2022届高考物理二轮复习：专题08电场的性质、带电粒子在电场中的运动 WORD版含答案.docx

1、2022届高考物理二轮复习专题08电场的性质、带电粒子在电场中的运动提升篇一、单选题，共11小题1（2022全国高三专题练习）如图1，A、B是某电场中一条电场线上的两点，一个负电荷从A点由静止释放，仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其运动的v-t 图像如图2所示。则A、B附近的电场线分布情况可能是（）ABCD2（2022全国高三专题练习）如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即Uab = Ubc，实线为一带负电的质点仅在电场力的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（）A三个等势面中，c的电势最高B带电质点通过P点的电势能比Q点

2、大C带电质点通过P点的动能比Q点大D带电质点通过P点时的加速度比Q点小3（2021福建福州高二期中）如图所示，电工穿上用铜丝编织的防护服进行高压带电作业时，防护服能保护电工的安全，其原因是（）A防护服用铜丝编织不易拉破，对人体起到保护作用B编织防护服的铜丝电阻小，对人体起到保护作用C电工被防护服所包裹，人体电势为零，对人体起到保护作用D电工被防护服所包裹，人体场强为零，对人体起到保护作用4（2022广东深圳模拟预测）M、N两金属板竖直放置，使其带电，悬挂其中的带电小球P如图偏离竖直方向。下列哪一项措施会使OP悬线与竖直方向的夹角增大（P球不与金属极板接触）。（）A增大MN两极板间的电势差B减小

3、MN两极板的带电量C保持板间间距不变，将M、N板一起向右平移D保持极板带电量不变，将N板向右平移5（2022全国模拟预测）如图所示，两个完全相同的正点电荷A和B，其连线沿竖直方向，中心为O，一质量不可忽略的带电小球C（图中未画出，可视为点电荷）恰能在点电荷A、B形成的电场中做匀速圆周运动，不计空气阻力，小球质量为m，带电荷量为q，速度大小为v，下列说法正确的是（）A小球可能带正电也可能带负电B小球做圆周运动的圆心不可能在之间的某点C若m不变，q减小，v适当改变时，小球仍可在原轨道做圆周运动D若减小，v适当改变时，小球仍可在原轨道做匀速圆周运动6（2022全国高三专题练习）1913年，密立根用油

4、滴实验测得了电子电量的精确数值。如图所示，当油滴喷出时，因与喷雾器摩擦而带负电，油滴通过小孔进入平行板电容器AB之间，调节两板间的电压，让油滴缓慢匀速下落，并测定油滴直径等相关物理量，可推算出该油滴的电荷量，不计油滴间相互作用。下列相关说法正确的是（）A油滴由于失去正电荷而带负电B若仅增大AB间电压，油滴将加速下落C若仅增大AB间距离，油滴将减速下落D若在AB间同时悬停着两颗油滴，则直径大的带电量一定大7（2022全国高三专题练习）如图所示，先用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带正电金属球靠近金属网。下列说法中正确的是（）A验电器的箔片会张开B金属网外表面带负电荷，内表面带正电荷C金属网罩内

5、部电场强度为零D金属网的电势比验电器箔片的电势高8（2022全国高三专题练习）具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的三种同位素原子核（、和）以相同的速度从带电平行板间的P点沿垂直于电场的方向射入电场，分别落在A、B、C三点，如图所示。不计粒子的重力，则（）A三种粒子在电场中运动的时间相同B三种粒子在电场中运动的过程中电势能的变化量相同C落在A点的是D到达负极板时，落在C点的粒子的动能大于落在A点的粒子的动能9（2022全国高三专题练习）研究平行板电容器电容与哪些因素有关的实验装置如图所示。实验前，用带正电的玻璃棒与电容器a板接触，使电容器a板带正电，下列说法正确的是（）A实验中，只

6、将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小B实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大C实验时无意间手指触碰了一下b板，不会影响实验结果D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大10（2022上海模拟预测）如图所示，在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B，A带电Q，B带电9Q。现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷均在电场力的作用下处于平衡状态，则C的带电性质及位置应为（）A正，B的右边0.4m处B正，B的左边0.2m处C负，A的左边0.2m处D负，A的右边0.2m处11（2022全国高三专题练习）两个分别带有电荷量-Q和5Q的相同金属小球（均可视为点电荷

7、），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F，两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为（）ABCD二、多选题，共5小题12（2022全国高三专题练习）如图，在水平向右的匀强电场中，一个质量为m、电荷量为+q的小球，系在一根长为L的绝缘细线一端，可以在竖直平面内绕O点做圆周运动。AB为圆周的水平直径，CD为竖直直径。已知重力加速度为g，电场强度，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则过最高点D的最小速度为B若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则小球运动到B点时机械能最大C若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球从C到D的过程中机械能不

8、守恒D若将小球从A点由静止释放，小球能沿圆弧运动到D点且速度为零13（2022全国高三专题练习）匀强电场中有一与电场方向平行的扇形AOB区域，如图所示，圆心角，半径，其中C、D、F将圆弧AB四等分。已知，以下说法正确的是（）ABC电场方向沿AO连线方向D场强大小为3V/m14（2022全国高三专题练习）如图所示，有一匀强电场平行于平面xOy，一个带电粒子仅在电场力作用下从O点运动到A点，粒子在O点时速度沿y轴正方向，经A点时速度沿x轴正方向，且粒子在A点的动能是它在O点时动能的3倍。关于粒子在OA段的运动情况，下列判断正确的是（）A该带电粒子带正电B带电粒子在A点的电势能比在O点的电势能小C这

9、段时间中间时刻粒子的动能最小D加速度方向与y轴正方向之间的夹角等于12015（2021全国高二期中）光滑绝缘水平面上固定两个等量点电荷，它们连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示一质量m1 g的带正电小物块由A点静止释放，并以此时为计时起点，沿光滑水平面经过B、C两点(图中未画出)，其运动过程的vt图象如图乙所示，其中图线在B点位置时斜率最大，根据图线可以确定()A中垂线上B点电场强度最大BA、B两点之间的位移大小CB点是连线中点，C与A点必在连线两侧DUBCUAB16（2020全国高三专题练习）一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正方向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中0

10、x2段是关于直线x=x1对称的曲线，x2x3段是直线，则下列说法正确的是（） Ax1处电场强度最小，但不为零B粒子在0x2段做匀变速运动，x2x3段做匀速直线运动C在0、x1、x2、x3的处电势、的关系为=Dx2x3段的电场强度大小方向均不变三、填空题，共4小题17（2022上海模拟预测）如图，绝缘轻杆两端固定带电小球A和B，处于水平向右的匀强电场中。开始杆与电场线垂直，向右移动并转至杆与电场线平行后，发现两球电势能之和不变。根据图中给出的位置关系，可以确定A、B两球一定带有_种电荷（选填“同”或“异”），A、B两球的带电量之比为_。18（2021安徽定远县炉桥中学模拟预测）如图，匀强电场的场

11、强为，a、b两点间的距离为，ab连线与电场方向的夹角为。则a、b两点间的电势差_V。若将电量为的点电荷从a点移到b点，电场力做功_J。（）19（2021云南峨山彝族自治县第一中学模拟预测）把一个电容器为110-5F的平行板电容器接在3V的电池上，电容器所带的电荷量为 _ C。若将其两极板间的距离减少，则电容器的电容 _ （选填“增大”或“减少”）；若将其两极板的正对面积减少，则电容器的电容_（选填“增大”或“减少”）。20（2022上海模拟预测）在x=0和x=5a处分别固定两个带正电的点电荷M、N，现将一点电荷P置于x=a处并由静止释放，它在电场力作用下沿x轴正方向运动（重力不计），若其速度大

12、小随位置变化的关系如图所示，则P为_电荷（填“正”或“负”）；点电荷M、N所带电量之比为_。四、解答题，共4小题21（2022全国高三专题练习）如图所示，在MN左侧有相距为d的两块正对的平行金属板PQ，板长两板带等量异种电荷，上极板带正电，在MN右侧存在垂直于纸面的圆形匀强磁场区域（图中未画出）。现有一带电粒子以初速度v0沿两板中央OO射入，并恰好从下极板边缘射出，又经过在圆形有界磁场中的偏转，最终垂直于MN从A点向左水平射出，已知A点与下极板右端的距离为d。不计带电粒子重力。求：（1）粒子从下极板边缘射出时的速度的大小和方向；（2）画出粒子运动轨迹求从O运动到A经历的时间；（3）若圆形磁场的

13、中心可以任意选择位置，求圆形有界磁场的最小半径R。22（2022全国高三专题练习）放射性同位素电池具有工作时间长、可靠性高和体积小等优点，是航天、深海、医学等领域的重要新型电源，也是我国近年重点科研攻关项目。某同学设计了一种利用放射性元素衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图1所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空的。球心处的放射性物质的原子核发生衰变发射出电子，已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，射出电子的最大动能为Ekm。在0和Ekm之间的电子分布是均匀的，即任意相等的动能能量区间E内的电子数相同。为了研究方便，假设所有射出

14、的电子都是沿着球形结构径向运动，忽略电子的重力及在球壳间的电子之间的相互作用。元电荷为e，a和b为接线柱。（1）求a、b之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短。（2）图示装置可看作直流电源，在a、b间接上负载时，两极上的电压为U，通过负载的电流为I，在图2中画出I与U关系的图线。并由图像分析该电源电动势和内阻。23（2022全国模拟预测）一边长为l的正方形导线圈，匝数为N，线圈总电阻为r，外接如图甲所示的电路，其中水平放置的平行板电容器的电容为C，滑动变阻器的总电阻为3r，定值电阻的阻值为r。线圈处于垂直于线圈平面向里的磁场中，磁感应强度随时间变化的B-t图像如图乙所示，不计

15、电容器的充、放电时间及空气阻力，重力加速度为g。（1）在02t0时间内，滑动变阻器的滑片可从最上端滑至最下端，求该过程中电容器极板所带的最大电荷量Q；（2）当电容器在2t0时间内获得最大电荷量时，保持滑动变阻器滑片的位置不变，同时在电容器两极板正中央放置一比荷为k的带正电小球，恰能处于静止状态。求： 电容器极板间的距离d； 带电小球从开始运动，经多长时间回到原位置？设此过程中带电小球与电容器极板不会发生碰撞。24（2022云南昆明一模）如图甲所示，电子枪的金属丝K连续不断地逸出电子，电子初速度不计，经M、N两金属板之间的电场加速后，沿A、B两水平金属极板间的中心线OP射入极板间的偏转电场，。A

16、、B两板间的距离为d，两板间的电势差uAB随时间t的变化图像如图乙所示，图中U1已知，uAB的变化的周期为3t0。两板间的电场视为匀强电场，时刻射入A、B两极板间的电子在偏转电场中经4t0后从极板右侧射出。已知电子的质量为m、电荷量为-e，重力不计，打到极板上的电子均被吸收，不计电子之间的相互作用力。（1）求A、B金属板的长度L；（2）求时刻射入偏转电场的电子，从极板右侧射出时相对中线OP在竖直方向的位移偏移量y；（3）仅上下调整A、B两水平极板的位置，保证电子仍然能沿OP方向射入偏转电场，要使从极板右侧射出的电子速度均水平，求A、B两板间的最小距离d1。参考答案：1B【解析】速度时间图象的切

17、线的斜率表示加速度，所以加速度不断减小，电场力不断减小，场强也不断减小，故EAEB由图可知速度逐渐增大，根据动能定理可知电场力做正功，结合以上可知，故B正确，ACD错误。 故选B。2B【解析】A电荷所受电场力指向轨迹内侧，由于电荷带负电，因此电场线指向左上方，沿电场线电势降低，故c等势线的电势最低，a点的电势最高，故A错误；BCP点电势小于Q点电势，粒子带负电，则带电质点通过P点的电势能比Q点大，根据能量守恒可知，带电质点通过P点的动能比Q点小，故B正确C错误；D等势线密的地方场强大，加速度大，故质点通过P点时的加速度较大，故D错误。故选B。3D【解析】电工被金属丝做成的防护服所包裹，则人体处

18、于静电屏蔽状态，人体场强为零，对人体起到保护作用。故选D。4A【解析】使OP悬线与竖直方向的夹角增大，即是增大小球所受的电场力A增大MN两极板间的电势差，根据d不变，可知电场强度将变大，根据可知电场力将增大，A正确；B减小MN两极板的带电量，根据C不变，可知电势差减小，则电场强度减小，小球所受电场力将减小，B错误；C保持板间间距不变，将MN一起平移，电势差不变，OP悬线与竖直方向的夹角不变，C错误；D根据可得电场强度保持极板带电量不变，将N板向右平移，可知E不变，所以电场力不变，D错误。故选A。5D【解析】A. 小球在A、B两点电荷形成的电场中做匀速圆周运动，小球受重力、两点电荷的电场力，电场

19、力竖直分量与重力平衡，水平分量充当向心力，指向连线上的圆心，故小球必定带负电，A错误；B. 球在水平面内做匀速圆周运动，圆心一定在连线上，由于重力竖直向下，要求电场力一定斜向上指向连线，竖直分量与重力平衡，水平分量充当向心力，A、B点电荷激发的电场线如图所示图中三处均有可能是小球做圆周运动路径上的一点，b处对应的轨道圆的圆心在之间，B错误；C. 若m不变，q减小，原轨道上小球所受电场力减小，竖直分量减小，不可能与重力平衡，不可能做圆周运动，C错误；D. 若减小，电场力竖直分量仍与重力平衡，电场力水平分量减小，提供做圆周运动的向心力减小，v适当减小时，小球仍可在原轨道做匀速圆周运动，D正确；故选

20、D。6D【解析】A油滴与喷雾器摩擦得到电子从而带负电荷，A错误；B由于液滴带负电，受电场力向上，若仅增大AB间电压，油滴将加速上升，B错误；C若仅增大AB间距离，电压不变，根据可知电场强度减小，电场力小于重力，油滴将加速下落，C错误；D若在AB间同时悬停着两颗油滴，直径大的质量一定大，根据可知质量大的带电量一定大，因此半径大的带电量一定大，D正确。故选D。7C【解析】A用金属网把验电器罩起来，金属网起到了静电屏蔽的作用，此时使带电金属球靠近验电器，箔片不张开，选项A错误；B处于静电平衡的导体，净电荷都分布在导体外表面，内部没有净电荷，选项B错误；CD静电屏蔽时，金属网罩内部电场强度为零，电势相

21、等，选项C正确，D错误。故选C。8B【解析】A.三种粒子在水平方向的分速度相同，但水平位移不同，所以在电场中运动的时间不同，故A错误；B.三种粒子的电荷量q相同，且P到A、B、C三点间电势差U相等，根据可知三种粒子在电场中运动的过程中电势能的变化量相同，故B正确；C.设两极板间电场强度大小为E，粒子质量为m，则粒子在垂直于极板方向的加速度大小为设P点到负极板的竖直距离为h，则粒子的水平位移大小为由上式可知质量越大的粒子水平位移越大，所以落在A点的是，故C错误；D.粒子到达负极板时的动能为由上式可知质量越大的粒子到达负极板时的动能越大，由C项分析可知，落在C点的粒子的动能小于落在A点的粒子的动能

22、，故D错误。故选B。9C【解析】A根据电容器的决定公式实验中，只将电容器b板向上平移，则两极板的正对面积S减小，电容减小，由于两极板电荷量保持不变，根据电容的定义公式则两极板两端的电势差增大，静电计指针的张角变大，所以A错误；B根据电容器的决定公式实验中，只在极板间插入有机玻璃板，则增大介电常数，电容增大，由于两极板电荷量保持不变，根据电容的定义公式则两极板两端的电势差减小，静电计指针的张角变小，所以B错误；C实验时无意间手指触碰了一下b板，不会影响实验结果，因为b板本来就接地，手指触碰也是接地，所以不会影响，则C正确；D实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，但电容保持不变，因为电容

23、与电容器两极板所带电荷量，及电压无关，所以D错误；故选C。10C【解析】要使三个电荷均处于平衡状态，必须满足“两同夹异”“两大夹小”“近小远大”的原则，所以点电荷C应在A左侧，带负电。设C带电荷量为q，A、C间的距离为x，A、B间距离用r表示，由于处于平衡状态，所以解得x0.2m，C正确，ABD错误。故选C。11D【解析】两球相距r时，根据库仑定律两球接触后，带电荷量均为2Q，则由以上两式可解得故选D。12BC【解析】A由于电场强度mg=Eq，将电场力和重力合成，合力方向通过圆心时，合力所在的直线与圆周的交点是速度最大点和最小点。当绳子拉力为零时，物体的加速度大小为故若小球在竖直平面内绕O点做

24、圆周运动，则它运动的最小速度为v，在右上方的交点时，绳子拉力为零，此时则有：解得，故过最高点D的最小速度一定大于，故A错误；B除重力和弹力外其它力做功等于机械能的增加值，若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，则小球运动到B点时，电场力做正功最大，故到B点时的机械能最大，故B正确；C若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球从C到D的过程中电场力做功，所以机械能不守恒，故C正确；D由于mg=Eq，则小球受合力方向与电场方向夹角45斜向下，故若将小球在A点由静止开始释放，它将沿合力方向做匀加速直线运动，故D错误；故选BC。13ABC【解析】AB连接AB、OC、OD、OE，交点分别为I、H、G，为等边

25、三角形，、为等腰三角形，如图所示由几何关系可得AI=IG=GB即I、G为AB的三等分点，由于匀强电场电势均匀变化，可得，故OF为电势3V的等势面，由几何关系可得DI连线垂直于OA，与OF平行，为电势6V的等势面，即，AB正确；C电场方向垂直于等势面指向电势较低一侧，故沿AO连线方向，C正确；D场强大小为D错误。故选ABC。14BD【解析】A依题意，匀强电场场强方向未知，故该带电粒子电性不明。故A错误；B从O运动到A过程，动能增加，根据动能定理可知，电场力做正功，又根据电场力做功与电势能变化关系，可知带电粒子在A点的电势能比在O点的电势能小，故B正确；D设加速度方向与y轴正方向之间的夹角等于，则

26、有联立，可得故D正确；C根据上面选项分析，加速度与初速度方向夹角为钝角，故粒子速度先减小，后增加，最小的动能出现在加速度与速度垂直的时候，这段时间中间时刻粒子的两个分速度分别为合速度与水平面夹角为，则解得加速度与速度夹角为，不垂直。故C错误；故选BD。15AD【解析】Avt图象的斜率表示加速度，可知小物块在B点的加速度最大，所受的电场力最大，所以B点的电场强度最大，A正确；B小物块由A运动到B的过程中，由图可知A、B两点的速度，已知小物块的质量，则由动能定理可知qUABmm由上式可求出小物块由A运动到B的过程中电场力所做的功qUAB，因为电场强度的关系未知，则不能求解A、B两点之间的位移大小，

27、B错误；C中垂线上电场线分布不是均匀的，B点不在连线中点，C错误；D在小物块由A运动到B的过程中，根据动能定理有qUABmm(1103420) J8103 J同理，在小物块由B运动到C的过程中，有qUBCmm(110372110342) J16.5103 J对比可得UBCUAB，D正确.16CD【解析】A0x1段电势能减小，说明电场力做正功，即该段电场强度的方向沿x轴负方向；x1x2段电势能增大，说明电场力做负功，即该段电场强度的方向沿x轴正方向；x轴上的电场方向在x1处方向发生了反向的突变，说明x1处电场强度为零，故A错误；B根据功能关系可知，在Epx图像中，曲线的切线斜率与场强成正比，可知

28、粒子在0x2段受变力作用，做非匀变速运动，x2x3段受恒力作用，做匀变速运动，故B错误；C负电荷在电势低处电势能大，在电势高处电势能小，所以=，故C正确；D负电荷在x2x3段受恒力作用，说明该段是匀强电场，即电场强度的大小和方向均不变，故D正确。故选CD。17 异 21【解析】两小球电势能之和不变，说明电场力对两小球做功的代数和为零，又因为两小球都存在水平向右的位移，所以A、B两球一定带有异种电荷。由题图可得解得A、B两球的带电量之比为18 【解析】由匀强电场中的电势差与场强的关系得a、b两点间的电势差点电荷从a点移到b点，由电场力做功的表达式可得该过程电场力做的功19 310-5 增大 减小

29、【解析】根据解得根据电容的决定式若将其两极板间的距离减少，则电容器的电容增大根据电容的决定式可知若将其两极板的正对面积S减小，则电容器的电容C减小20 正 9:4【解析】由图可知，速度先增大后减小，说明电荷P在电荷M、N附近受到斥力，则P为正电荷。P在处速度最大，合力为零，则解得21（1）2v0；与竖直方向成30（2）( )；（3）【解析】(1)水平方向竖直方向解得粒子射出速度与竖直方向成30角。(2)带电粒子运动时间如下图根据几何关系离开电场后，先匀速，匀速时间进入磁场，偏转120到达A总时间 ( )(3)粒子进入磁场圆周运动，进入点与射出点连线作为圆形磁场直径时，磁场区域最小，根据几何关系

30、可知22（1）Um=，I短=Ne；（2） ，【解析】（1）由动能定理可得短路时所有逸出电子都到达b壳，故短路电流（2）此时电流，如答图所示由图像的截距和斜率也可能得出电源的电动势，电源内阻。23（1）；（2），。【解析】（1）在时间内，设线圈产生的感应电动势为设滑动变阻器上段的电阻为，外电路的总电阻为R，当时，外电路的电阻达到最大值此时外电路的最大电压为电容器极板所带最大电荷量，解得（2） 设带正电的小球质量为m，电荷量为q，小球在电容器中处于静止状态解得 在时间内，设线圈产生的感应电动势为，由图乙可知电容器极板间的电压为从时刻开始，小球向上做加速运动，加速度为a，解得即小球以加速度向上加速运

31、动，时间为，接着以加速度向上减速到0，时间也是，然后做自由落体运动回到原位置，设用时为，则有解得故带电小球从开始运动回到原位置的总时间为24（1）；（2）；（3）【解析】（1）电子在MN中做加速运动，根据动能定理得解得电子A、B中水平方向做匀速直线运动解得（2）时刻射入偏转电场的电子，竖直方向根据牛顿第二定律得解得在02t0时间内竖直方向的位移为末速度为在2t03t0时间内的末速度为在这段时间内的位移为在3t04t0时间内的末速度为在3t04t0时间内竖直方向的位移为从极板右侧射出时相对中线OP在竖直方向的位移偏移量y解得（3）仅上下调整A、B两水平极板的位置，满足电子仍然能沿OP方向射入偏转电场，使从极板右侧射出的电子速度均水平且A、B两板间的最小的条件是， t0时刻入射的粒子恰好飞出电场，其它时刻入射的粒子全部打在极板上被吸收逆向思维A、B两板间的最小距离d1为解得