距为L 的两点，如图11所示．现将一质子(电荷量为e )从两点电荷连线上的A 点沿以电荷＋Q 为圆心、半径为R 的半圆形轨迹ABC 移到C 点，质子从A 移到C 的过程中电势能的变化情况为( )图11A ．增加2kQe L 2－R 2B ．增加2kQeR L 2－R 2C ．减少2kQeR L 2＋R 2D ．减少2kQe L 2＋R 2 12．(2017·山东泰安一模)如图12所示，＋Q 为固定的正点电荷，虚线圆是其一条等势线．两电荷量相同、但质量不相等的粒子，分别从同一点A以相同的速度v0射入，轨迹如图中曲线，B、C为两曲线与圆的交点．a B、a C表示两粒子经过B、C时的加速度大小，v B、v C表示两粒子经过B、C时的速度大小．不计粒子重力，以下判断正确的是( )图12A．a B＝a C v B＝v C B．a B>a C v B＝v CC．a B>a C v B<v C D．a B<a C v B>v C13．(2017·山东临沂一模)A、B为两等量异种电荷，图13中水平虚线为A、B连线的中垂线．现将另两个等量异种的检验电荷a、b用绝缘细杆连接后，从离AB无穷远处沿中垂线平移到AB 的连线上，平移过程中两检验电荷位置始终关于中垂线对称．若规定离AB无穷远处电势为零，则下列说法中正确的是( )图13A．在AB的连线上a所处的位置电势φa<0B．a、b整体在AB连线处具有的电势能E p>0C．整个移动过程中，静电力对a做正功D．整个移动过程中，静电力对a、b整体做正功14．(多选)如图14所示电场，实线表示电场线．一个初速度为v的带电粒子仅在电场力的作用下从a点运动到b点，虚线表示其运动的轨迹．则( )图14A．粒子带正电B．粒子受到的电场力不断减小C．a点电势高于b点电势D．电场力一直做正功，动能增加15．(多选)如图15所示，a、b、c、d是某匀强电场中的四个点，它们是一个四边形的四个顶点，ab ∥cd ，ab ⊥bc,2ab ＝cd ＝bc ＝2l ，电场方向与四边形所在平面平行．已知a 点电势为24 V ，b 点电势为28 V ，d 点电势为12 V ．一个质子(不计重力)经过b 点的速度大小为v 0，方向与bc 成45°，一段时间后经过c 点，则下列说法正确的是( )图15A ．c 点电势为20 VB ．质子从b 运动到c 所用的时间为2l v 0C ．场强的方向由a 指向cD ．质子从b 运动到c 电场力做功为8 eV答案精析1．BD2．AC [U AB ＝W AB q ＝－1×10－410－5 V ＝－10 V ；U BC ＝W BC q ＝3×10－410－5 V ＝30 V ；则U AC ＝U AB ＋U BC ＝20 V ，若设φC ＝0，则φA ＝20 V ，φB ＝30 V ，由几何知识得若延长AO 则与BC 的连线交于BC 的三等分点D 点，D 点的电势应为20 V ，则AD 为电势为20 V 的等势面，故场强方向垂直OA 向右，大小为E ＝U OC R ＝200.1V/m ＝200 V/m ，故选A 、C.]3．B4．D [空腔体内部各点的电势相同，选项A 、B 错误；金属空腔内部各点的合场强为零，即两个点电荷的场强与感应电荷的场强等大反向，因两电荷在A 、B 、C 三点形成的场强方向向右，故金属空腔上的感应电荷在A 、B 、C 三点场强方向均水平向左，选项C 错误；两电荷在A 、B 、C 三点形成的场强大小关系是E B ′>E C ′>E A ′；则金属空腔上的感应电荷在A 、B 、C 三点形成的场强大小关系是E B >E C >E A ，选项D 正确．]5．C [根据题图可知，P 点处等差等势面比Q 点处密，由电势差与电场强度的关系可知，P 点处的电场强度大小比Q 点处大，带电质点在P 点处所受的电场力比Q 点处大，选项B 错误，C 正确；根据带电质点的运动轨迹可知，带电质点所受电场力方向指向轨迹弯曲的方向，即由c 等势面指向a 等势面，由于题中没有给出带电质点所带电荷的电性，无法判断出a 、b 、c 三个等势面中哪个等势面电势最高，选项A 错误；若质点由Q 向P 运动，由题图可知质点所受电场力方向与运动方向的夹角为锐角，电场力做正功，带电质点电势能减小，故带电质点在P 点具有的电势能比在Q 点的小，若带电质点由P 向Q 运动，同理可知带电质点在P 点具有的电势能比在Q 点的小，故D 错误．]6．AD [根据等量异种电荷的电场线的特点：两点电荷连线的中垂线为等势面，由对称性知，ab 和cd 都是等势面，它们都过O 点，所以ab 上的电势和cd 上的电势相等，即P 、O 两点的电势关系为φP ＝φO ，A 项正确；由题图电场线的疏密程度可看出P 点电场线更密集，E Q <E P ，B 项错误；根据电场的矢量合成，O 点场强为零，不管放什么电荷受到的电场力都是零，C 项错误；由于φP ＝φO ＝φQ ，故U PQ ＝0，若将负电荷由P 点沿曲线移到Q 点，电场力做功为零，D 项正确．]7．D 8.BC 9.BD 10.C 11.B 12.C 13.B14．BC [由轨迹弯曲方向可判断出电场力方向，电场力方向指向弧内，则粒子带负电荷，A 项错误；电场线的疏密代表电场的强弱，从a 到b ，电场强度减小，则粒子受到的电场力不断减小，B 项正确；沿着电场线方向电势降低，则a 点电势高于b 点电势，C 项正确；电场力方向与速度方向夹角大于90°，一直做负功，动能减小，D 项错误．]15．ABD [三角形bcd 是等腰直角三角形，具有对称性，如图所示，bM ＝12bN ＝14bd ，已知a 点电势为24 V ，b 点电势为28 V ，d 点电势为12 V ，且ab ∥cd ，ab ⊥bc,2ab ＝cd ＝bc ＝2l ，因此根据几何关系，可得M 点的电势为24 V ，与a 点电势相等，从而连接aM ，即为等势面；三角形bcd 是等腰直角三角形，具有对称性，bd 连线中点N 的电势与c 相等，为20 V ，A 项正确；质子从b 运动到c 做类平抛运动，沿初速度方向分位移为2l ，此方向做匀速直线运动，则t ＝2lv 0，B 项正确；Nc 为等势线，其垂线bd 为场强方向，场强方向由b 指向d ，C 项错误；电势差U bc ＝8 V ，则质子从b 运动到c 电场力做功为8 eV ，D 项正确．]。

基础课2电场的能的性质知识点一、电势能、电势1．电势能(1)电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。

(2)电势能①定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于把电荷从这点移到选定的参考点的过程中电场力所做的功。

②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即W AB ＝E p A－E p B＝－ΔE p。

2．电势(1)定义：电荷在电场中某点的电势能跟电荷量的比值叫做该点的电势。

(2)定义式：φ＝E p q。

(3)矢标性：电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。

(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。

3．等势面(1)定义：电场中电势相等的点组成的面叫做等势面。

(2)四个特点①等势面一定与电场线垂直。

②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。

③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。

④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。

知识点二、电势差1．定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力做功与移动电荷的电荷量的比值。

2．定义式：U AB＝W AB q。

3．电势差与电势的关系：U AB＝φA－φB，U AB＝－U BA。

知识点三、匀强电场中电场强度与电势差的关系1．电场强度与电势差的关系：在匀强电场中，电场强度等于沿场强方向单位距离上的电势差，即E＝U d。

2．公式E＝Ud的适用范围是匀强电场，d为沿电场强度方向上的距离。

[思考判断](1)电场力做功与重力做功相似，均与路径无关。

()(2)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。

()(3)电场强度处处相同的区域内，电势一定也处处相同。

()(4)A、B两点的电势差是恒定的，所以U AB＝U BA。

()(5)电场中，场强方向是指电势降落最快的方向。

()(6)电势有正负之分，因此电势是矢量。

()(7)电势的大小由电场的性质决定，与零电势点的选取无关。

()(8)电势差U AB由电场本身的性质决定，与零电势点的选取无关。

课后分级演练(二十一) 电场能的性质【A级——基础练】1．(2017·河北省三市联考)如图甲所示，直线上固定两个正点电荷A与B，其中B带＋Q的电荷量，C、D两点将AB连线三等分，现有一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动，不计粒子所受的重力，并且已知该粒子在C、D间运动的速度v与时间t的关系图象如图乙所示，则A点电荷的带电荷量可能是( )A．＋5Q B．＋3QC．＋2Q D．＋Q解析：A 由v－t图象可知该粒子在两正电荷A、B的作用下做加速度逐渐减小的减速运动，故点电荷A对其的库仑引力大于点电荷B对其的库仑引力，根据库仑定律，在D点，k Q A q4r2>kQqr2，即Q A>4Q，故选项A正确，B、C、D错误．2.(2017·河南省洛阳市高三统考)如图所示，在竖直向上的匀强电场中，一根不可伸长的轻质绝缘细绳一端系着一个带电小球，另一端固定于O点，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b.不计空气阻力，则( )A．小球带负电B．电场力跟重力是一对平衡力C．小球在从a点运动到b点的过程中，电势能减小D．运动过程中小球的机械能守恒解析：B 根据题述小球在竖直平面内做匀速圆周运动知，电场力跟重力一定平衡，故电场力一定向上，小球带正电，选项A错误，B正确．小球在从a点运动到b点的过程中，克服电场力做功，电势能增大，选项C错误．小球在运动过程中动能不变，机械能做周期性变化，不守恒，选项D错误．3.如图所示，实线为电场线，虚线为等势面，φa＝50 V，φc＝20 V，则a、c连线中点b的电势φb为( )A．等于35 VB．大于35 VC．小于35 VD．等于15 V解析：C ab 段平均场强大于bc 段平均场强，由匀强电场场强公式E ＝Ud知U ab >U bc ，故U ab >15 V ，U bc <15 V ，所以φB <35 V ．C 正确．4．(多选)如图所示，A 、B 、C 是匀强电场中平行于电场线的某一平面上的三个点，各点的电势分别为φA ＝5 V ，φB ＝2 V ，φC ＝3 V ，H 、F 三等分AB ，G 为AC 的中点，在下列各示意图中，能正确表示该电场强度方向的是( )解析：BC 匀强电场中将任一线段等分，则电势差等分．把AB 等分为三段，AB 间电压为3 V ，则每等分电压为1 V ，H 点电势为4 V ，F 点电势为3 V ，将FC 相连，则FC 为等势线，电场线垂直于FC ，从高电势指向低电势，C 正确；把AC 相连，分为两份，AC 电压为2 V ，则G 点电势为4 V ，GH 为等势线，电场线垂直于GH ，从高电势指向低电势，B 正确．5.(多选)(2017·山东潍坊模拟)如图所示，图中K 、L 、M 为静电场中的三个相距较近的等势面．一带正电粒子射入此静电场中后，沿abcde 轨迹运动．已知粒子在ab 段做减速运动．下列判断中正确的是( )A ．粒子在a 点的电势能小于在d 点的电势能B ．粒子在a 点的电势能大于在d 点的电势能C ．K 、L 、M 三个等势面的电势关系为φK <φL <φMD ．K 、L 、M 三个等势面的电势关系为φK >φL >φM解析：AC b 、d 在同一等势面上，粒子从a 到b 做减速运动，电场力做负功，电势能增加，故在a 点的电势能小于在d 点的电势能，A 正确，B 错误；由带正电粒子在电势高的点电势能大，可知M 的电势最高K 的电势最低，故C 正确，D 错误．6．(多选)两个等量同种电荷固定于光滑水平面上，其连线中垂线上有A 、B 、C 三点，如图甲所示．一个带电荷量为2 C 、质量为1 kg 的小物块从C 点静止释放，其运动的v －t 图象如图乙所示，其中B 点处为整条图线切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)，则下列说法正确的是( )A ．B 点为中垂线上电场强度最大的点，场强E ＝1 V/mB ．由C 到A 的过程中物块的电势能先减小后变大C ．由C 到A 的过程中，电势逐渐升高D ．A 、B 两点电势差U AB ＝－5 V解析：AD 由题图乙知，小物块在B 点时加速度最大，大小为2 m/s 2，据qE ＝ma 得B 点场强最大，大小E ＝1 V/m ，A 正确．由C 到A 的过程中小物块的速度增大，动能增大．电势能始终在减小，故电势逐渐降低，B 、C 错误．根据动能定理有qU AB ＝12mv 2B －12mv 2A ，解得U AB ＝－5 V ，D 正确．7.如图，半径为R 的均匀带电薄球壳，其上有一小孔A .已知壳内的场强处处为零；壳外空间的电场，与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生的电场一样．一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以初动能E k0沿OA 方向射出．下列关于试探电荷的动能E k 与离开球心的距离r 的关系图线，可能正确的是( )解析：A 由于带正电的试探电荷在球壳内运动时，不受电场力，没有力做功，动能不变，可知C 、D 项错误．在球壳外，电场力做正功，动能增大，且由F 库＝k Qq r2可知随r 的增大，F 库减小，体现为E k －r 图线的斜率减小，故选项A 正确，B 错误．8.如图所示，匀强电场方向平行于xOy 平面，在xOy 平面内有一个半径为R ＝5 m 的圆，圆上有一个电荷量为q ＝＋1×10－8 C 的试探电荷P ，半径OP 与x 轴正方向的夹角为θ，P 沿圆周移动时，其电势能E p＝2.5×10－5sin θ(J)，则( )A ．x 轴位于零势面上B ．电场强度大小为500 V/m ，方向沿y 轴正方向C ．y 轴位于零势面上D ．电场强度大小为500 V/m ，方向沿x 轴正方向解析：A 由E p ＝2.5×10－5sin θ(J)知，x 轴上的势能为零，是零势面，电场线沿y轴方向，A 正确，C 错误；当θ＝90°时，E p ＝2.5×10－5J ＝EqR ，解得E ＝500 V/m ，此时电势能大于零，故电场强度的方向沿y 轴负方向，B 、D 错误．9．两电荷量分别为q 1和q 2的点电荷固定在x 轴上的O 、M 两点，两电荷连线上各点电势φ随x 变化的关系如图所示，其中C 为ND 段电势最低的点，则下列说法正确的是( )A ．q 1、q 2为等量异种电荷B ．N 、C 两点间场强方向沿x 轴负方向C ．N 、D 两点间的电场强度大小沿x 轴正方向先减小后增大D ．将一正点电荷从N 点移到D 点，电势能先增大后减小解析：C 根据q 1左侧和q 2右侧电势随距离增大而降低可判断两者均为正电荷，A 错．N 、C 间的电场方向沿x 轴正方向，C 点场强为0，B 错．根据ND 段图线的斜率大小先减小后增大可知，场强先减小到零后反向增大，C 正确；正电荷从N 移到D ，由E p ＝qφ知，电势能先减小后增大，D 错．10.(2017·贵州铜仁市模拟)如图所示，质量为m ，带电量为q 的粒子，以初速度v 0，从A 点竖直向上射入真空中沿水平方向的匀强电场中，粒子通过电场中B 点时，速率v B ＝2v 0，方向与电场的方向一致，则A 、B 两点的电势差为( )A.mv 202qB.3mv 20qC.2mv 20q D.3mv 202q解析：C 粒子在竖直方向做匀减速直线运动2gh ＝v 20①电场力做正功，重力做负功，则根据动能定理有qU －mgh ＝12mv 2B －12mv 20② 解方程①②可得，A 、B 两点电势差为2mv 20q. 【B 级——提升练】11.(多选)(2017·河南开封模拟)如图所示，在一个匀强电场中有一个四边形ABCD ，电场方向与四边形ABCD 平行，其中M 为AD 的中点，N 为BC 的中点．一个电荷量为q 的带正电粒子，从A 点移动到B 点过程中，电势能减小W 1，若将该粒子从D 点移动到C 点，电势能减小W 2，下列说法正确的是( )A ．匀强电场的场强方向必沿AB 方向B ．若将该粒子从M 点移动到N 点，电场力做功W ＝W 1＋W 22C ．若D 、C 之间的距离为d ，则该电场的场强大小为E ＝W 2qdD ．若M 、N 之间的距离为d ，该电场的场强最小值为E ＝W 1＋W 22qd解析：BD 由A 到B 或者由D 到C ，电场力对粒子做正功，电势能减少，匀强电场的场强具体方向不能确定，故选项A 错误；因为电场是匀强电场，则M 点的电势是A 、D 两点电势的平均值；N 点的电势是B 、C 两点电势的平均值，即φM ＝φA ＋φD 2，φN ＝φB ＋φC 2，可得W MN ＝qU MN ＝q (φM －φN )＝q (φA ＋φD 2－φB ＋φC2)＝12(φA －φB )q ＋12(φD －φC )q ＝W 1＋W 22，故B 正确；由于场强的方向无法确定，故选项C 错误；根据上述推论有U MN ＝W 1＋W 22q，若M 、N 两点正好处于同一条电场线上，距离d 为过M 和N 的两个等势面之间距离的最大值，该电场的场强有最小值，即E ＝W 1＋W 22qd，故选项D 正确． 12．(多选)一带负电的粒子只在电场力作用下沿x 轴正向运动，其电势能E p 随位移x 变化的关系如图所示，其中0～x 2段是对称的曲线，x 2～x 3段是直线，则下列说法正确的是( )A ．x 1处电场强度为零B ．x 1、x 2、x 3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1>φ2>φ3C ．粒子在0～x 2段做匀变速运动，x 2～x 3段做匀速直线运动D ．x 2～x 3段是匀强电场解析：ABD 根据电势能与电势的关系E p ＝qφ及场强与电势的关系E ＝－ΔφΔx得E ＝1q ·(－ΔE p Δx )，由数学知识可知E p －x 图象切线的斜率等于ΔE p Δx ，x 1处切线斜率为零，则x 1处电场强度为零，故A 正确．由题图可看出在0～x 1段图象切线的斜率不断减小，由A 知场强减小，粒子所受的电场力减小，加速度减小，做非匀变速运动．x 1～x 2段图象切线的斜率不断增大，场强增大，粒子所受的电场力增大，做非匀变速运动．x 2～x 3段斜率不变，场强不变，即电场强度大小和方向均不变，是匀强电场，粒子所受的电场力不变，做匀变速直线运动，故C 错误，D 正确．根据电势能与电势的关系E p ＝qφ可知粒子带负电，q <0，则电势能越大，粒子所在处的位置电势越低，所以有φ1>φ2>φ，故B 正确．13.转动动能是物体动能的一种形式，它特指物体围绕某一点或某一轴转动所具有的动能．如图所示的是实验室中一种展示和测量转动动能的装置，一个由四根长为l的绝缘轻质刚性杆组成的正方形水平放置，在其四个端点a、b、c、d分别固定质量均为m、电荷量均为q的点电荷，其中a点带负电荷，其余b、c、d三点带正电荷，正方形可绕中心竖直轴O 在水平面内自由转动．现将正方形装置放入一个水平电场中，初始位置aO连线与电场方向垂直，在电场力作用下，该装置从静止开始发生旋转，测量其转动角速度便可知转动动能．下列分析正确的是(分析时可不考虑竖直转动轴O处的摩擦力)( )A．在电场力作用下装置从静止开始将向顺时针方向转动B．在电场力作用下装置从静止开始将沿逆时针方向连续转圈C．在电场力作用下装置从静止开始转动的最大转动动能E km＝22EqlD．在电场力作用下装置从静止开始转动的最大角速度ωkm＝2Eq ml解析：D 开始时a受电场力向右，而c受电场力向左，故在电场力作用下装置从静止开始将向逆时针方向转动，选项A错误；当整个装置转过90°时，a受水平向右的电场力，c受水平向左的电场力，两力方向均通过转动轴，而b、d均受水平向左的电场力，故装置在此位置速度最大，同理，转过此位置后装置将减速转动，再转过90°时速度为零，选项B 错误；在电场力作用下装置从静止开始转动的最大转动动能等于电场力做的功，即E km＝W＝2Eq·22l＝2Eql，选项C错误；由题意可知4·12m(ωkm·22l)2＝E km，解得ωkm＝2Eqml，选项D正确．14.如图所示，空间中存在沿x轴的静电场，其电势φ沿x轴的分布如图所示，x1、x2、x3、x4是x轴上的四个点，质量为m、带电量为－q的粒子(不计重力)，以初超度v0从O点沿x轴正方向进入电场，在粒子沿x轴运动的过程中，下列说法正确的是( ) A．粒子在x2点的速度为0B．从x1到x3点的过程中，粒子的电势能先减小后增大C．若粒子能到达x4处，则v0的大小至少应为2qφ0 mD．若v0＝2qφ0m，则粒子在运动过程中的最大动能为3qφ0解析：C 根据沿着电场线方向电势逐渐降低，由φ－x图象，画出沿x轴方向的场强方向(图中箭头指向)及各点电势分布如图所示．由图示知，O和x2两点电势相等，O到x2过程，电场力做功为0，动能不变，故粒子在x2点的速度为v0，选项A错误；从x1到x3过程中，电场力对负电荷一直做负功，粒子的电势能一直增加，选项B错误；从x3到x4过程中，电场力对负电荷做正功，故粒子若能到达x 4点，需能到达x 3点．假设粒子恰好到达x 3，由动能定理得W ＝qφ0＝12mv 20，故v 0大小至少为2qφ0m ，选项C 正确；粒子运动过程中，电场力所做正功的最大值为qφ0，若v 0＝2qφ0m，则动能最大值为2qφ0，选项D 错误．15.静电场方向平行于x 轴，以坐标原点为中心，其电势φ随x 的分布如图所示，图中φ0和d 为已知量．一个带负电的粒子仅在电场力作用下，以坐标原点O 为中心沿x 轴方向在A 、B 之间做周期性运动．已知该粒子质量为m 、电荷量为－q (q >0)，经过坐标原点时速度为v .求：(1)粒子在电场中所受电场力的大小．(2)A 点离坐标原点O 的距离．(3)粒子的运动周期．解析：(1)由题意知，匀强电场的电场强度的大小E ＝φ0d 由F ＝qE 解得粒子所受电场力的大小F ＝qφ0d(2)由题意得，粒子在A 点时，速度为零．设A 点离坐标原点O 能距离为x ，则粒子运动的加速度大小a ＝F m ＝qφ0md ，v 2＝2ax ，两式联立解得x ＝mdv 22qφ0(3)粒子在四分之一周期内v ＝at粒子的运动周期T ＝4t ，联立解得T ＝4mdv qφ0答案：(1)q φ0d (2)mdv 22q φ0 (3)4mdv q φ0。

配餐作业（二十一）电场能的性质A 组・基础巩固题上靠近艸的一点，C 为连线屮垂线上处于〃点上方的一点。

—Q o----- MC> : +Q BA\ B N A. 场强最小的点是/点，电势最高的点是〃点B •场强最小的点是〃点，电势最高的点是C 点C. 场强最小的点是C 点，电势最高的点是〃点D. 场强最小的点是C 点，电势最高的点是力点解析根据等量异种电荷电场线的分布，知道②＞色＞金，场强最小的是C 点。

等量异种 电荷连线的垂直平分线是一条等势线，知几=施、，沿着电场线方向电势逐渐降低，异种电 荷间的电场线由正电荷指向负电荷，知 % 4,所以电势最高点是〃点，故A 、B 、D 项错 误，C 项正确。

答案C2. （2018 •汉中月考）在维护和检修高压供电线路时，为了不影响城市用电，电工经常 要在高压线上带电作业。

为了保障电工的安全，电工全身要穿上用金属丝线编织的衣服（如 图甲）。

图乙屮电工站在高压直流输电线的〃供电线上作业，其头顶上方有〃供电线，〃供 电线的电势高于/供电线的电势。

虚线表示电工周圉某一截面上的等势面，c 、d 、e 、 f 是B. 在c 、d 、e 、f 四点中，f 点的电势最高C. 若将某电子rflc 移到f,其电势能将增大D. 将电子在〃点由静止释放，它会向Q 点所在等势面运动解析 在C 、d 、£、f 四点中，f 点所处的等差等势面密集，故电场线也密集，场强较 大，选项A 错误；因〃供电线的电势高于力供电线的电势，故c 等势面电势最高，选项B1. 如图所示，臥川两点分别放置两个等量异种电荷, 昇是它们连线的中点, 在/I 、B 、C 三点屮（ 不同等势血上的四个点，以下说法正确的是（A.在Q 、d 、e 、f 四点中, c 点的电场最强错误；f 点电势最低，故若将某电子由C 移到f,其电势能将增大，选项C 正确；电场方向 由c 等势面指向f 等势面，故将某电子在〃点由静止释放，它会向c 点所在等势面运动，选 项D 错误。

基础课3 电容器 带电粒子在电场中的运动知识排查常见电容器 电容器的电压、电荷量和电容的关系1.常见电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。

(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。

(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。

放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能。

2.电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值。

(2)定义式：C ＝Q U 。

(3)物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。

(4)单位：法拉(F) 1 F ＝106 μF ＝1012 pF 3.平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与电介质的相对介电常数成正比，与极板间距离成反比。

(2)决定式：C ＝εS4πkd，k 为静电力常量。

带电粒子在匀强电场中的运动1.做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F 合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动。

(2)粒子所受合外力F 合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。

2.分析方法(1)用动力学观点分析，(2)用功能观点分析。

3.带电粒子在匀强电场中的偏转(1)条件：以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，仅受电场力。

(2)运动性质：类平抛运动。

(3)处理方法：运动的分解。

①沿初速度方向：做匀速直线运动。

②沿电场方向：做初速度为零的匀加速直线运动。

示波管的构造(1)电子枪，(2)偏转极板，(3)荧光屏。

(如图1所示)图1备课札记小题速练1.思考判断(1)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。

( )(2)一个电容器的电荷量增加1.0×10－6 C 时，两板间电压升高10 V ，则电容器的电容C ＝1.0×10－7 F 。

( )(3)带电粒子在匀强电场中可以做匀加速直线运动。

[课时作业]单独成册方便使用[基础题组]一、单项选择题1．某电容器上标有“25 μF,450 V”字样，下列对该电容器的说法中正确的是() A．要使该电容器两极板之间电压增加1 V，所需电荷量为2.5×10－5 CB．要使该电容器带电荷量1 C，两极板之间需加电压2.5×10－5 VC．该电容器能够容纳的电荷量最多为25 CD．该电容器能够承受的最大电压为450 V解析：由电容器电容的定义式C＝QU可知C＝ΔQΔU，所以ΔQ＝CΔU＝2.5×10－5×1C＝2.5×10－5 C，A正确．若Q＝1 C，则U＝QC＝4×104 V，B错误．当电容器的电压为450 V时，电容器的电荷量最多，Q＝CU＝2.5×10－5×450 C＝1.125×10－2 C，C错误.450 V是电容器的额定电压，低于击穿电压，D错误．答案：A2．2016年8月23日，第七届中国(上海)国际超级电容器产业展览会在上海新国际博览中心举行，作为中国最大超级电容器展，众多龙头踊跃参与．如图所示，参展的平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态．在其他条件不变的情况下，现将平行板电容器的两极非常缓慢地错开一些，那么在错开的过程中()A．电容器的电容C增大B．电容器的电荷量Q增大C．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从N流向MD．油滴静止不动，电流计中的电流从N流向M解析：在电容器两极板错开的过程中，根据电容的决定式C＝εr S4πkd得知，电容C减小，选项A错误．由C＝QU可知，U不变时，Q是减小的，选项B错误．电容器的电荷量减小，有电荷流向电源，是放电电流，方向由N到M；电容器接在电源的正、负极上没有断开，则电容器两端的电压不变，两极板间的距离不变，则电场强度不变，油滴受力情况不变，油滴静止不动，选项C错误，D正确．答案：D3.在研究影响平行板电容器电容大小因素的实验中，一已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示．现保持B板不动，适当移动A板，发现静电计指针张角减小，则A板可能是()A．右移B．左移C．上移D．下移解析：将A板向右移一些，板间距离减小，由电容的决定式C＝εr S4πkd可知，电容增大，而电容器电荷量不变，由C＝QU分析得知，板间电势差减小，则静电计指针偏角减小；相反，同理可知，A板向左移一些时，静电计指针偏角增大，故A正确，B错误．A板向上移一些，两极板正对面积减小，由电容的决定式C＝εr S4πkd可知，电容减小，而电容器电荷量不变，由C＝QU分析得知，板间电势差增大，则静电计指针偏角增大，故C错误；同理，D错误．答案：A4．如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间．设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为()A．U1∶U2＝1∶8B．U1∶U2＝1∶4C ．U 1∶U 2＝1∶2D ．U 1∶U 2＝1∶1解析：设板长为l ，两板间距为d ，粒子的初速度为v 0，质量为m ，电荷量为q ，当电压为U 1时，有l ＝v 0t 1，d 2＝12·U 1q dm t 21，联立得d ＝U 1ql 2dm v 20①.当电压为U 2时，有l 2＝v 0t 2，d ＝12·U 2q dm t 22，联立得d ＝U 2ql 28dm v 20②.由①②得U 1U 2＝18，故A 正确． 答案：A5.如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l ，在正极板附近有一质量为M 、电荷量为q (q ＞0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m 、电荷量为－q 的粒子．在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距25l 的平面．若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M ∶m 为( )A ．3∶2B ．2∶1C ．5∶2D ．3∶1解析：因两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距25l 的平面，电荷量为q 的粒子通过的位移为25l ，电荷量为－q 的粒子通过的位移为35l ，由牛顿第二定律知它们的加速度分别为a 1＝qE M 、a 2＝qE m ，由运动学公式有25l ＝12a 1t 2＝qE 2M t 2①，35l ＝12a 2t2＝qE 2m t 2②，①②得M m ＝32.故B 、C 、D 错，A 对． 答案：A二、多项选择题6．如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是( )A ．A 板与静电计的指针带的是异种电荷B ．甲图中将B 板上移，静电计的指针偏角增大C ．乙图中将B 板左移，静电计的指针偏角不变D ．丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小解析：静电计指针与A 板连为一个导体，带电性质相同，A 错误；根据C ＝εr S 4πkd ，C ＝Q U ，B 板上移，S 减小，C 减小，Q 不变，U 增大，B 正确；B 板左移，d 增大，C 减小，U 增大，C 错误；插入电介质，εr 增大，电容C 增大，U 减小，D 正确．答案：BD7.如图所示，水平放置的平行板电容器，上板带负电，下板带正电，充电后断开电源，带电小球以速度v 0水平射入电场，且沿下板边缘飞出．若下板不动，将上板上移一小段距离，小球仍以相同的速度v 0从原处飞入，则带电小球( )A ．仍沿原轨迹由下板边缘飞出B ．将打在下板中央C ．不发生偏转，沿直线运动D ．若上板不动，将下板上移一段距离，小球可能打在下板的中央解析：平行板电容器充电结束后断开电源，极板所带的电荷量不变，则有E ＝U d ＝Q Cd ＝Q εr Sd 4πkd＝4πkQ εr S ，由此式可知，板间距变化不会影响电场强度的变化，电场强度不变，小球所受的电场力不变，所以A 正确，B 、C 错误；如果下极板上移，小球在竖直方向的位移将会减小，到达下极板的时间变短，有可能到达下极板的正中间，所以D 正确．答案：AD8．如图所示，MPQO 为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E ，ACB 为光滑固定的半圆形轨道，圆轨道半径为R ，A 、B 为圆水平直径的两个端点，AC 为圆弧．一个质量为m 、电荷量为－q 的带电小球，从A 点正上方高为H 处的G点由静止释放，并从A点沿切线进入半圆轨道．不计空气阻力及一切能量损失，关于带电小球的运动情况，下列说法正确的是()A．小球一定能从B点离开轨道B．小球在AC部分可能做匀速圆周运动C．若小球能从B点离开，上升的高度一定小于HD．小球到达C点的速度可能为零解析：由题意可知：带电小球从A到C的过程中，由于电场力做负功，而重力做正功，二者间做功的大小关系不确定，故小球也可能不能从B点离开轨道，选项A错误；若小球在AC段时，重力等于电场力，则小球在AC部分可能做匀速圆周运动，选项B正确；若小球能从B点离开，因电场力做负功，全过程中小球的机械能减小，故上升的高度一定小于H，选项C正确；若小球到达C点的速度为零，则电场力大于重力，则小球不可能沿半圆轨道运动，故小球能到达C点速度不可能为零，选项D错误．答案：BC[能力题组]一、选择题9.平行板电容器和电源、电阻、开关串联，组成如图所示的电路．闭合开关S，电源即给电容器充电，则()A．保持S闭合，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B．保持S闭合，在两极板间插入一块铝板，则两极板间电场的电场强度增大C．充电结束后断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差增大D．充电结束后断开S，在两极板间插入一块介质，则极板上的电势差增大解析：保持S 闭合时，电容器两极板间的电势差不变，减小两极板间的距离，根据E ＝U d 可知，两极板间电场的电场强度增大，选项A 错误；保持S 闭合，在两极板间插入一块铝板，根据静电平衡的特点可知，有电场存在的板间距离减小，根据E ＝U d 可知，两极板间电场的电场强度增大，选项B 正确；充电结束后断开S ，电容器两极板上的电荷量不变，减小两极板间的距离，电容器的电容增大，U ＝Q C ，则两极板间的电势差减小，选项C 错误；充电结束后断开S ，在两极板间插入一块介质时，电荷量不变，电容器的电容增大，同样极板上的电势差减小，选项D 错误．答案：B10．(2016·高考海南卷)如图，平行板电容器两极板的间距为d ，极板与水平面成45°角，上极板带正电．一电荷量为q (q ＞0)的粒子在电容器中靠近下极板处，以初动能E k0竖直向上射出．不计重力，极板尺寸足够大．若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为( )A.E k04qdB.E k02qdC.2E k02qdD.2E k0qd解析：当电场足够大时，粒子打到上极板的极限情况为：粒子到达上极板处时速度恰好与上极板平行，粒子的运动为类平抛运动的逆运动．将粒子初速度v 0分解为垂直极板的v y 和平行极板的v x ，根据运动的合成与分解，当v y ＝0时，根据运动学公式有v 2y ＝2Eq m d ，v y ＝v 0cos 45°，E k0＝12m v 20，联立得E ＝E k02qd ，故选项B正确．答案：B11.真空中的某装置如图所示，其中平行金属板A 、B 之间有加速电场，C 、D 之间有偏转电场，M 为荧光屏．今有质子、氘核和α粒子均由A 板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上．已知质子、氘核和α粒子的质量之比为1∶2∶4，电荷量之比为1∶1∶2，则下列判断中正确的是( )A ．三种粒子从B 板运动到荧光屏经历的时间相同B ．三种粒子打到荧光屏上的位置相同C ．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2D ．偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶4解析：设加速电压为U 1，偏转电压为U 2，偏转极板的长度为L ，板间距离为d ，在加速电场中，由动能定理得qU 1＝12m v 20，解得v 0＝2qU 1m ，三种粒子从B 板运动到荧光屏的过程，水平方向做速度为v 0的匀速直线运动，由于三种粒子的比荷不全相同，则v 0不全相同，所以三种粒子从B 板运动到荧光屏经历的时间不全相同，故A 错误；根据推论y ＝U 2L 24dU 1、tan θ＝U 2L 2dU 1可知，y 与粒子的种类、质量、电荷量无关，故三种粒子偏转距离相同，打到荧光屏上的位置相同，故B 正确；偏转电场的电场力做功为W ＝qEy ，则W 与q 成正比，三种粒子的电荷量之比为1∶1∶2，则有电场力对三种粒子做功之比为1∶1∶2，故C 、D 错误． 答案：B12.(多选)(2018·河南重点中学联考)如图a 所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间的电压分别如图b 中甲、乙、丙、丁所示，电子在板间运动(假设不与板相碰)，下列说法正确的是( )A ．电压是甲图时，在0～T 时间内，电子的电势能先减少后增加B ．电压是乙图时，在0～T 2时间内，电子的电势能先增加后减少C ．电压是丙图时，电子在板间做往复运动D ．电压是丁图时，电子在板间做往复运动解析：若电压是甲图，电场力先向左后向右，则电子向左先做匀加速直线运动，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，A 正确；电压是乙图时，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，B 错误．电压是丙图时，电子向左做加速度先增大后减小的加速运动，过了T 2做加速度先增大后减小的减速运动，到T 时速度减为0，之后继续朝同一方向加速、减速，故粒子一直朝同一方向运动，C 错误．电压是丁图时，电子先向左加速，到T 4后减速，T 2后反向加速，34T 后减速，T时速度减为零，之后重复前面的运动，故粒子做往复运动，D 正确．答案：AD二、非选择题13.如图所示，板长L ＝4 cm 的平行板电容器，板间距离d ＝3 cm ，板与水平线夹角α＝37°，两板所加电压为U ＝100 V ．有一带负电液滴，带电荷量为q ＝3×10－10 C ，以v 0＝1 m/s 的水平速度自A 板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B 板边缘水平飞出(取g ＝10 m/s 2，sin α＝0.6，cos α＝0.8)．求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度大小．解析：(1)根据题意画出带电液滴的受力图如图所示，可得qE cos α＝mgE ＝U d解得m＝qU cos αdg代入数据得m＝8×10－8 kg.(2)因液滴沿水平方向运动，所以重力做功为零．对液滴由动能定理得qU＝12m v2－12m v2解得v＝v20＋2qUm所以v＝72m/s.答案：(1)8×10－8 kg(2)72m/s14．如图所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长L＝0.4 m，两极板间的距离d＝4×10－3m．有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两极板中央平行于极板射入，开关S闭合前，两极板不带电，由于重力作用微粒能落到下极板的正中央．已知微粒质量m＝4×10－5kg，电荷量q ＝＋1×10－8 C．g取10 m/s2.(1)求微粒的入射速度v0为多少？(2)为使微粒能从平行板电容器的右边缘射出电场，电容器的上极板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U的取值范围为多少？解析：(1)由L2＝v0t，d2＝12gt2，可得v0＝L2g d＝10 m/s.(2)电容器的上极板应接电源的负极．设所加电压为U 1时，微粒恰好从下极板的右边缘射出，则d 2＝12a 1(L v 0)2， a 1＝g －qU 1md解得U 1＝120 V设所加电压为U 2时，微粒恰好从上极板的右边缘射出，则d 2＝12a 2(L v 0)2，a 2＝qU 2md －g解得U 2＝200 V所以120 V ≤U ≤200 V .答案：(1)10 m/s(2)负极 120 V ≤U ≤200 V。

第七章静电场[全国卷5年考情分析]基础考点常考考点命题概率常考角度物质的电结构、电荷守恒(Ⅰ)静电现象的解释(Ⅰ)点电荷(Ⅰ)库仑定律(Ⅱ)电场线(Ⅰ)静电场(Ⅰ)示波管(Ⅰ)以上7个考点未曾独立命题电场强度、点电荷的场强(Ⅱ)'13Ⅰ卷T15(6分)，'13Ⅱ卷T18(6分)综合命题概率30%(1)电场强度的求解，电场线、等势线与带电粒子运动轨迹的判断问题(2)电势、电势能、电势差与电场强度的关系，以及U＝Ed的应用问题(3)电容器的动态变化问题，电容器与平衡条件的综合问题(4)带电粒子在匀强电场中的运动问题(5)用功能关系的观点处理带电体在电场中的运动问题电势能、电势(Ⅰ)'17Ⅰ卷T20(6分)，'17Ⅲ卷T21(6分)'16Ⅱ卷T15(6分)，'16Ⅲ卷T15(6分)'14Ⅰ卷T21(6分)，'14Ⅱ卷T19(6分)综合命题概率60%电势差(Ⅱ)综合命题概率50%匀强电场中电势差与电场强度的关系(Ⅱ)'15Ⅰ卷T15(6分)综合命题概率50%常见电容器(Ⅰ)'16Ⅰ卷T14(6分)'15Ⅱ卷T14(6分)综合命题概率50%电容器的电压、电荷量和电容的关系(Ⅰ)带电粒子在匀强电场中的运动(Ⅱ)'17Ⅱ卷T25(20分)，'16Ⅰ卷T20(6分)'15Ⅱ卷T24(12分)，'13Ⅱ卷T24(14分)综合命题概率75%第1节电场力的性质(1)任何带电体所带的电荷量都是元电荷的整数倍。

(√) (2)点电荷和电场线都是客观存在的。

(×) (3)根据F ＝k q 1q 2r2，当r →0时，F →∞。

(×)(4)电场强度反映了电场力的性质，所以电场中某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比。

(×)(5)电场中某点的电场强度方向即为正电荷在该点所受的电场力的方向。

[课时作业] 单独成册 方便使用一、单项选择题1．(2018·四川自贡诊断)两个完全相同的金属小球，所带电荷量多少不同，相距一定的距离时，两个金属球之间有相互作用的库仑力，如果将两个金属球相互接触一下后，再放到原来的位置，则两球的作用力变化情况是( )A ．如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力仍是引力B ．如果相互接触前两球的库仑力是引力，则相互接触后的库仑力为零C ．如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库伦力仍是斥力D ．如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则相互接触后的库仑力是引力解析：如果相互接触前两球的库仑力是引力，且两球带不等量的异种电荷，则相互接触后的库仑力是斥力，A 、B 错误．如果相互接触前两球的库仑力是斥力，则两球带同种电荷，则相互接触后带等量的同种电荷，相互间的库仑力仍是斥力，C 正确，D 错误．答案：C2．真空中有两个相同的带电金属小球(可看成点电荷)，带电荷量分别为9Q 、－Q ，当它们静止于空间某两点时，静电力大小为F .现用绝缘手柄将两球接触后再放回原处，则它们间静电力的大小为( )A.259FB.925FC.169FD.916F 解析：接触前F ＝k ·9Q ·Q r 2，接触后两金属小球带等量的同种电荷，各带＋4Q 电荷量，相互作用力F ′＝k ·4Q ·4Q r 2，则F ′＝169F ，C 正确． 答案：C3.A 、B 是一条电场线上的两个点，一带正电的粒子仅在电场力作用下以一定的初速度从A 点沿电场线运动到B 点，其v-t 图象如图所示．则电场的电场线分布可能是( )解析：从v t图象可知，粒子从A运动到B做减速运动，且加速度越来越大，所以电场强度方向向左，且电场强度从左到右越来越大，D正确．答案：D二、多项选择题4.(2018·山西五校联考)两点电荷Q1、Q2产生的电场的电场线如图所示．根据电场线的分布情况，下列判断正确的是()A．Q1的电荷量小于Q2的电荷量B．Q1的电荷量大于Q2的电荷量C．Q1、Q2一定均为正电荷D．无法判断Q1、Q2的正负解析：由电场线的分布情况可知，Q1的电荷量小于Q2的电荷量，A项正确，B 项错误．因为电场线没有标出方向，不能断定电荷的正负，故C项错误，D正确．答案：AD5.(2018·河北衡水中学调研)在相距为r的A、B两点分别放上点电荷Q A和Q B，C为AB的中点，如图所示．现引入带正电的检验电荷q，则下列说法正确的是()A．如果q在C点所受合力为零，则Q A和Q B一定是等量异种电荷B．如果q在AB延长线离B较近的D点所受合力为零，则Q A和Q B一定是异种电荷，且电荷量大小Q A>Q BC．如果q在AC段上的某一点所受合力为零，而在BC段上移动时始终受到向右的力，则Q A一定是负电荷，且电荷量大小Q A<Q BD．如果q沿AB的垂直平分线移动时受电场力方向始终不变，则Q A和Q B一定是等量异种电荷解析：如果q在C点所受合力为零，则Q A和Q B对q的库仑力大小相等、方向相反，所以Q A 和Q B 一定是等量同种电荷，故A 错误；如果q 在AB 延长线离B 较近的D 点受合力为零，则Q A 和Q B 一定是异种电荷，由库仑定律，对q 有kQ A q r 2A＝kQ B q r 2B，r A >r B ，所以电荷量大小Q A >Q B ，故B 正确；如果q 在AC 段上的某一点所受合力为零，Q A 、Q B 一定是同种电荷．根据kQ A q r 2A ＝kQ B q r 2B，r A <r B ，所以Q A <Q B ，在BC 段上移动时始终受到向右的力，则Q A 一定是负电荷，故C 正确；如果q 沿AB 的垂直平分线移动时受电场力方向始终不变，即沿水平方向，则Q A 和Q B 一定是等量异种电荷，故D 正确．答案：BCD6.(多选)一根套有细环的粗糙杆水平放置，带正电的小球A 通过绝缘细线系在细环上，另一带正电的小球B 固定在绝缘支架上，A 球处于平衡状态，如图所示．现将B 球稍向右移动，当A 小球再次平衡(该过程A 、B 两球一直在相同的水平面上)时，细环仍静止在原位置，下列说法正确的是( )A ．细线对带电小球A 的拉力变大B ．细线对细环的拉力保持不变C ．细环所受的摩擦力变大D ．粗糙杆对细环的支持力变大解析：以小球A 为研究对象，分析受力情况如图所示，当B 球稍向右移动时，库仑力F 增大，F 增大时，F T 变大，故A 正确，B错误．以小球A 和细环整体为研究对象，受到总重力G 、杆对细环的支持力F N 、摩擦力F f 和库仑力F .根据平衡条件得F N ＝G ，F f ＝F ，库仑力F 增大时，杆对细环的支持力保持不变，细环所受的摩擦力变大，故C 正确，D 错误． 答案：AC三、非选择题7.(2018·山西晋中名校联考)如图所示，长L＝0.12 m的绝缘轻杆上端固定在O点，质量m＝0.6 kg、电荷量q＝0.5 C的带正电金属小球套在绝缘轻杆上，空间存在水平向右的匀强电场，球与杆间的动摩擦因数μ＝0.75.当杆竖直固定放置时，小球恰好能匀速下滑，g取10 m/s2.(1)求匀强电场的电场强度大小；(2)改变轻杆与竖直方向的夹角，使球下滑过程中与杆之间的摩擦力为零，并将小球从O点由静止释放，求小球离开杆时的速度大小．解析：(1)当杆竖直固定放置时，F N＝Eq，mg＝F f，F f＝μF N，解得E＝mgμq＝16 N/C.(2)小球与杆之间摩擦力为零，说明小球与杆之间的弹力为零，则有Eq cos θ＝mg sin θ，所以tan θ＝Eqmg＝43，θ＝53°.设小球的加速度为a，则mg cos 53°＋Eq sin53°＝ma，解得a＝503m/s2.由v2＝2aL解得小球离开杆时的速度大小为v＝2 m/s.答案：(1)16 N/C(2)2 m/s。