2026届高考物理一轮复习专题特训 静电场的应用（含解析）

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2026届高考物理一轮复习专题特训 静电场的应用
一、单选题
1．某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，杀死其中的恶性细胞，如图所示。若质子的加速长度为x，质量为m，电荷量大小为e，质子由静止被加速到v，则加速匀强电场的电场强度大小为( )
A. B. C. D.
2．如图所示，两水平极板间有竖直向下的匀强电场，上极板中心有一小孔，一带负电油滴以某一速度经小孔竖直落入电场中，之后油滴匀速下落。油滴下落过程中( )
A.电场力对其做正功 B.电势能增加
C.电势能减少 D.油滴所经位置的电势依次升高
3．如图所示，平行板电容器板间电压为U，板间距离为d，两板间电场为匀强电场，让质子以初速度垂直电场射入，质子恰好落到下板的中央，现只改变其中一个条件，让质子落到下板边缘，则可以将( )
A.开关S断开
B.初速度变为
C.板间电压变为
D.竖直移动上板，使板间距离变为2d
4．科学家研究发现蜘蛛可以高空飞行，并猜测飞行原理为“御电而行”。蜘蛛在吐丝的过程中，蛛丝与身体摩擦而带负电，而地球也带有净电荷，蜘蛛在地球电场的作用下，可以实现“飞行”。现抽象物理模型如图乙所示，蜘蛛质量为，蜘蛛吐出4根蛛丝，每根蛛丝带电量为，且均匀带电。忽略空气影响，蜘蛛仅在重力和地球电场力的作用下，匀速竖直升起飞离地面，g取。根据上述数据，下面说法正确的是( )
A.地球所带净电荷为正电
B.若忽略蛛丝之间的电场力，可估算出地表附近电场的场强大小为
C.若考虑蛛丝之间的电场力对蛛丝形状的影响，蛛丝在竖直上升过程中的形状应如图丙所示
D.匀速竖直上升过程中蜘蛛所具有重力势能和电势能之和增加
5．某同学用下图描述某电容器充电过程，其电荷量Q、电压U之间的相互关系，由图可知( )
A.电容器带电荷量越多，其电容越大
B.将电容器两极板的电量减少，电容器的电容将减小
C.随着电容器电荷量的增加，电容器两极板间的电压也增大
D.电容器的电容大小是由两极板间的电压和其所带电荷量决定的
6．如图所示，一重力不计的带电粒子由平行板的上极板边缘以平行极板的速度射入，经过一段时间t从下极板的边缘离开，已知两极板之间的距离为d、两极板的长度为L，下列说法正确的是( )
A.水平方向上前与后所需的时间之比为
B.竖直方向上前与所需时间的比值为
C.前与后电场力做功的比值为
D.前与后竖直方向下落的高度比值为1：4
7．常见的计算机键盘为电容式按键，每个键下面由相互平行的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图甲所示.其内部电路如图乙示，下列说法正确的是( )
A.向下按键的过程中，电容器的电压减小
B.向下按键的过程中，电容器的电容减小
C.向下按键的过程中，电容器的电荷量增多
D.向下按键的过程中，其内部电流方向从a流向b
8．如图，带正电、质量为1kg的物块A（可视为质点）放在水平桌面上，处在水平向右的匀强电场中，，从O点开始，物块与桌面的动摩擦因数μ随x的变化如图所示，取O点电势为零（g取10N/kg），则( )
A.物块的最大加速度为 B. 物块向右运动的最大位移为2m
C.物块的最小电势能为 D. 物块受地面的最大摩擦力为4N
9．在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图甲所示，两端开口的空塑料瓶中固定着一根铁锯条和一块金属片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。图乙为塑料瓶俯视图。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕。摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。当摇动起电机时，下列说法正确的是( )
A.室内的空气湿度越大，实验效果越好
B.若锯条接电源负极，金属片接正极，则这些烟尘附着在金属片上面
C.摇动起电机前，需先让烟尘颗粒带上电荷才能做成功
D.锯条附近的电场强度小于金属片附近的电场强度
10．只增大平行板电容器两极板的间距，该电容器的电容( )
A.变小 B.变大 C.不变 D.无法判断
11．真空中的某装置如图所示，让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物都从O点由静止开始经过同一加速电场加速，然后在同一偏转电场里偏转（未打在极板上）。下列说法中正确的是( )
A.三种粒子在偏转电场中运动时间之比为2:1:1
B.三种粒子射出偏转电场时的速度相同
C.三种粒子在运动过程中不会分离成三股离子束
D.偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为1:2:2
二、多选题
12．如图所示，质量为m、电荷量为+q的带电小球（可视为点电荷）通过一长度为l的绝缘轻绳悬挂于水平天花板上的O点，初始时静止于B点。某瞬间在天花板下方加上范围足够大且方向水平向右的匀强电场，小球将由静止开始运动，运动过程中轻绳始终绷紧，小球运动到最高点A时轻绳与竖直方向的夹角为θ（）。重力加速度大小为g，不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A.小球运动到A点时所受合力为0
B.匀强电场的电场强度大小
C.小球受到的电场力大小
D.小球在运动过程中到达A点时的机械能最大
13．如图所示，在竖直向上的匀强电场中，电场强度为E，一根长为L绝缘轻质细绳，一端系着一个带电小球，所带电荷量为q，但电性未知，另一端固定于O，小球在竖直平面内做匀速圆周运动，最高点为a，最低点为b。不计空气阻力，则( )
A.小球带负电
B.电场力与重力大小相等
C.小球从a点运动到b点的过程中，电场力做功为
D.运动过程中小球的机械能守恒
14．如图所示，平行板电容器极板间距为d，所加电压为U，极板间形成匀强电场。一个带正电的粒子从上极板由静止释放，经过时间t后到达下极板，在此过程中电场力做功为W。忽略重力影响，下列说法正确的有( )
A.若仅将d增大一倍，则W将保持不变
B.若仅将d增大一倍，则t将增大一倍
C.若仅将U增大一倍，则t将减小一半
D.若仅将U增大一倍，则W将增大一倍
15．如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A.匀强电场的电场强度
B.小球动能的最小值为
C.小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小
D.小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先减小后增大
三、填空题
16．分类：分为________电容器和________电容器两类.
17．常见电容器
（1）_________。
①聚苯乙烯电容器；②电解电容器；
（2）_________。
两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做定片；可以转动的一组铝片叫做动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容相应变化。
（3）_________。
超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。
四、实验题
18．在“研究影响平行板电容器电容大小的因素”的实验中，把电容器的两极板A，B分别与静电计的金属球和外壳相连，并使B板接地。先使电容器带上一定的电荷量，静电计指针偏转一定的角度（如图）。
（1）实验中有一步操作是：保持两极板的间距和正对面积不变，在两极板间插入有机玻璃板。在这一步操作中，可看到静电计指针偏转的角度_______（填“增大”“减小”或“不变”），这表明平行板电容器的电容随两极间电介质的_______的增大而增大。
（2）实验中如果不小心手碰触了一下B板，静电计指针偏转的角度将_______（填“增大”“减小”或“不变”）。
五、计算题
19．如图所示，用长为的轻质柔软绝缘细线，拴一质量kg、电荷量的小球，细线的上端固定于O点。现加一水平向右的匀强电场，平衡时细线与竖直方向夹角为37°。现向左拉小球使细线水平且恰好伸直，小球由静止释放，不计空气阻力，取，。求：
（1）匀强电场E的大小；
（2）释放后s时刻，小球速度的大小。
20．电子被加速器加速后轰击重金属靶时，产生的射线可用于放射治疗。如图所示，阴极射线管的阴极和阳极两端的电压为U，两极间的电场视为匀强电场，质量为m、电荷量为e的电子从阴极（初速度可忽略）加速运动到阳极，阴极和阳极间的距离为L，不计电子的重力。求：
(1)电子到达阳极时的速度大小v；
(2)电子从阴极运动到阳极的时间t。
参考答案
1．答案：A
解析: 加速质子过程中，由动能定理可得解得加速匀强电场的电场强度大小为故选A。
2．答案：B
解析：ABC.由题意可知，油滴受到的电场力竖直向上，所以油滴下落时，电场力做负功，电势能增加，故AC错误，B正确；D.沿着电场线的方向电势降低，所以油滴所经位置的电势依次降低，故D错误。故选B。
3．答案：C
解析：质子在匀强电场中做类平抛运动，开关S断开时，极板间电压恒定不变，电场强度不变，质子仍落到下板中央，A不符合题意；质子在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，初速度变为，运动时间不变，水平位移减半，不会落到下板边缘，B不符合题意；板间电压变为，则场强变为，加速度变为，由于运动时间，运动时间变为原来的2倍，则质子的水平位移变为原来的2倍，即质子落到下板边缘，C符合题意；竖直移动上板，使板间距离变为2d，电场强度变为，加速度变为，根据运动时间，知运动时间变为原来的倍，水平位移变为原来的倍，不能到达下板边缘，D不符合题意。
4．答案：B
解析：A.蛛丝与身体摩擦而带负电，蜘蛛仅在重力和地球电场力的作用下，匀速竖直升起飞离地面，可知蛛丝受到的电场力竖直向上，则地球产生电场强度方向向下，所以地球所带净电荷为负电，故A错误；B.若忽略蛛丝之间的电场力，根据受力平衡可得解得地表附近电场的场强大小为，故B正确；C.若考虑蛛丝之间的电场力对蛛丝形状的影响，由于每根蛛丝都带负电，根据同种电荷相互排斥，可知根蛛丝应对称伸直散开，故C错误；D.根据能量守恒可知，蜘蛛的动能、重力势能和电势能之和保持不变，匀速竖直上升过程中，由于动能不变，所以蜘蛛所具有重力势能和电势能之和不变，故D错误。故选B。
5．答案：C
解析:A选项：电容器带电荷量越多，其电容越大。这是错误的，因为电容与电荷量无关。
B选项：将电容器两极板的电量减少，电容器的电容将减小。这同样是错误的，因为电容与电荷量无关。
C选项：随着电容器电荷量的增加，电容器两极板间的电压也增大。这是正确的。根据电容的定义式，当电容C一定时，电荷量Q增加，电压U也会增加。
D选项：电容器的电容大小是由两极板间的电压和其所带电荷量决定的。这是错误的，因为电容是电容器本身的性质，与电压和电荷量无关。综上所述，正确答案是C。
6．答案：A
解析：A.根据类平抛运动在垂直于电场线方向做匀速直线运动的规律，可得易知，粒子水平方向上前与后所用时间的比值为1:1，A正确；D.粒子在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速运动规律可知这两个运动过程前与后竖直方向下落的高度比值为1:3，D错误；C.根据前与后沿电场力方向的位移之比为1:3，可知电场力做功的比值为1:3，C错误；B.同理，根据匀变速运动规律的推论可知竖直方向上前与所需时间的比值为，故B错误；故选A。
7．答案：C
解析：电容器与电源相连，电容器两端电压在数值上等于电源的电动势，不变，A错误.向下按键的过程中，两金属片间的距离减小，根据可知电容器的电容增大.根据可知，电压不变，电容增大，电容器的电荷量增多，电容器充电，电流方向从b流向a，C正确，B、D错误.
8．答案：C
A.OA.O点物块加速度最大，根据牛顿第二定律
可得
A错误；
B.由题知
设A向右移动x后速度为零，根据动能定理有
此处fx前面的是因为摩擦力是变力，其做功可以用平均力，可得
B错误；
C.位移最大时，物块的电势能最小，此过程电场力做功
则电势能减小16J，由于
则电势能为，故C正确；
D.滑动摩擦力
位移最大时，滑动摩擦力最大
后变为静摩擦力，大小等于
物块受地面的最大摩擦力为8N，D错误。
故选C。
9．答案：B
解析：加大空气湿度，由于潮湿的空气易于导电，则起电机产生的静电不容易在铁锯条和金属片上积累，该实验不易成功，A错误；若锯条接电源负极，金属片接正极，而俘获电子的烟尘带负电，这些烟尘将附着在金属片上面，B正确；锯条和金属片周围的电场将空气电离，电离产生的电子让烟尘颗粒带电，不需先让烟尘颗粒带上电荷，C错误；根据电场的分布特点，尖端物体附近的电场线密集，所以瓶内存在的是辐射形的电场，不是匀强电场，锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场强度，故D错误。
10．答案：A
解析：根据电容的决定式可知，增大平行板电容器两极板的间距，则C减小。故选A.
11．答案：C
解析：由，得，再由，可得，故A错误；由，可知三种粒子从偏转电场同一点射出，且速度方向相同，故C正确；由，可得，因不同，故三种粒子出偏转电场的速度不相同，故B错误；由偏转电场对三种粒子做的功为，可知，故D错误。
12．答案：BD
解析：A.小球运动到最高点A时速度为0，但加速度不为0，所受合力不为0，选项A错误；
BC.小球从B点运动到A点，由动能定理有
可得
选项B正确，C错误；
D.小球从B点运动到A点的过程中，电场力对小球做正功，小球的机械能增加，因此小球在A点时的机械能最大，选项D正确。
故选BD。
13．答案：BC
解析:AB.小球受到重力、电场力和细绳的拉力在竖直平面内做匀速圆周运动，根据合外力提供向心力，电场力应与重力平衡，即小球所受电场力与重力等大反向，则小球带正电，故A错误，B正确；
C.小球从a点运动到b点的过程中，电场力做功，故C正确；
D.由于电场力做功，所以小球在运动过程中机械能不守恒，故D错误。
故选BC。
14．答案：ABD
解析:AB.根据电量和电压不变，电场力做功不变，d增大一倍，电场强度变成原来的一半，加速度变为原来的一半，位移变为原来2倍，时间变为原来的2倍。故AB正确；
C.根据B选项分析，U增大一倍，场强变为2倍，加速度变为2倍，位移不变，则时间变为故C错误；
D.根据电量和电压不变，电场力做功不变，U增大一倍，W增大一倍，故D正确。故选ABD。
15．答案：AB
解析:A.小球静止时细线与竖直方向成角，对小球受力分析，小球受重力、拉力和电场力，如图所示
三力平衡，根据平衡条件，有
解得
故A正确；
B.小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点A速度最小，根据牛顿第二定律，有
则最小动能
故B正确：
C.小球的机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端点时机械能最小，故C错误；
D.小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，电场力先做正功，后做负功，再做正功，则其电势能先减小后增大，再减小，故D错误。
故选AB。
16．答案：固定；可变
解析：
17．答案：固定电容器；可变电容器；超级电容器
解析：
18．答案：（1）减小；介电常数（2）不变
解析：（1）实验会发现指针的偏角变小，则电容器的电势差减小，根据公式
可得电容增大，表明平行板电容器的电容随两极间电介质的介电常数增大而增大。
（2）实验中B板接地，实验中如果不小心手碰触了一下B板，则极板间的电荷量不变，则电势差不变，静电计指针偏转的角度不变。
19．答案：（1）；（2）
解析：（1）根据平行四边形定则知电场力为
解得
（2）现向左拉小球使细线水平且拉直，静止释放，小球向最低点做初速度为零的匀加速直线运动
解得
绳子刚伸直时位移
此过程的时间为t，根据位移时间关系
解得
经过小球速度的大小为
解得
20．答案：(1)
(2)
解析：（1）电子从阴极运动到阳极，根据动能定理有
解得
（2）阴极和阳极间电场的电场强度
电子从阴极到阳极做匀加速直线运动，设电子的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
根据运动规律有
解得
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