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专题06 静电场
电场力的性质
1.(2025·遂宁二模)如图,A、B 两带电小球,所带电荷量大小分别为
,质量分别为
和
。用两
根不可伸长的绝缘细线悬挂于O 点,静止时A、B 两球处于同一水平线上,
,
,C 是
AB 连线上一点且在O 点的正下方,C 点的场强为零。已知
,则( )
A.A、B 两球的质量之比为9∶16
B.A、B 两球的带电荷量之比为81∶256
C.同时剪断连接两小球A、B 的细线,A 小球一定先落地
D.同时剪断连接两小球A、B 的细线,A、B 小球水平位移之比为9∶16
【答案】BD
【详解】A.设两小球间库仑力大小为F,对A 球
对B 球
两者联立可得
故A 错误;
B.两个点电荷A、B 在C 点的合场强为零,则
得
故B 正确;
C.同时剪断连接两小球A、B 的细线,在竖直方向两小球A、B 均做自由落体运动,两小球是同时落地,
C 错误;
D.剪断细线后,两球组成的系统在水平方向不受外力,水平方向动量守恒,则有
同时乘以时间可得
结合
可得
故D 正确。
故选BD。
2.(2025·成都石室中学二模)如图所示,半径为R 的球体均匀分布着电荷量为Q 的正电荷,球心位于xOy
坐标系的O 点。在
处放置一正点电荷,
处的电场强度恰好为零。当截去右半球后不影响球
体内电荷的分布情况,
处的电场强度大小为
;已知静电力常量为k,则截去右半球后,
处的电场强度大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】设在
处放置正点电荷的电荷量为q,球体可以等效为放置在球心处的点电荷Q,正点电荷q
和带电球体Q 在
处的合场强恰好叠加为零,即根据库仑定律
可得
依题意结合挖补法,截去右半球后,
处的电场强度大小为
可知截去的右半球在
处产生的电
场强度大小等于
根据对称性可知,余下的左半球在
处的电场强度大小等于
方向沿x 轴负方向,
而
处的正点电荷q 在
处的电场强度大小为
方向沿x 轴负方向,故
处的电场强度大小为
故选C。
3.(2025·攀枝花二模)如图所示,在x 轴上的P 点和坐标原点O 分别固定有一个点电荷,电荷量分别为-4Q
和+Q。已知P 点坐标为
,则x 轴上电场强度大小为零的位置位于( )
A.
处
B.
处
C.
处
D.
处
【答案】C
【详解】由于P 点的电荷量大于O 点的电荷量,根据点电荷形成的电场强度
可知,在P、O 两处点电荷形成的合场强为零的点靠近坐标原点O,设其距离坐标原点的距离为
,根据
电场的叠加原理则有
解得
另一解
,根据电场的叠加及两点电荷的电性可知,该点电场强度不为零,故舍去该解。
故选C。
4.(2025·四川二模)如图所示,真空中,x 轴上
处有电荷量为
的点电荷,
处有电荷量为
的
点电荷。下列说法中正确的是( )
A.在
区间,有一个电场强度为零的点
B.在
区间,所有点电场强度方向相同
C.在
区间,没有电场强度为零的点
D.在
区间,所有点电场强度方向相同
【答案】B
【详解】AB.在
区间,两点电荷产生的电场强度方向均向正方向,没有场强为零的点,故A 错误,
B 正确;
CD.在
区间,有
得
即在
位置场强是零,且在
区间,有
即在此区间内,电场强度方向为负向,在
区间,有
即在此区间内,电场强度方向为正向。故CD 错误。
故选B。
5.(2025·德阳二模)如图所示,等腰直角三角形ABC 中,AB 边中点为M,AC 边中点为N。在A、B 两点分
别固定电荷量均为
的点电荷,C 点固定电荷量为
的点电荷。下列说法正确的是( )
A.M、N 两点电场强度的大小关系为
B.M、N 两点电势的大小关系为
C.将检验电荷
沿直线从M 点移至N 点,电场力先做正功,再做负功
D.将检验电荷
沿直线从M 点移至N 点,电势能一直减小
【答案】D
【详解】A.设
、
长度为,根据等量同种点电荷连线中点处场强为零,可得M 点的电场为C 点
点电荷在M 点产生的,电场强度大小为
场强由三个电荷产生的电场强度的叠加,根据等量异种点电荷在
点处场强为
,再叠加
点的
点电荷产生的场强,可得
,A 错误;
B.根据等量异种点电荷连线的中垂线上电势为零,M 点和N 点电势等于B 点的
点电荷产生的电势,可
知
,B 错误;
C.沿直线从M 点移至N 点,电势越来越低,检验电荷
受到的电场力一直做负功,C 错误;
D.沿直线从M 点移至N 点,电势越来越低,检验电荷
受到的电场力一直做正功,电势能一直减小,D
正确。
故选D。
电场能的性质
6.(2025·乐山二模)如图甲,平面直角坐标系xOy 处于匀强电场中,电场强度方向与坐标平面平行,P 点是
y 轴上y=4m 处的一点,Q 是x 轴上x=3m 处的一点,x 轴上x=0 至x=2m 区域内的电势分布如图乙,将一个
电荷量为q=1×10-5C 的正点电荷从坐标原点沿y 轴正向移动到P 点,电场力做功1.6×10-4J。则( )
A.电场强度的大小为3V/m
B.匀强电场方向与x 轴正向夹角的正弦值为0.8
C.y 轴上P 点的电势为-16V
D.将该点电荷从P 点移到Q 点,电场力做功为-7×10-5J
【答案】BD
【详解】AB.由题图乙知,电场强度沿x 轴的分量,方向沿x 轴正向,大小为
依题意有,电场强度沿y 轴的分量,方向沿y 轴正向,大小为
故该匀强电场的场强大小为
设场强方向与x 轴正向的夹角为α,则
故A 错误,B 正确;
C.根据匀强电场电场强度与电势差的关系有
,
,
可得
故C 错误;
D.根据匀强电场电场强度与电势差的关系有
,
,
解得
所以
所以将该点电荷从P 点移到Q 点,电场力做功为
故D 正确。
故选BD。
7.(2025·成都二模)如图所示,在粗糙绝缘水平地面上关于
点对称的
两点分别固定两个相同的正
点电荷,在
连线上的
点静止释放一个带正电的绝缘小物块(可视为点电荷)后,小物块向右运动至
最右端
点位于
间未画出)。以
点为原点沿水平地面向右建立
轴,取无穷远处为零势能点。小物
块加速度
、动能
、电势能
、动能和电势能之和
随
轴坐标变化正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】A.PO 段电场强度逐渐减小,由牛顿第二定律
故物块先做加速度逐渐减小的加速运动,当
时,加速度为0,速度最大
之后电场力小于摩擦力,由牛顿第二定律
,物块开始做加速度逐渐增大的减速运动,O 点电场
力为0,摩擦力不为0,故加速度不为0,A 错误;
B.物块加速阶段,由动能定理
,由于电场力逐渐减小,故
图像斜率逐渐减小,同理
物块减速阶段
图像斜率逐渐增大,B 错误;
C.PO 段电场力做正功电势能减小,OQ 段电场力做负功,电势能增大,故电势能先减小后增大,C 错误;
D.取无穷远电势能为0,则
由能量守恒
,即
图像斜率小于0,恒定不变,D 正确。
故选D。
8.(2025·南充二模)电子枪发出的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示,a、b、c 是轨迹上的
三点,虚线为电场中的等差等势面(a、b、c 是轨迹和等势面的交点),下列说法中正确的是( )
A.电场中c 点的场强大于b 点的场强
B.电场中c 点的电势高于b 点的电势
C.电子在c 点的速率大于在b 点的速率
D.电子从a 到b 电势能变化为从b 到c 电势能变化的2 倍
【答案】AD
【详解】B.根据电场线的方向与等势面垂直,且电子带负电可知,题图中电场线的方向大体沿左上方至
右下方,沿着电场线的方向电势越来越低,所以b 点的电势大于c 点的电势,故B 错误;
A.等差等势面的疏密表示电场的强弱,则b 点的电场强度小于c 点的电场强,故A 正确;
C.电子从b 点运动到c 点的过程中,电场力做负功,电子在c 点的速度比在b 点的速度小,故C 错误;
D.由题知虚线为电场中的等差等势面,设相邻两等势面的电势差为U,则电子从a 到b 电势能变化为
ΔEpab = -2eU,从b 到c 电势能变化为ΔEpbc = -eU,则电子从a 到b 电势能变化为从b 到c 电势能变化
的2 倍,故D 正确。
故选AD。
9.(2025·成都邛崃二模)空间中存在平行于直角三角形
所在平面的匀强电场,
点有一粒子源,可向各
个方向射出质量相同、电荷量均为
、初动能均为
的带正电的粒子。粒子甲在
点的动能为
,粒子
乙在点的动能为
。已知
边长为
,
,
为
边上的一点,
长为
,忽略粒子的重
力及粒子间的相互作用,取
,
。下列说法正确的是( )
A.电场强度方向由
指向
B.
、
两点电势相等
C.
点的电势低于
点的电势
D.电场强度大小为
【答案】BD
【详解】BC.由动能定理,可得
,
解得
,
可得
点的电势高于
点的电势,由几何关系,可知
根据
联立,解得
可知
、
两点电势相等,故B 正确;C 错误;
AD.连接a、d 两点,则ad 为等势线,过b 点作ad 的垂线,交ad 于e 点,根据电场线由高电势指向低电
势可知,电场强度方向垂直于ad 斜向上,如图所示
由几何关系,可得
又
根据
联立,解得
故A 错误;D 正确。
故选BD。
10.(2025·四川二模)如图所示,为
轴上各点电势随位置变化的图像。一质量为
、带电荷量为
的粒子
(不计重力),以初速度
从
点开始沿
轴正方向做直线运动。下列叙述正确的是( )
A.粒子从
向右运动到
的过程中做匀减速运动
B.粒子从
运动到
的过程中,电势能先减小后增大
C.粒子从
运动到
的过程中,在
处速度最大
D.若
,则粒子运动到
处时速度大小为
【答案】D
【详解】A.因
图像的斜率等于场强,可知从O 点到x1场强减小,场强沿-x 方向,则粒子从
向右运
动到x1的过程中做变减速运动,选项A 错误;
BC.粒子从x1运动到
的过程中,因电势一直降低,可知带正电的粒子的电势能一直减小,动能一直变
大,即速度一直增加,则在
处速度不是最大,选项BC 错误;
D.若
,从O 到x3由能量关系
解得粒子运动到
处时速度大小为
选项D 正确。
故选D。
11.(2025·绵阳普明中学二模)如图甲所示是一种静电除尘装置,在金属板A 与金属棒B 间加恒定高压后,
金属棒B 带负电,两侧的A 板带正电,烟气从一端进入静电除尘区经过净化后从另一端排出。其原理如图
乙所示,其中一带负电的尘埃微粒沿图乙中虚线向左侧金属板A 运动,P、Q 是运动轨迹上的两点,不计
重力和微粒间的相互作用,不考虑微粒运动过程中的电荷量变化。下列说法正确的是( )
A.P 点电势比Q 点电势高
B.Q 点电场强度垂直A 板向右
C.微粒在P 点速度比Q 点的大
D.微粒在P 点具有的电势能比Q 点大
【答案】D
【详解】A.由图乙可知,金属板A 带正电,金属棒B 带负电,电场线的方向是由正电荷指向负电荷,沿
电场线方向电势降低,P 点靠近负极, Q 点靠近正极,所以P 点电势比Q 点电势低,故A 错误;
B.如果都是平行带电金属板则会形成正极板指向负极板的匀强电场,图中负极为金属棒因此不是匀强电
场,Q 点的场强不垂直A 板,故B 错误;
CD.由题意可知,微粒在运动过程中,电场力做正功,微粒做加速运动,微粒在P 点速度比Q 点的小;
电势能减小,微粒在P 点具有的电势能比Q 点大,故C 错误,D 正确。
故选D。
12.(2025·内江二模)如图所示,水平面上固定一个绝缘支杆,支杆上固定一带电小球A,小球A 位于光滑
小定滑轮O 的正下方,绝缘细线绕过定滑轮与带电小球B 相连,在拉力F 的作用下,小球B 静止,此时两
球处于同一水平线。假设两球的电荷量均不变,现缓慢释放细线,使球B 移动一小段距离。在此过程中,
下列说法正确的是( )
A.细线中的拉力一直减小
B.球B 受到的库仑力先减小后增大
C.球A、B 系统的电势能保持不变
D.拉力做负功,库仑力做正功
【答案】C
【详解】对小球B 分析可知,受细线的拉力T,静电斥力F 和重力G,
由相似三角形可知
现缓慢释放细线,使球B 移动一小段距离,可知L 变大,细线中的拉力T 变大;r 不变,球B 受到的库仑
力不变;球A、B 系统的电势能保持不变;拉力做负功,球A、B 间距离不变,库仑力做不做功。
故选C。
13.(2025·成都二模)如图甲所示,将带电量为
的带电体固定在粗糙绝缘水平地面上的
点(可视为点
电荷,图中未画出),以
点为坐标原点,向右为正方向建立直线坐标系。现将质量为
的带电滑块,从
点由静止释放,滑块向右运动,最终静止于
点,其速度随位置的变化图像如图乙所示,滑块经过
点
时的速度最大。已知
,且
为
的中点,滑块与地面之间的动摩擦因数为
,静电力常量为
,
重力加速度为
,点电荷周围的电势
(
为点电荷的电荷量,为该点到点电荷的距离,以无穷远
处电势为零)。下列判断不正确的是( )
A.滑块带正电
B.滑块的电荷量为
C.滑块经过B 点时的速率为
D.
点的位置坐标为
【答案】D
【详解】A.滑块从A 点有静止释放,其向右运动,可知滑块与带电体之间的互相排斥,即两者之间带同
种电荷,滑块带正电,故A 项正确,不符合题;
B.在B 点滑块受到的电场力为
由于点电荷有
由题意可知,在B 点其速度最大,即在B 点滑块的合力为零,有
解得
故B 项正确,不符合题意;
C.由题意可知,滑块在A 点的电势为
在A 点的电势能为
在B 点的电势为
在B 点的电势能为
由A 到B 由能量守恒,有
解得
故C 项正确,不符合题意;
D.在C 点的电势为
在C 点的电势能为
从A 到C 由能量守恒,有
解得
(不合题意,舍)
故D 项错误,符合题意。
故选D。
14.(2025·遂宁二模)如图所示,下列说法正确的是( )
A.图甲为等量同种点电荷形成的电场线
B.图乙离点电荷距离相等的a、b 两点场强相同
C.图丙中在c 点静止释放一正电荷,可以沿着电场线运动到d 点
D.图丁中某一电荷放在e 点与放到f 点,两点到极板距离相等,电势能相同
【答案】D
【详解】A.由题图可知,题图甲为等量异种点电荷形成的电场线,故A 错误;
B.题图乙为正点电荷所形成的电场线分布,离点电荷距离相等的a、b 两点场强大小相同,场强方向不同,
故B 错误;
C.正电荷在题图丙中c 点受力沿电场线的切线方向,由静止释放时,不可能沿着电场线运动到d 点,故C
错误;
D.题图丁中e 点与f 点到极板距离相等,电势相同,同一电荷放在e、f 处时电势能相同,故D 正确。
故选D。
15.(2025·南充二模)如图所示,圆弧形槽固定在地面上,COD 为水平直径,在光滑的半球形绝缘内壁有质
量分别为mA、mB两带同种电荷的小球,各自带电量为 qA、qB,A、B 两小球球心与O 点的连线与竖直方
向分别成 37°、53°夹角,处于静止状态,则( )
A.一定有 mA < mB
B.一定有 qA > qB
C.若A 球电量减小,A 球会降低,B 球会升高
D.若用外力将小球A 缓慢移动到球心O 点的正下方,A、B 系统的电势能将增大
【答案】D
【详解】AB.分别以小球A、B 为研究对象,分析其受力情况,如图所示
根据相似三角形法可得
,
而
,则可知
,另根据题中条件不能判断两球电量关系,故AB 错误;
C.若A 球电量减小,则A、B 两球间的库仑力F 将减小,根据三角形相似法可得
,
则可知AC、CB 都减小,即A、B 两球都会降低,故C 错误;
D.若用外力将小球A 缓慢移动到球心O 点的正下方,则A、B 两球间的距离减小,库仑力变大,移动过
程中电场力做负功,则A、B 系统的电势能增大,故D 正确。
故选D。
16.(2025·宜宾二模)如图,a、b、c、d 为某电场中的4 个等势面,相邻等势面间的电势差相等,等势面c
上有一点E。一个质子仅在电场力作用下经过a 时的动能为18eV,经过c 时的电势能为6eV,到达d 时的
速度恰好为零。已知质子的电荷量为e,不计质子的重力,下列说法正确的是( )
A.质子从a 到d 的过程中,电场力做功为18eV
B.质子所具有的动能和电势能的总和为24eV
C.E 点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向右
D.等势面b 的电势为0
【答案】D
【详解】AC.质子从a 到d 过程中,根据动能定理可得
解得
则可知电场方向从d 指向a,则E 点电场强度垂直于该点所在等势面,方向向左,故AC 错误;
BD.由于质子从a 到d 电场力做负功,且每相邻等势面间的电势差为6V,根据动能定理可知,质子每经
过一等势面动能减小6eV,电势能增加6eV,则可知质子到达c 时的动能为6eV,故质子所具有的动能和
电势能的总和为
由于质子到达等势面b 时的动能为12eV,则质子在等势面b 时的电势能为0,则等势面b 的电势为0,故B
错误,D 正确。
故选D。
17.(2025·自贡二模)如图所示,以A、B、C、D 为顶点构成的长方形处于一平行板电容器(未画出)形成
的匀强电场中,长方形所在平面与两平行板垂直,AB 的长度为8cm,BC 的长度为6cm,D 点距带正电荷
的电容器极板的距离为20cm。取无穷远处为零电势,A、B、C 三点的电势分别为9V、25V、16V。则(
)
A.D 点电势为0V
B.D 点电势为18V
C.两平行板间的电势差为50V
D.两平行板间的电势差为100V
【答案】AD
【详解】AB.在匀强电场中,平行等间距的两点电势差相等,可得
代入数据可得
0
故A 正确,B 错误;
CD.将CD 分为8 等分,每一等分对应1cm,所以F 点的电势为9V,连接AF,过D 点做AF 的垂线,如图
有几何关系可得DG 的长度
为
解得
所以电场强度的大小为
解得
又因为D 的电势为0,且D 点距离正极板的距离为20cm,有对称性可知,两极板间的距离为40cm,所以
两极板间的电势差为
解得
故D 正确,C 错误
故选AD。
18.(2025·南充二模)如图所示ABC 为等边三角形,电荷量为+q 的点电荷Q1固定在A 点。先将一电荷量也
为+q 的点电荷Q2从无穷远处(电势为0)移到C 点,此过程中,电场力做功为-W。再将Q2从C 点沿CB
移到B 点。下列说法正确的是( )
A.+q 从无穷远处移到C 点的过程中,电势能减少了W
B.+q 在移到B 点后的电势能为W
C.Q2在C 点的电势为
D.+q 从C 点移到B 点的过程中,所受电场力做负功
【答案】B
【详解】A.电荷运动过程中,电场力做的功等于电势能减少量,故+q 从无穷远处移到C 点的过程中,电
势能增加了
,故A 错误;
B.ABC 为等边三角形,所以
因此点电荷Q2从C 点到B 点后的电势能不变,所以+q 在移到B 点后的电势能为W,故B 正确;
C.点电荷Q2从无穷远处(电势为0)移到C 点,此过程中,电场力做功为-W
故C 错误;
D.+q 从C 点移到B 点的过程中,电势能不变,电场力不做功,故D 错误。
故选B
19.(2025·南充二模)如图所示,在点电荷Q 形成的电场中,已知a、b 两点在同一等势面上,c、d 两点在
同一等势面上。甲、乙两个带电粒子的运动轨迹分别为acb 和adb 曲线,两个粒子经过a 点时具有相同的
动能,由此可以判断( )
A.甲粒子c 点时与乙粒子d 点时具有相同的动能
B.甲乙两粒子带异号电荷
C.若取无穷远处为零电势,则甲粒子经过c 点时的电势能小于乙粒子经过d 点时的电势能
D.两粒子经过b 点时具有相同的动能
【答案】BCD
【详解】A.由带电粒子的轨迹弯曲方向可知,Q 对乙粒子有斥力,对甲粒子有引力,从a 到c,电场力对
乙做负功,动能减小,电场力对甲粒子做正功,动能增大,而两个粒子经过a 点时具有相同的动能,故甲
粒子经过c 点时的动能大于乙粒子经过d 点时的动能,故A 错误;
B. 由上可知,甲与Q 是异种电荷,乙与Q 是同种电荷,故甲、乙两个粒子带异种电荷,故B 正确;
C. 若取无穷远处为零电势,对甲粒子,从无穷远到c 点,电场力做正功,电势能减小,所以甲粒子在c
点电势能为负值;对乙粒子,从无穷远到d 点,电场力做负功,电势能增大,故乙粒子在d 点的电势能为
正值,则甲粒子经过c 点时的电势能小于乙粒子经过d 点时的电势能,故C 正确;
D. a、b 位于同一等势面上,电势相等,从a 到b 电场力做功均为零,两个粒子经过a 点时具有相同的动
能,则两粒子经过b 点时也具有相同的动能,故D 正确。
故选:BCD。
20.(2025·成都二模)如图所示,桌面上有一轻质弹簧,左端固定在A 点,自然状态时其右端B 点位于桌面
右侧边缘。水平桌面右侧有一竖直放置、半径R=0.3 m 的光滑半圆轨道MNP,桌面与轨道相切于M 点,
在以MP 为直径的右侧和水平半径ON 的下方部分有水平向右的匀强电场,场强的大小E=
,现用质量
m0=0.4 kg 的小物块a 将弹簧缓慢压缩到C 点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B 点,用同种材料、
质量m=0.2kg、带+q 的绝缘小物块b 将弹簧缓慢压缩到C 点,释放后,小物块b 离开桌面由M 点沿半圆
轨道运动,恰好能通过轨道的最高点P。(g 取10 m/s2)
求:
(1)小物块b 经过桌面右侧边缘B 点时的速度大小;
(2)释放后,小物块b 在运动过程中克服摩擦力做的功;
(3)小物块b 在半圆轨道中运动到最大速度的位置记为D(图中未标出),则从B 点到D 点,电场力做的功。
【答案】(1)3 m/s;(2)0.9 J ;(3)
【详解】(1)小物块b 恰好能通过轨道的最高点P 点
由B 到P 由动能定理
解得
(2)由C 到B,对物块a 由能量守恒定律得
由C 到B,对物块b 由能量守恒定律得
克服摩擦力做的功
解得
Wf=0.9J
(3)物块b 与圆心连线与竖直方向的夹角为45°位置时(设为D),由B 到D 的过程电场力做功为
【点睛】由于物体恰好能通过轨道的最高点P,因此可以通过竖直平面内的圆周运动的临界条件先求出P
点的速度,再使用动能定理求出物体在B 点的速度;由能量守恒定律联立列式可求克服摩擦力做的功;物
块b 与圆心连线与竖直方向的夹角为45°位置时(设为D),根据做功公式求出电场力做的功。
电容器与电容
21.(2025·广安二模)图甲所示为某电容器的充、放电过程示意图。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电
流变化,它与计算机相连,可显示电流随时间的变化规律。电源电动势E=7.5V、内阻不计,充电前电容器
带电量为零,先使S 与“1”端相连,电源向电容器充电,充电结束后,使S 与“2”端相连,直至放电完毕。
计算机记录的电流随时间变化的I-t 曲线如图乙所示,下列正确的是( )
A.在电容器充电与放电过程中,通过电阻R0的电流方向相同
B.图乙中阴影部分的面积
C.若
,则该电容器的电容值约为0.133F
D.由甲、乙两图可判断阻值
【答案】C
【详解】A.由图甲可知,电容器充电时,通过电阻R0的电流方向向左,放电时通过R0的电流方向向右,
故在电容器充电与放电过程中,通过电阻R0的电流方向相反,故A 错误;
B.曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量,充电和放电电荷量相等,所以乙图中阴影部分的面
积相等,即
故B 错误;
C.由于电源内阻不计,可知电容器两端电压等于电源电动势,则该电容器的电容为
故C 正确;
D.由图乙可知,充电时的最大电流大于放电时的最大电流,则
故D 错误。
故选C。
22.(2025·自贡二模)计算机键盘为电容式传感器,如图甲所示。每个键下面由相互平行且间距为
的活动
极板和固定极板组成,如图乙所示。其内部电路如图丙所示,已知只有该键的电容改变量不小于原电容的
50%时,传感器才有感应,则下列说法正确的是( )
A.按键的过程中,电容器的电容减小
B.按键的过程中,图丙中电流方向从
流向
C.按键的过程中,电容器两极板间的电场强度不变
D.要使传感器发生感应,至少要将按键按下
【答案】BD
【详解】A.根据电容表达式
可知按键过程中,d 减小,C 增大,故A 错误;
B.由于电容器直接接在电源两端,故电容器两端电压U 不变,因C 增大,根据
可知Q 增大,电容器充电,电流方向从b 流向a,故B 正确;
C.根据电势差与电场强度关系,有
可知,由于U 不变,按键过程中,d 减小,故E 增大,故C 错误;
D.令按键至少按下
距离,传感器才有感应,则此时电容
又因为
联立以上解得
故D 正确。
故选 BD。
23.(2025·自贡二模)已知形状不规则的导体甲、乙带异种电荷,附近的电场如图所示。其中
、
、、
是导体外表面的点,和
是甲导体内部的点。则( )
A.
点的电势低于点的电势
B.
点的电场强度大于点的电场强度
C.
、
两点间的电势差等于、
两点间的电势差
D.由于漏电,甲乙两导体构成的电容器的电容逐渐减小
【答案】C
【详解】AC.导体甲是一个等势体,所以
点的电势等于点的电势;导体乙是一个等势体,所以
点的
电势等于
点的电势;则
、
两点间的电势差等于、
两点间的电势差,故A 错误,C 正确;
B.静电平衡的导体内部场强为0,则
点的电场强度等于点的电场强度,均为0,故B 错误;
D.甲乙两导体构成的电容器的电容只有自身决定,与所带电荷量无关,所以漏电过程,甲乙两导体构成
的电容器的电容不变,故D 错误。
故选C。
24.(2025·攀枝花二模)在如图所示电路中,电源电动势为
,内阻为
为电阻箱,
为定值电阻,
两平行金属板
水平放置。闭合开关
,待电路稳定后,一带电油滴从金属板左侧中点处水平射入板间,
油滴恰能沿水平直线通过,不考虑空气阻力,运动过程中油滴电荷量始终保持不变。下列说法中正确的是
( )
A.油滴一定带负电
B.仅将
阻值调为零时,油滴仍可沿水平直线通过
C.仅将
板向下平移少许,油滴一定向上运动
D.仅断开开关
,油滴仍恰能沿水平直线通过
【答案】AC
【详解】A.由图可知电容器上极板带正电,油滴受重力与电场力作用,沿水平直线运动,则电场力与重
力平衡,方向向上,可知油滴一定带负电,故A 正确;
B.仅将
阻值调为零时,电容器的电势差为0,油滴只受重力作用,不会沿水平直线通过,故B 错误;
C.仅将
板向下平移少许,电容器的电势差不变,根据
可知电场力增大,油滴一定向上运动,故C 正确;
D.仅断开开关
,电容器放电,电势差逐渐减小,则油滴向下运动,故D 错误;
故选AC。
带电粒子在电场中的运动
25.(2025·遂宁射洪中学二模)如图所示,在一粗糙绝缘水平面上有共线的
、
、
、
四点,一电荷
量为
的均匀带电小球固定在
点,现有一质量为
、电荷量为
的带电小金属块,从
点以初速度
向右运动,到
点速度达到最大值
,最后静止在
点。已知小金属块与水平面间的动摩擦因数为
,
、
间距离为
,静电力常量为
,重力加速度为
,带电体均可视为质点,不计空气阻力,则下列说
法正确的是( )
A.小金属块由
向
运动的过程中,电势能先增大后减小
B.
、
两点间的电势差
C.小金属块速度最大时距
点的距离
D.从
到
的过程中,小金属块减少的动能等于系统增加的内能
【答案】BC
【详解】A.在小金属块由M 向P 运动的过程中,电场力的方向一直与运动方向相同,电场力做正功,电
势能一直减小,故A 错误;
B.小金属块从N 到P 过程,由动能定理得
解得
、
两点间的电势差为
故B 正确;
C.由题意知,从M 到N 过程,金属块做加速运动,从N 到P 过程,金属块做减速运动,在N 点金属块所
受的滑动摩擦力与库仑力平衡,设O、N 两点间距离为r,则有
解得
故C 正确;
D.从N 到P 的过程中,小金属块减小的动能和减少的电势能全部转化为内能,故小金属块减少的动能小
于系统增加的内能,故D 错误。
故选BC。
26.(2025·资阳二模)我国空间站天和核心舱配备了4 台霍尔推进器。如图所示,进入电离室的气体被电离
成正离子,经电场加速后以极高速度喷出,在相反的方向上对航天器产生推力。假设核心舱的质量为
,
电离后的离子初速度为0,加速电压为
,单台推进器单位时间喷出的离子数量为
,离子质量为
,电
荷量为,忽略离子间的相互作用力,下列说法正确的是( )
A.离子喷出加速电场时的速度为
B.单台霍尔推进器的离子向外喷射形成的等效电流为
C.离子在电场中加速的过程中,动能和电势能都增大
D.推进器全部同向开启时,核心舱的加速度为
【答案】ABD
【详解】A.电场对粒子加速有
解得离子喷出加速电场时的速度
故A 正确;
B.单台霍尔推进器的离子向外喷射形成的等效电流为
故B 正确;
C.离子在电场中加速的过程中,电场对粒子做正功,粒子动能增加,电势能减小,故C 错误;
D.推进器全部同向开启时,设单个推进器给核心舱的作用力大小为F,对粒子,根据动量定理有
其中
对核心舱,有
联立以上,解得核心舱的加速度为
故D 正确。
故选ABD。
27.(2025·四川二模)质子
,氘核
,
粒子
由同一位置从静止先通过同一加速电场后,又
垂直于匀强电场方向进入同一偏转电场,最后穿出偏转电场。已知加速电压为
,偏转电压为
,偏转
电极间的距离为
,偏转电极板的长度为,离开偏转电场时粒子的偏转角为
,则( )
A.若仅增大
可使
增大
B.若仅增大
可使
增大
C.若仅增大可使
减小
D.三种粒子离开偏转电场时
相同
【答案】D
【详解】A.根据动能定理
根据类平抛运动
,
根据牛顿第二定律
解得
故仅减小
可使
增大,故A 错误;
BC.根据
知,仅减小偏转电极间的距离
或仅增大偏转电极板的长度可使
增大,故B 错误,C 错误;
D.根据
知,偏转角
与粒子的质量
,电荷量
都无关,所以三种粒子离开偏转电场时
相同,故D 正确。
故选D。
28.(2025·绵阳普明中学二模)如图所示,竖直平面内,半径为R 半圆形光滑圆弧轨道中,有两个质量均为
m,带等量异种电荷,电荷量大小均为
的a、b 小球,在水平向右,场强为大小为
的匀强电
场作用下,恰好能够静止在同一水平线上,且两者距离为
。已知k 为静电力常量,g 为重力加速度,
小球可视为质点,则( )
A.a 带负电荷、b 带正电荷
B.a 带正电荷、b 带负电荷
C.若两球的电荷量大小均变为原来的一半,两球仍能在原位置平衡
D.若两球的电荷量大小均变为原来的2 倍,两球仍能在原位置平衡
【答案】AD
【详解】AB.若a 带正电荷,则b 带负电荷,a 对b 有水平向左的引力,而匀强电场对b 也有水平向左的
电场力,可知b 不可能平衡;若a 带负电荷,则b 带正电荷,b 对a 有水平向右的引力,而匀强电场对a 有
水平向左的电场力,可知a 可能平衡,同理b 也能平衡,故A 错误,B 正确;
CD.对a 受力分析,两小球平衡时,匀强电场
,小球之间的距离为
,所带电荷量为
,根据平衡条件可得在竖直方向上,轨道对小球的支持力
水平方向上
联立可得,小球a 静止时满足
若两球的电荷量
大小均变为原来的一半
,把相关数据代入上式不能成立,故两球不能在
原位置平衡;若两球的电荷量大小
均变为原来的2 倍
,把相关数据代入上式仍能成立,故两球仍能在
原位置平衡,故C 错误,D 正确。
故选AD。
29.(2025·泸州二模)如图所示,竖直平面内有固定的光滑绝缘圆形轨道,匀强电场的方向平行于轨道平面
水平向右,P、Q 分别为轨道上的最高点和最低点,M、N 是轨道上与圆心O 等高的点。质量为m、电荷量
为q 的带正电的小球在P 处以速度
水平向右射出,恰好能在轨道内做完整的圆周运动,已知重力加速度
为g,电场强度大小
。则下列说法中正确的是( )
A.在轨道上运动时,小球动能最大的位置在M、Q 之间
B.在轨道上运动时,小球机械能最小的位置在N 点
C.经过M、N 两点时,小球所受轨道弹力大小的差值为
D.小球在Q 处以速度
水平向右射出,也能在此轨道内做完整的圆周运动
【答案】AB
【详解】A.使用等效场的观点,将重力场和电场等效的看作一个场,设该场的场强为g′,结合平行四边
形法则有
设等效场对物体的力与竖直方向的夹角为θ,则有
解得
故等效重力(即重力和电场力的合力)与圆交的最低点在MQ 之间,故动能最大的位置在MQ 之间,故A
正确;
B.根据功能关系,非重力做负功最多位置在N 点,所以机械能最小的位置在N 点,B 正确;
C.小球在M 点,由牛顿第二定律得
小球在N 点,由牛顿第二定律得
从M 到N 点,由动能定理得
解得小球所受轨道弹力大小的差值
故C 错误;
D.由于等效场对物体的力与竖直方向的夹角为
故等效场的最高点在
弧的中间位置,设为
点,又质量为m、电荷量为q 的带正电的小球在P 处以速
度
水平向右射出,恰好能在轨道内做完整的圆周运动,从P 处到
点,根据动能定理
假设小球在Q 处以速度
水平向右射出,也能在此轨道内做完整的圆周运动,从Q 处到
点,根据动能定
理
联立解得
故小球在Q 处以速度
水平向右射出,不能在此轨道内做完整的圆周运动,故D 错误。
故选AB。