2025届人教新高考高三物理一轮复习考点规范练23静电场及其应用（Word版附解析）

这是一份2025届人教新高考高三物理一轮复习考点规范练23静电场及其应用（Word版附解析），共5页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.(2022·吉林梅河口开学检测)两个大小不同的带电小球产生的电场的电场线分布情况如图所示,某一带电粒子仅受静电力作用沿虚线由a点移动到b点,则下列有关说法正确的是( )
A.两小球带同种电荷
B.带电粒子带正电
C.粒子在b点所受静电力较大
D.粒子由a点移动到b点电势能增加
2.(2023·湖南卷)如图所示,真空中有三个点电荷固定在同一直线上,电荷量分别为Q1、Q2和Q3,P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°和30°。若P点处的电场强度为零,q>0,则三个点电荷的电荷量可能为( )
A.Q1=q,Q2=2q,Q3=q
B.Q1=-q,Q2=-433q,Q3=-4q
C.Q1=-q,Q2=2q,Q3=-q
D.Q1=q,Q2=-433q,Q3=4q
3.如图所示的实线为某静电场的电场线,虚线是仅在静电力作用下某带负电粒子的运动轨迹,A、B、C、D是电场线上的点,其中A、D两点在粒子的轨迹上,下列说法正确的是( )
A.该电场可能是正点电荷产生的
B.由图可知,同一电场的电场线在空间是可以相交的
C.将该粒子在C点由静止释放,它可能一直沿电场线运动
D.该粒子在A点的速度一定大于在D点的速度
4.(2022·山东卷)半径为R的绝缘细圆环固定在图示位置,圆心位于O点,环上均匀分布着电荷量为Q的正电荷。点A、B、C将圆环三等分,取走A、B处两段弧长均为Δl的小圆弧上的电荷。将一点电荷q置于OC延长线上距O点为2R的D点,O点的电场强度刚好为零。圆环上剩余电荷分布不变,q为( )
A.正电荷,q=QΔlπR
B.正电荷,q=3QΔlπR
C.负电荷,q=2QΔlπR
D.负电荷,q=23QΔlπR
5.如图所示,光滑绝缘水平面上有两个相同的带电小圆环A、B,电荷量均为q,质量均为m,用一根光滑绝缘轻绳穿过两个圆环,并系于结点O。在O处施加一水平恒力F使A、B一起加速运动,轻绳恰好构成一个边长为l的等边三角形,则( )
A.小环A的加速度大小为3kq2ml2
B.小环A的加速度大小为3kq23ml2
C.恒力F的大小为3kq2l2
D.恒力F的大小为3kq23l2
二、多项选择题
6.在金属球壳的球心有一个正点电荷,球壳内外的电场线分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.M点的电场强度比K点的大
B.球壳内表面带负电,外表面带正电
C.试探电荷-q在K点的电势能比在L点的大
D.试探电荷-q沿电场线从M点运动到N点,静电力做负功
7.离子陷阱是一种利用电场或磁场将离子俘获并囚禁在一定范围内的装置。下图为最常见的“四极离子陷阱”的俯视示意图,四根平行细杆与直流电压和叠加的射频电压相连,相当于四个电极,相对的电极带等量同种电荷,相邻的电极带等量异种电荷。在垂直于四根杆的平面内四根杆的连线是一个正方形abcd,A、C是a、c连线上的两点,B、D是b、d连线上的两点,A、C、B、D到正方形中心O的距离相等。下列判断正确的是( )
A.D点的电场强度为零
B.A、B、C、D四点电场强度相等
C.A点电势比B点电势高
D.O点的电场强度为零
三、非选择题
8.如图所示,质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑的绝缘水平面上,彼此相隔的距离为l(l比球半径r大得多)。B球电荷量为QB=-3q,A球电荷量为QA=+6q,在C上加一个水平向右的恒力F,A、B、C三球始终保持l的间距运动。
(1)F的大小为多少?
(2)C球所带电荷量为多少?带何种电荷?
考点规范练23 静电场及其应用
1.D 解析:左侧小球的电场线是向外发散的,则左侧小球带正电,右侧小球的电场线是向里会聚的,则右侧小球带负电,故A错误。两球之间的电场线向右,电场强度向右;带电粒子的轨迹向左弯曲,所受的静电力向左,与电场强度方向相反,则带电粒子带负电,故B错误。由题图可知b点的电场线比a点的电场线疏,则b点的电场强度比a点的电场强度小,根据F=qE,粒子在b点所受静电力较小,故C错误。粒子从a点运动到b点的过程中,静电力方向与运动方向成钝角,静电力做负功,电势能增大,则粒子在b点的电势能较大,故D正确。
2.D 解析: 根据电场强度的矢量性可知,要使P点的电场强度为零,三个点电荷不可能是同种电性,故A、B错误;根据矢量叠加特点和几何关系知,Q1、Q3在P点的电场强度应大小相等,故C错误,D正确。
3.D 解析:正点电荷周围的电场线是从正点电荷出发,呈辐射状分布的,A错误。同一电场的电场线在空间不能相交,否则同一点具有两个电场强度方向,B错误。电场中的带电粒子受力的方向沿电场线的切线方向,由于C点所在电场线为曲线,所以将该粒子在C点由静止释放,它一定不能沿电场线运动,C错误。由于做曲线运动的物体受力的方向指向曲线的内侧,该粒子带负电,可知电场强度方向应是从B到C,A点的电势高于D点的电势,故从A到D静电力对粒子做负功,粒子的动能减小,则粒子在A点的速度较大,D正确。
4.C 解析:若取走C处弧长为Δl的小圆弧上的电荷,根据对称性,细圆环上剩余电荷产生的电场在O点的电场强度为零,即取走A、B处电荷后,细圆环上电荷产生的电场在O点的电场强度等于C处小圆弧上电荷产生的电场在O点的电场强度。因为O点电场强度为零,说明C处小圆弧上的电荷产生的电场与q产生的电场在O点的合电场强度为零,即kq(2R)2=k·Q·Δl2πRR2,解得q=2QΔlπR。因为C处小圆弧带正电,所以q带负电,选项C正确。
5.B 解析:设轻绳的拉力为FT,则对A有FT+FTcs 60°=kq2l2,FTcs 30°=maA,联立解得aA=3kq23ml2,选项B正确,A错误。恒力F的大小为F=2FTcs 30°=23kq23l2,选项C、D错误。
6.ABD 解析:由题图可知M点的电场强度比K点的大,故A正确。由静电感应现象可知球壳内表面带负电,外表面带正电,故B正确。由于φK>φL,则-q在K点的电势能比在L点的小,故C错误。试探电荷-q受到的静电力方向指向球心的正电荷,则-q沿电场线从M点运动到N点,静电力做负功,故D正确。
7.CD 解析:根据电场的叠加原理,a、c两个电极带等量正电荷,其中点O的合电场强度为零,b、d两个电极带等量负电荷,其中点O的合电场强度为零,则O点的电场强度为零,D正确。同理可得,D点的电场强度水平向右,A错误。A、B、C、D四点的电场强度大小相等,方向不同,B错误。由电场特点知,A点电场方向由A指向O,B点电场方向由O指向B,故φA>φO,φO>φB,则φA>φB,C正确。
8.解析:将A、B、C三个小球看成一个系统,则三个小球之间的静电力为系统内力,C上加一恒力F,且三球始终保持l的间距运动,则三球的加速度相同,均为F3m,且方向为水平向右。对于B球,由于受A球的静电力,且力的方向水平向左,所以受C球的静电力必向右,才可能产生向右的加速度,知C球带正电荷,设C球电荷量为QC,则由库仑定律和牛顿第二定律知
对B有k3q·QCl2-k3q·6ql2=ma
对A有k3q·6ql2-k6q·QC(2l)2=ma
联立解得QC=8q,a=6kq2ml2
根据牛顿第二定律得,A、B、C三小球构成系统的合外力
F=3ma=18kq2l2。
答案:(1)18kq2l2 (2)8q 带正电