I单元 电场I1 电场的力的性质
20．I1[2011·课标全国卷] 一带负电荷的质点在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的．关于b点电场强度E的方向，如图1－5所示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)( )
图1－5
【解析】 D 负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反，且电荷受力方向指向运动轨迹的凹侧，A、C错误；B选项中负电荷所受电场力具有沿速度方向的分力，质点的速率是递增的，B错误；D选项中质点所受电场力具有沿速度反方向的分力，质点的速率是递减的，D正确．
1．I1、I2[2011·海南物理卷] 关于静电场，下列说法正确的是( ) A．电势等于零的物体一定不带电 B．电场强度为零的点，电势一定为零 C．同一电场线上的各点，电势一定相等
D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加
【解析】 D 负电荷受电场力方向与电场方向相反，当负电荷沿电场线方向移动时，电场力对电荷做负功，电势能一定增加，故D选项正确；电场中某点电势是否为零与电场强度的大小及物体是否带电无关，与选取的零电势点有关，故AB选项错误；沿电场线的方向电势降低，所以同一电场线上的各点，电势不会相等，选项C错误．
3．I1[2011·海南物理卷] 三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变．由此可知( ) A．n＝3 B．n＝4 C．n＝5 D．n＝6
【解析】 D 设1、2两球间距离为r，由库仑定律可得，接触前1、2两球间的作用力为F＝q·nq
k2.由于小球完全相同，当小球互相接触时会平分电荷，即当小球3与小球2接触后各带电r
n＋2nq
荷，当小球3再与小球1接触时会再次平分所带电荷，最后小球1带电荷q，移走小球24nq?n＋2?q
·24
3后，1、2两球间的作用力为F′＝k，因F′＝F，可解得n＝6，选项D正确． 2r
21．I1[2011·广东物理卷] 图8为静电除尘器除尘机理的示意图．尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是( )
用心 爱心 专心 - 1 -
图8
A．到达集尘极的尘埃带正电荷 B．电场方向由集尘极指向放电极
C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 21．I1[2011·广东物理卷] BD 【解析】 集尘极接直流高压电源正极，带正电荷，放电极接电源负极，带负电荷，故电场方向由集尘极指向放电极，B选项正确；尘埃在电场力作用下向集尘极运动，受力方向与电场方向相反，故尘埃带负电荷，A、C选项错误；由F＝qE可知，当电场强度E不变时，F与q成正比，故D选项正确．
图1－4
图7
8．I1、I2[2011·江苏物理卷] 一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有( ) A．粒子带负电荷
B．粒子的加速度先不变，后变小 C．粒子的速度不断增大
D．粒子的电势能先减小，后增大 8．I1、I2[2011·江苏物理卷] AB 【解析】 根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面，可大致画出电场线的形状，在电场力的作用下粒子轨迹向下弯曲，根据曲线运动的特点，可以说明电场力指向轨迹内侧，与场强方向相反，所以粒子带负电，A正确；等势面先是平行等距，后变得稀疏，则电场强度先是不变，后变小，即电场力(加速度)先不变，后变小，B正确；根据电场力做功W＝qU，电场力做负功，所以粒子速度不断减小，C错误；电场力始终做负功，由功能关系可知，粒子电势能始终增加，所以D错误．
I2 电场的能的性质
用心 爱心 专心 - 2 -
图1－6
21．I2[2011·山东卷] 如图1－6所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是( ) A．b点场强大于d点场强 B．b点场强小于d点场强
C．a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差
D．试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能
【解析】 BC 两等量异种电荷产生的电场如图所示，由图可知，d点的电场线比b点的电场线密集，所以d点的场强大于b点的场强，A项错误，B项正确．a、c两点关于MN对称，b点在MN上，同一点电荷从a到b和从b到c电场力做的功相同，由W＝qU可知Uab＝Ubc，C项正确．a点电势高于c点电势，同一正电荷在a点的电势能大于在c点的电势能，D项错误．
1．I1、I2[2011·海南物理卷] 关于静电场，下列说法正确的是( ) A．电势等于零的物体一定不带电 B．电场强度为零的点，电势一定为零 C．同一电场线上的各点，电势一定相等
D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加
【解析】 D 负电荷受电场力方向与电场方向相反，当负电荷沿电场线方向移动时，电场力对电荷做负功，电势能一定增加，故D选项正确；电场中某点电势是否为零与电场强度的大小及物体是否带电无关，与选取的零电势点有关，故AB选项错误；沿电场线的方向电势降低，所以同一电场线上的各点，电势不会相等，选项C错误．
图7
8．I1、I2[2011·江苏物理卷] 一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运
用心 爱心 专心
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动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有( ) A．粒子带负电荷
B．粒子的加速度先不变，后变小 C．粒子的速度不断增大
D．粒子的电势能先减小，后增大 8．I1、I2[2011·江苏物理卷] AB 【解析】 根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面，可大致画出电场线的形状，在电场力的作用下粒子轨迹向下弯曲，根据曲线运动的特点，可以说明电场力指向轨迹内侧，与场强方向相反，所以粒子带负电，A正确；等势面先是平行等距，后变得稀疏，则电场强度先是不变，后变小，即电场力(加速度)先不变，后变小，B正确；根据电场力做功W＝qU，电场力做负功，所以粒子速度不断减小，C错误；电场力始终做负功，由功能关系可知，粒子电势能始终增加，所以D错误．
I3 电容器 带电粒子在电场中的匀变速运动 17．I3[2011·全国卷] 通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中．在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V，云地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的．根据以上数据，下列判断正确的是( )
A．闪电电流的瞬时值可达到1×105 A
B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W C．闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/m D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J
q6
【解析】 AC 在 60 μs的短暂时间内的平均电流就可以当作瞬时电流，即I＝＝A
t60×10－6－
WqU
＝1×10 A，所以A正确；整个闪电过程中的平均功率若这样计算就错了：P＝＝＝
tt
5
－
6×1×10914
－6W＝1×10W，因为题中整个闪电过程的时间是0.2～0.3 s而不是60 μs，所以B错60×10
U1×106
误；闪电前电场强度E＝＝3 V/m＝1×10 V/m，C正确；整个闪电过程向外释放的能d1×10量大约是W＝qU＝6×109 J，所以D错误．
20．I3[2011·安徽卷] 如图1－12甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图1－12乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处．若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上．则t0可能属于的时间段是( )
9
用心 爱心 专心
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图1－12 T
A．0 C. D．T 【解析】 B 由U－t图象可以作出几个典型时刻开始运动对应的v－t图象，取向A板运动方向为正方向，如图所示：分别考虑在一个周期内带电粒子的运动情况． 当t0＝0，粒子一直往B板运动． T7T 当t0＝，粒子先往B板运动，到时往A板运动，在一个周期内总位移还是向B板． 88T3T 当t0＝，粒子先往B板运动，到时往A板运动，在一个周期内总位移为零； 44同理也可以分析出其余几个典型时刻的运动情况．然后对运动情况总结如下： T 若0 4TT 若 T3T 若 3T 5．I3[2011·天津卷] 板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，1 板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间 2电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是( ) A．U2＝U1，E2＝E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1 C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1 εSQU4kπdQ4kπQ 5．[2011·天津卷] C 【解析】 由公式C＝、C＝和E＝得U＝，E＝，当Q 4kπdUdεSεS 用心 爱心 专心 - 5 -