第五節(jié) 電場圖像以及靜電屏蔽-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理專項(xiàng)訓(xùn)練

第五節(jié)電場圖像以及靜電屏蔽需要掌握的內(nèi)容1.電場中圖像分類，以及各個(gè)圖像具體如何表示電場。（1）電勢(shì)與距離φ-x圖像，描述了一條直線上電勢(shì)隨移動(dòng)距離的變化，其中φ是標(biāo)量正數(shù)為大負(fù)數(shù)為小，圖像斜率k為電場強(qiáng)度，根據(jù)電勢(shì)變化規(guī)律來看k為正時(shí)電場強(qiáng)度方向向左，k為負(fù)時(shí)電場強(qiáng)度方向向右，圖像與x軸圍成的面積無意義。（2）電場強(qiáng)度與距離E-x圖像，描述了一條直線上電場強(qiáng)度隨移動(dòng)距離的變化，其中E為矢量大小看絕對(duì)值，當(dāng)E為正數(shù)時(shí)電場強(qiáng)度方向向右，當(dāng)E為負(fù)數(shù)時(shí)電場強(qiáng)度方向向左，圖像與x軸圍成的面積表示兩點(diǎn)之間電勢(shì)差，圖像斜率k無意義。（3）電勢(shì)能與距離Ep-x圖像，描述了一條直線上電勢(shì)能隨移動(dòng)距離的變化，其中Ep是標(biāo)量正數(shù)為大負(fù)數(shù)為小，圖像斜率k為電場力，電場線的方向需要考慮運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)，通過公式Ep=φq或者電勢(shì)能變化與電場力做工的關(guān)系一起來判斷。2.感應(yīng)起電基本原理。當(dāng)帶電體靠近不帶電金屬時(shí)，金屬內(nèi)部自由電子在外界電場影響下進(jìn)行移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)部電荷形成的電場強(qiáng)度與外場強(qiáng)度相等時(shí)將不再移動(dòng)。3.電場中的導(dǎo)體以及單一帶電體的性質(zhì)，如何屏蔽的電場（1）當(dāng)金屬導(dǎo)體放入電場中，導(dǎo)體處于靜電屏蔽狀態(tài)。導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零，導(dǎo)體為等勢(shì)體表面為等勢(shì)面，可以屏蔽外場。當(dāng)導(dǎo)體接地靠近場源電荷的一側(cè)有電荷，遠(yuǎn)離的一側(cè)沒有電荷，可以屏蔽內(nèi)場。（2）單一帶電球殼對(duì)內(nèi)部產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為零，對(duì)外部產(chǎn)生的電場強(qiáng)度相當(dāng)于在球心點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)。經(jīng)典習(xí)題單選題1．某靜電場中x軸上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向均和軸重合，以x軸正方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的正方向，x軸上的電場強(qiáng)度隨位置坐標(biāo)的變化規(guī)律如圖所示，其中間的圖線關(guān)于點(diǎn)中心對(duì)稱，規(guī)定點(diǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)，已知，將一帶電荷量為的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)由靜止釋放不計(jì)粒子重力，關(guān)于粒子從原點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過程，下列說法正確的是（）A．釋放后粒子的加速度先不變后減小 B．粒子到達(dá)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為C．粒子經(jīng)過的位置中O點(diǎn)電勢(shì)一定最大 D．粒子在和處速度達(dá)到最大值單選題2．如圖所示,AB是某電場中的一條電場線,若有一電子以某一初速度且僅在電場力的作用下,沿AB由點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B,所經(jīng)位置的電勢(shì)隨距A點(diǎn)的距離變化的規(guī)律如圖所示.以下說法正確的是(

)A．電子在A、B兩點(diǎn)的速度vA<vBB．A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)φA<φBC．電子在A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)能EpA>EpBD．A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度EA>EB單選題3．在x軸方向存在一靜電場，其φ-x圖像如圖所示，一電子以一定的初速度沿x軸從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到x4，電子僅受電場力，則該電子（

）

A．在x1處電勢(shì)能最小B．從x2到x3受到的電場力和從x3到x4受到的電場力方向相反C．在x1處受到的電場力最大D．在x3處電勢(shì)為零，電場強(qiáng)度也為零單選題4．半徑為R，均勻帶正電荷的球體在空間產(chǎn)生球?qū)ΨQ的電場，電場強(qiáng)度大小沿半徑分布如圖所示。圖中已知，曲線下部分的面積等于部分的面積，過球心同一直線上A、B兩點(diǎn)，離球心的距離分別為2R、3R。下列說法中正確的是（）

A．A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)B．A、B點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小之比是C．從球面到A點(diǎn)的電勢(shì)差小于A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D．電荷量為q的正電荷沿直線從A移到B的過程中電場力做功多選題5．如圖所示，在x軸上的M、N兩點(diǎn)分別固定電荷量為和的點(diǎn)電荷，x軸上M、N之間各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電勢(shì)如圖中曲線所示（取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零），P點(diǎn)為曲線最低點(diǎn)，Q點(diǎn)位于PN之間，MP間距離大于PN間距離。以下說法中正確的是（）A．和均帶正電，且大于B．M點(diǎn)的左側(cè)存在與Q點(diǎn)場強(qiáng)相同的點(diǎn)C．負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能小于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能D．若在Q點(diǎn)由靜止釋放一負(fù)電荷，該電荷可在MN間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)多選題6．靜電場在x軸上的場強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正方向?yàn)閳鰪?qiáng)正方向，帶正電的點(diǎn)電荷沿x軸運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)電荷（）A．在x2和x4處電勢(shì)能相等B．由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢(shì)能增大C．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電勢(shì)能先減小后增大D．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中電場力先增大后減小多選題7．真空中相距為3a的兩個(gè)點(diǎn)電荷M、N分別固定于x軸上x1=0和x2=3a的兩點(diǎn)，在兩者連線上各點(diǎn)的電場強(qiáng)度隨x變化的關(guān)系如圖所示，選沿x軸方向?yàn)檎较?，以下判斷正確的是（）

A．點(diǎn)電荷M、N均為正電荷B．M、N所帶電荷量的絕對(duì)值之比為2∶1C．沿x軸從0到3a電勢(shì)逐漸降低D．將一個(gè)正點(diǎn)電荷沿x軸從0.5a移動(dòng)到2.4a，該電荷的電勢(shì)能先減小再增大單選題8．一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運(yùn)動(dòng)．取該直線為x軸，起始點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，其電勢(shì)能與位移x的關(guān)系如圖所示，下列圖像中合理的是（

）

A．電場強(qiáng)度與位移關(guān)系B．粒子動(dòng)能與位移關(guān)系C．粒子速度與位移關(guān)系D．粒子加速度與位移關(guān)系單選題9．某靜電場方向平行于軸，其電勢(shì)隨的分布可簡化為如圖所示的曲線。一質(zhì)量為、帶電荷量為的粒子（不計(jì)重力），以初速度從點(diǎn)進(jìn)入電場，沿軸正方向運(yùn)動(dòng)。下列敘述正確的是（）

A．粒子從向右運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)的過程中做勻減速運(yùn)動(dòng)B．若粒子能運(yùn)動(dòng)到，則從運(yùn)動(dòng)到的過程中，電勢(shì)能先減小后增大C．若，則粒子運(yùn)動(dòng)到處時(shí)速度最大，其大小為D．若，粒子運(yùn)動(dòng)到時(shí)速度大小為單選題10．兩電荷量分別為q1和q2的點(diǎn)電荷固定在x軸上的O、M兩點(diǎn)，兩電荷連線上各點(diǎn)電勢(shì)φ隨x變化的關(guān)系如圖所示，其中C為ND段電勢(shì)最低的點(diǎn)，則下列說法正確的是（）A．q1、q2為等量異種電荷B．N、C兩點(diǎn)間場強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向C．N、D兩點(diǎn)間的電場強(qiáng)度大小沿x軸正方向先減小后增大D．將一正點(diǎn)電荷從N點(diǎn)移到D點(diǎn)，電勢(shì)能先增大后減小單選題11．如圖，將一帶正電的球靠近不帶電的導(dǎo)體棒待其達(dá)到靜電平衡。其中A、C為導(dǎo)體棒兩個(gè)端點(diǎn)，B為A、C中點(diǎn)，且在導(dǎo)體內(nèi)部，沿虛線將導(dǎo)體分成兩部分，這兩部分帶電量分別為、，則（）

A．B．A點(diǎn)場強(qiáng)大于B點(diǎn)C．A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)D．C端帶負(fù)電單選題12．使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的箔片張開。下列各圖表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是（）A． B．C． D．單選題13．如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小球，下列說法正確的是（）

A．把C移近導(dǎo)體A時(shí)，A、B上的金屬箔片都閉合B．把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開，然后移去C，A、B上的金屬箔片仍張開C．把C移近導(dǎo)體A，再把C移走，然后把A、B分開，A、B上的金屬箔片仍張開D．先把A、B分開，再把C移走，然后重新讓A、B接觸，A上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片閉合單選題14．如圖所示，在原來不帶電的空心金屬球殼外面放置一個(gè)正電荷。A、B、C三點(diǎn)分別位于球殼外部、球殼實(shí)體中和球殼空腔內(nèi)。當(dāng)球殼處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，下列說法正確的是（）

A．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度B．B點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于C點(diǎn)的電場強(qiáng)度C．由于靜電屏蔽，C點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于D．由于靜電感應(yīng)，球殼內(nèi)表面感應(yīng)出電荷單選題15．下列說法不正確的是（）A．摩擦過的琥珀能吸引小物體，說明小物體一定帶電B．在加油站給車加油前手要觸摸一下靜電釋放器，是防止靜電危害C．靜電噴漆時(shí)讓工件表面與油漆微粒帶上異種電荷，使噴涂更均勻D．避雷針是利用尖端放電將云層中積聚的電荷中和，使建筑物避免雷擊單選題16．如圖所示，在無窮大均勻帶正電金屬板和負(fù)點(diǎn)電荷形成的電場中，金屬板接地（取大地電勢(shì)為零），金屬導(dǎo)體置于負(fù)點(diǎn)電荷和金屬板之間且在過負(fù)點(diǎn)電荷垂直于金屬板的直線上，A、B、C是垂線上的三個(gè)點(diǎn)且B、C在金屬導(dǎo)體表面，則（）A．B、C兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定相同B．B點(diǎn)與導(dǎo)體內(nèi)部的各點(diǎn)電勢(shì)相等C．A、B、C三點(diǎn)的電勢(shì)均大于零D．負(fù)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在C點(diǎn)的電勢(shì)能

答案第五節(jié)1．C【詳解】AD．間，電場強(qiáng)度沿軸正方向且大小不變，又粒子帶正電，故粒子沿軸正方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；間，電場強(qiáng)度沿x軸正方向，且大小逐漸減小，故粒子沿x軸正方向做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)；間，電場強(qiáng)度沿x軸負(fù)方向，且大小逐漸增大，故粒子沿x軸正方向做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，故AD錯(cuò)誤；B．間的圖線關(guān)于點(diǎn)中心對(duì)稱，則間電場力對(duì)粒子做的正功數(shù)值上等于，間電場力對(duì)粒子做的負(fù)功，故粒子到達(dá)時(shí)的動(dòng)能等于粒子到達(dá)時(shí)的動(dòng)能，為故B錯(cuò)誤；C．粒子在電場中僅在電場力作用下運(yùn)動(dòng)，粒子的動(dòng)能和電勢(shì)能之和不變，若點(diǎn)之后粒子速度一直大于零，則粒子經(jīng)過的位置處的電勢(shì)能一定小于點(diǎn)的，又粒子帶正電，則粒子經(jīng)過的位置處的電勢(shì)一定小于點(diǎn)的，故C正確。故選C。2．D【詳解】AC.由圖看出，電勢(shì)逐漸降低，可判斷出電場線的方向從A到B，在移動(dòng)過程中，電場力做負(fù)功，電子的動(dòng)能減小，速度減小，而電子的電勢(shì)能增大．即有vA＞vB，EPA＜EPB．故A、C錯(cuò)誤；B.電場線的方向從A到B，則A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)，故B錯(cuò)誤；D.φ-x圖象的斜率大小等于電場強(qiáng)度，由幾何知識(shí)得知，圖象的斜率減小，則從A到點(diǎn)B場強(qiáng)減小，則有EA＞EB，故D正確．3．A【詳解】A．電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能為由公式可知，負(fù)點(diǎn)電荷在電勢(shì)越大的地方，電勢(shì)能越小，所以該電子在x1處的電勢(shì)能最小，故A正確；B．x2到x3的場強(qiáng)方向向右，x3到x4的場強(qiáng)方向向右，所以電子在x2到x3和x3到x4受到的電場力方向都是向左，方向相同，故B錯(cuò)誤；C．φ-x圖像中斜率表示電場強(qiáng)度，可知電子在x1處受到的電場力為0，故C錯(cuò)誤；D．φ-x圖像中斜率表示電場強(qiáng)度，x3處的斜率不為0，所以x3處的電場強(qiáng)度不為0，故D錯(cuò)誤；故選A。4．D【詳解】A．帶正電荷的球體在空間產(chǎn)生的電場方向?yàn)橄蛲廨椛洌粗本€上電場方向由A到B，由沿電場方向電勢(shì)降低可知，A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)，A錯(cuò)誤；B．由于球體帶電均勻，因此可等效為相同電荷量的電荷集中在圓心位置產(chǎn)生的電場，由點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度公式，又可得B錯(cuò)誤；

C．由，可知曲線與r軸所圍面積表示兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，可知從球面到A點(diǎn)的電勢(shì)差大于A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，C錯(cuò)誤；D．由曲線下部分的面積等于部分的面積，可知球心到R的電勢(shì)差等于A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，其大小為由電場力做功與電勢(shì)差的關(guān)系公式，可得電荷量為q的正電荷沿直線從A移到B的過程中電場力做功D正確。故選D。5．AB【詳解】A．由圖像可知，圖中MN間的電勢(shì)均大于0，則和均帶正電；根據(jù)圖線的切線斜率表示電場強(qiáng)度，可知P點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零，即兩電荷在P點(diǎn)的合場強(qiáng)為零，由于間距離大于PN間距離，根據(jù)點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式可得大于，故A正確；B．根據(jù)點(diǎn)電荷形成的場強(qiáng)的特點(diǎn)，可知點(diǎn)的左側(cè)場強(qiáng)方向向左，到無窮遠(yuǎn)處電場強(qiáng)度為零，且點(diǎn)左側(cè)與點(diǎn)的場方向均向左，則M點(diǎn)的左側(cè)存在與Q點(diǎn)場強(qiáng)相同的點(diǎn)，故B正確；C．根據(jù)電勢(shì)能表達(dá)式由圖像可知P點(diǎn)的電勢(shì)小于Q點(diǎn)的電勢(shì)，但電荷帶負(fù)電，所以負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能大于在Q點(diǎn)的電勢(shì)能，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)圖像可知，Q點(diǎn)的場強(qiáng)方向向左，若在Q點(diǎn)由靜止釋放一負(fù)電荷，則負(fù)電荷受到的電場力向右，該電荷不可能在MN間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選AB。6．BD【詳解】A．x2﹣x4處場強(qiáng)方向沿x軸負(fù)方向，則從x2到x4處逆著電場線方向，電勢(shì)升高，則正電荷在x4處電勢(shì)能較大，A錯(cuò)誤；B．x1﹣x3處場強(qiáng)為x軸負(fù)方向，則從x1到x3處逆著電場線方向移動(dòng)，電勢(shì)升高，由x1運(yùn)動(dòng)到x3的過程中電勢(shì)能增大，B正確；C．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中，逆著電場線方向，電勢(shì)升高，正電荷的電勢(shì)能增大，C錯(cuò)誤；D．由x1運(yùn)動(dòng)到x4的過程中，電場強(qiáng)度的絕對(duì)值先增大后減小，故由F=qE知電場力先增大后減小，D正確。故選BD。7．AD【詳解】A．由圖可知，在0到2a間電場方向向右，在2a到3a之間電場方向向左，說明點(diǎn)電荷M、N均為正電荷。A正確；B．兩點(diǎn)電荷在2a處場強(qiáng)為零，有解得B錯(cuò)誤；C．沿著電場線方向電勢(shì)降低，所以在0到2a間電勢(shì)降低，在2a到3a之間電勢(shì)升高。C錯(cuò)誤；D．將正電荷從0.5a到2a間移動(dòng)，電場力做正功，電勢(shì)能減?。粡?a到2.4a間移動(dòng)，電場力做負(fù)功，電勢(shì)能升高。D正確。故選AD。8．D【詳解】AD．帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，則有可知圖像的斜率切線絕對(duì)值表示電場力大小，根據(jù)題圖可知，帶電粒子受到的電場力逐漸減小，則電場強(qiáng)度隨位移變化逐漸減小，帶電粒子的加速度隨位移變化逐漸減小，故A錯(cuò)誤，D正確；B．根據(jù)動(dòng)能定理可得可知圖像的切線斜率表示電場力，由于電場力逐漸減小，則圖像的切線斜率逐漸減小，故B錯(cuò)誤；C．由于電場力逐漸減小，可知粒子做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為零時(shí)，速度達(dá)到最大值，故速度與位移一定不是線性關(guān)系，故C錯(cuò)誤。故選D。9．C【詳解】A．圖像的斜率表示電場強(qiáng)度，由圖像可知從到電場強(qiáng)度逐漸減小，電勢(shì)升高，場強(qiáng)方向沿軸負(fù)方向，粒子所受的電場力方向也沿軸負(fù)方向，粒子做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知從到電勢(shì)逐漸降低，結(jié)合電勢(shì)能公式可知正粒子的電勢(shì)能是逐漸減小的，故B錯(cuò)誤；C．若，則粒子運(yùn)動(dòng)到處時(shí)電勢(shì)能最小，則動(dòng)能最大，速度最大，由動(dòng)能定理得解得故C正確；D．若，粒子沿軸正方向做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)減速到零時(shí)，由動(dòng)能定理得解得則粒子運(yùn)動(dòng)不到位置速度就減為0了，故D錯(cuò)誤。故選C。10．C【詳解】A．根據(jù)q1左側(cè)和q2右側(cè)電勢(shì)隨距離增大而降低可判斷兩者均為正電荷，故A錯(cuò)誤；B．N、C間的電場方向沿x軸正方向，C點(diǎn)場強(qiáng)為0，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)N→D間圖線的斜率大小先減小后增大可知，場強(qiáng)先減小到零后反向增大，故C正確；D．正電荷從N移到D，由Ep＝qφ知，電勢(shì)能先減小后增大，故D錯(cuò)誤。故選C。11．B【詳解】AD．導(dǎo)體棒本身不帶電，不管是怎樣將導(dǎo)體分開，兩部分所帶異種電荷量的大小均相等，由于靜電感應(yīng)，A端帶負(fù)電，C端帶正電，故AD錯(cuò)誤；B．導(dǎo)體棒處于靜電平衡狀態(tài)，其內(nèi)部各點(diǎn)電場強(qiáng)度均為零，外部表面附近任何一點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直，即A點(diǎn)場強(qiáng)大于B點(diǎn)，故B正確；C．導(dǎo)體棒處于靜電平衡狀態(tài)，整體電勢(shì)相等，故C錯(cuò)誤。故選B。12．B【詳解】ABD．將帶負(fù)電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器上端帶正電，驗(yàn)電器的箔片帶負(fù)電，故B正確，AD錯(cuò)誤；C．將帶正電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器上端帶負(fù)電，驗(yàn)電器的箔片帶正電，故C錯(cuò)誤。故選B。13．B【詳解】AB．感應(yīng)帶電，這是使物體帶電的一種方法，根據(jù)異種電荷互相吸引的原理可知，靠近的一端會(huì)帶異種電荷。金屬導(dǎo)體處在正電荷的電場中，由于靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體B的右端要感應(yīng)出正電荷，在導(dǎo)體A的左端會(huì)出現(xiàn)負(fù)電荷，所以導(dǎo)體兩端的驗(yàn)電箔都張開，且左端帶負(fù)電，右端帶正電，把帶正電荷的物體C移近導(dǎo)體A，先把A和B分開，然后移去C，A帶負(fù)電，B帶正電，金屬箔還是張開，故A錯(cuò)誤，B正確；C．先把C移走，A、B電荷恢復(fù)原狀，若再把A、B分