(高三物理4)電場(chǎng)

PAGEPAGE4高考試題匯編——電場(chǎng)部分1．I1[2012·浙江卷]用金屬箔做成一個(gè)不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上．小明同學(xué)用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán)，當(dāng)距離約為0.5cm時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖所示．對(duì)上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是A．摩擦使筆套帶電B．筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號(hào)電荷C．圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力D．筆套碰到圓環(huán)后，筆套所帶的電荷立刻被全部中和2．I1[2012·江蘇卷]真空中，A、B兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q的距離分別為r和3r，則A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小之比為()A．3∶1B．1∶3C．9∶1D．1∶3．[2012·海南卷]如圖1，在兩水平極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板，若不計(jì)重力，下列四個(gè)物理量中哪一個(gè)改變時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)改變？()圖1A．粒子速度的大小圖1B．粒子所帶的電荷量C.電場(chǎng)強(qiáng)度D．磁感應(yīng)強(qiáng)度4．I1[2012·安徽卷]如圖8所示，半徑為R的均勻帶電圓形平板，單位面積帶電荷量為σ，其軸線上任意一點(diǎn)P(坐標(biāo)為x)的電場(chǎng)強(qiáng)度可以由庫侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理求出：E＝2πkσ[1－eq\f(x,R2＋x2\f(1,2))]，方向沿x軸．現(xiàn)考慮單位面積帶電荷量為σ0的無限大均勻帶電平板，從其中間挖去一半徑為r的圓板，如圖9所示．則圓孔軸線上任意一點(diǎn)Q(坐標(biāo)為x)的電場(chǎng)強(qiáng)度為()圖8圖9A．2πkσ0eq\f(x,r2＋x2\f(1,2))B．2πkσ0eq\f(r,r2＋x2\f(1,2))圖8圖9C．2πkσ0eq\f(x,r)D．2πkσ0eq\f(r,x) 5．I2[2012·天津卷]兩個(gè)固定的等量異號(hào)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生電場(chǎng)的等勢(shì)面如圖中虛線所示，一帶負(fù)電的粒子以某一速度從圖中A點(diǎn)沿圖示方向進(jìn)入電場(chǎng)在紙面內(nèi)飛行，最后離開電場(chǎng)，粒子只受靜電力作用，則粒子在電場(chǎng)中()A．做直線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變小后變大B．做直線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變大后變小C．做曲線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變小后變大D．做曲線運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)能先變大后變小6．I2[2012·山東卷]圖中虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處固定一帶正電的點(diǎn)電荷．一帶電粒子以一定初速度射入電場(chǎng)，實(shí)線為粒子僅在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c三點(diǎn)是實(shí)線與虛線的交點(diǎn)．則該粒子()A．帶負(fù)電B．在c點(diǎn)受力最大C．在b點(diǎn)的電勢(shì)能大于在c點(diǎn)的電勢(shì)能D．由a點(diǎn)到b點(diǎn)的動(dòng)能變化大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)的動(dòng)能變化圖57．I2[2012·廣東卷]圖5是某種靜電礦料分選器的原理示意圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場(chǎng)后，分落在收集板中央的兩側(cè)．對(duì)礦粉分離的過程，下列表述正確的有()圖5A．帶正電的礦粉落在右側(cè)B．電場(chǎng)力對(duì)礦粉做正功C．帶負(fù)電的礦粉電勢(shì)能變大D．帶正電的礦粉電勢(shì)能變小8．I2 [2012·福建卷]如圖，在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，將兩個(gè)帶正電的試探電荷q1、q2分別置于A、B兩點(diǎn)，虛線為等勢(shì)線．取無窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)，若將q1、q2移動(dòng)到無窮遠(yuǎn)的過程中外力克服電場(chǎng)力做的功相等，則下列說法正確的是()A．A點(diǎn)電勢(shì)大于B點(diǎn)電勢(shì)B．A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等C．q1的電荷量小于q2的電荷量D．q1在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于q2在B點(diǎn)的電勢(shì)能圖59．I2[2012·安徽卷]如圖5所示，在平面直角坐標(biāo)系中，有方向平行于坐標(biāo)平面的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的電勢(shì)為0V，點(diǎn)A處的電勢(shì)為6V，點(diǎn)B處的電勢(shì)為3V，則電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為()圖5A．200V/mB．200eq\r(3)V/mC．100V/mD．100eq\r(3)V/m10．I3[2012·課標(biāo)全國卷]如圖，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連．若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子()A．所受重力與電場(chǎng)力平衡B．電勢(shì)能逐漸增加C．動(dòng)能逐漸增加D．做勻變速直線運(yùn)動(dòng)11．[2012·江蘇卷]一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是()A．C和U均增大B．C增大，U減小C．C減小，U增大D．C和U均減小圖712．[2012·安徽卷]如圖7所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過Δt時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，OC與OB成60°角．現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)閑q\f(v,3)，仍從A點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?)圖7A.eq\f(1,2)ΔtB．2ΔtC.eq\f(1,3)ΔtD．3Δt13. [2012·重慶卷]空間中P、Q兩點(diǎn)處各固定一個(gè)點(diǎn)電荷，其中P點(diǎn)處為正電荷，P、Q兩點(diǎn)附近電場(chǎng)的等勢(shì)面分布如圖所示，a、b、c、d為電場(chǎng)中的4個(gè)點(diǎn)，則()A．P、Q兩點(diǎn)處的電荷等量同種B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度相同C．c點(diǎn)的電勢(shì)低于d點(diǎn)的電勢(shì)D．負(fù)電荷從a到c，電勢(shì)能減少2012年高考試題匯編——電場(chǎng)部分1．ABC[解析]筆套與頭發(fā)摩擦，筆套帶電，故選項(xiàng)A正確；帶電的筆套靠近金屬箔做成的圓環(huán)，由于靜電感應(yīng)，在圓環(huán)的上、下部感應(yīng)出異種電荷，故選項(xiàng)B正確；圓環(huán)被吸引到筆套上的過程中，圓環(huán)有向上的加速度，靜電力大于圓環(huán)的重力，故選項(xiàng)C正確；筆套碰到圓環(huán)后，筆套上的電荷有一部分轉(zhuǎn)移到圓環(huán)，不會(huì)立刻被全部中和，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．C[解析]根據(jù)點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式E＝keq\f(Q,r2)，可知點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與距離的二次方成反比，A、B兩點(diǎn)與點(diǎn)電荷Q的距離之比為1∶3，所以電場(chǎng)強(qiáng)度大小之比為9∶1，C項(xiàng)正確3．B[解析]帶點(diǎn)粒子能夠沿直線在兩極板之間運(yùn)動(dòng)，由受力分析可知，粒子所受電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡，即qE＝qvB，得v＝eq\f(E,B)，當(dāng)速度v、電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B其中一個(gè)物理量改變時(shí)，電場(chǎng)力和洛倫茲力不再平衡，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤；當(dāng)電荷量q大小及電性改變時(shí)，受力仍然平衡，故改變電荷帶電荷量對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)沒有影響，運(yùn)動(dòng)軌跡不變，選項(xiàng)B正確．4．A[解析]由公式E＝2πkσ[1－eq\f(x,R2＋x2\f(1,2))]可知，當(dāng)R→∞時(shí)，eq\f(x,R2＋x2\f(1,2))→0，則E→2πkσ，即單位面積帶電量為σ0的無限大均勻帶電平板在Q處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E0＝2πkσ0，而挖去的一個(gè)半徑為r的圓板在Q處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度E′＝2πkσ0[1－eq\f(x,r2＋x2\f(1,2))]，所以此時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝E0－E′＝2πkσ0eq\f(x,r2＋x2\f(1,2))，故A正確．5．C[解析]帶負(fù)電的粒子剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)受力方向與初速度方向垂直，粒子做曲線運(yùn)動(dòng)．開始時(shí)，粒子所在處電勢(shì)為零，粒子的電勢(shì)能也為零．在電場(chǎng)力的作用下，帶負(fù)電的粒子將向電勢(shì)高的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，電勢(shì)能變?yōu)樨?fù)值，最后離開電場(chǎng)，離開電場(chǎng)后粒子的電勢(shì)能重新變?yōu)榱悖栽摿Ｗ拥碾妱?shì)能先變小后變大．6．CD[解析]從運(yùn)動(dòng)軌跡來看，帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程中一直受到固定正點(diǎn)電荷的斥力作用，所以帶電粒子帶的是正電，故A錯(cuò)．a(chǎn)點(diǎn)離點(diǎn)電荷最近，所以受力最大，故B錯(cuò)．帶電粒子由b點(diǎn)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功，帶電粒子的電勢(shì)能減小，所以C正確．虛線是一組間距相等的同心圓，不是等差等勢(shì)面，所以a、b間電勢(shì)差大于b、c間電勢(shì)差，由a點(diǎn)到b點(diǎn)動(dòng)能的增量大于由b點(diǎn)到c點(diǎn)動(dòng)能的增量，故D正確．7．BD[解析]電場(chǎng)線的方向是由右向左，所以正電荷受到向左的電場(chǎng)力、負(fù)電荷受到向右的電場(chǎng)力，電場(chǎng)力對(duì)正電荷或負(fù)電荷都做正功，電勢(shì)能減小，故A、C錯(cuò)，B、D對(duì)．8．C[解析]由于在移動(dòng)電荷過程中克服電場(chǎng)力做功，故電場(chǎng)力應(yīng)指向Q，所以點(diǎn)電荷Q為負(fù)電荷，作出Q的電場(chǎng)線，如圖所示．A點(diǎn)比B點(diǎn)離負(fù)電荷Q更近，故B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)，A錯(cuò)；在點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中，A點(diǎn)比B點(diǎn)離點(diǎn)電荷Q更近，故A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度較大，B錯(cuò)；電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能等于把電荷從該點(diǎn)移到選定的零勢(shì)點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力所做的功，所以q1、q2兩電荷在A、B兩處的電勢(shì)能相等，D錯(cuò)；將q1、q2分別從A、B兩點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)過程中，克服電場(chǎng)力做的功相等，q1對(duì)應(yīng)的電勢(shì)差U1比較大，由W＝qU可知，q1<q2，C對(duì)．9．A[解析]如圖所示，取OA的中點(diǎn)C，則C點(diǎn)的電勢(shì)為3V，連接B、C，可得直線BC為一等勢(shì)線，過A點(diǎn)作BC的垂線交BC于D，由圖可知tanθ＝eq\f(\r(3),3)，得θ＝30°，因AD＝CA×sinθ＝0.03×eq\f(1,2)m＝0.015m，故E＝eq\f(U,AD)＝eq\f(3,0.015)V/m＝200V/m，A正確－10．BD[解析]帶電粒子所受的電場(chǎng)力與平行板電容器垂直，粒子做直線運(yùn)動(dòng)，由受力分析可得粒子所受的電場(chǎng)力與重力的合力必與運(yùn)動(dòng)方向相反，粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，A、C錯(cuò)誤，D正確；因電場(chǎng)力做負(fù)功，故粒子電勢(shì)能逐漸增加，B正確．11．B[解析]由平行板電容器的電容的表達(dá)式C＝eq\f(εrS,4πkd)，當(dāng)兩極板之間插入一電介質(zhì)，εr變大，則C變大，由C＝eq\f(Q,U)可知，在電荷量Q不變的情況下，兩極板間的電勢(shì)差U將減小，B項(xiàng)正確．12．B[解析]此帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且出射方向的反向延長線必過圓心O.設(shè)圓形磁場(chǎng)區(qū)域半徑為R，粒子以速度v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡圓的半徑為r1，通過作圖可知軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為60°，再作其角平分線，則tan30°＝eq\f(R,r1)，Δt＝eq\f(1,6)×eq\f(2πm,qB)＝eq\f(πm,3qB)；粒子以速度eq\f(1,3)v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡圓的半徑為r2，設(shè)對(duì)應(yīng)的圓心角為θ＝2α，又由r2＝eq\f(1,3)eq\f(mv,qB)＝eq\f(1,3)r1，則tanα＝eq\f(R,r2)＝eq\f(3R,r1)＝3tan30°＝eq\r(3)，可得α＝60°，故θ＝120°，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt′＝eq\f(1,3)×eq\f(2πm,qB)＝eq\f(2πm,3qB)＝2Δt，B正確．13．D[解析]由圖中等勢(shì)面的對(duì)稱性知，P、Q兩處為等量異種電荷，A錯(cuò)誤；由于電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，所以ab兩處的電場(chǎng)強(qiáng)度方向不同，B錯(cuò)誤；P處為正電荷，c在離P更近的等勢(shì)面上，c點(diǎn)的電勢(shì)高于d點(diǎn)的電勢(shì)，C錯(cuò)誤；從a到c，電勢(shì)升高，負(fù)電荷電勢(shì)能減少，D正確14．A[解析]由于帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，其所受電場(chǎng)力的方向必定指向軌道的凹側(cè)，且和等勢(shì)面垂直，考慮到質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電，所以電場(chǎng)線方向是從c指向b再指向a，根據(jù)沿著電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸減小，可知Uc＞Ub＞Ua，選項(xiàng)A正確；質(zhì)點(diǎn)帶負(fù)電，且P點(diǎn)的電勢(shì)低于Q點(diǎn)，根據(jù)負(fù)電荷在電勢(shì)越低的地方電勢(shì)能越大，可知帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的電勢(shì)能比在Q點(diǎn)的大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，帶電質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中各點(diǎn)處的動(dòng)能與電勢(shì)能之和保持不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等，P點(diǎn)處的等勢(shì)線較密，所以EP＞EQ，qEP＞qEQ，根據(jù)牛頓第二定律，帶電質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的加速度比在Q點(diǎn)的加速度大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．15．B[解析]由電場(chǎng)的疊加原理，A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，但兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度及電勢(shì)均相同，選項(xiàng)B正確；因C點(diǎn)的電勢(shì)小于零，所以電子由B點(diǎn)沿B→C→D路徑移至D點(diǎn)，電勢(shì)能先增大后減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；質(zhì)子由C點(diǎn)沿C→O→A路徑移至A點(diǎn)，電場(chǎng)力對(duì)其一直做負(fù)功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．16．D[解析]設(shè)粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q，粒子通過加速電場(chǎng)后的速度為v，由動(dòng)能定理有：qU＝eq\f(1,2)mv2.粒子通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間t＝eq\f(l,v)，此過程中粒子的側(cè)向位移y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qU0,2md)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,v)))2，聯(lián)立上述兩式解得：y＝eq\f(U0l2,4Ud)，由此可知側(cè)向位移與帶電粒子的質(zhì)量和電荷量無關(guān)，D正確；而由y＝eq\f(qU0l2,2mdv2)可知，若它們射入電場(chǎng)的速度相等，熒光屏上將出現(xiàn)2個(gè)亮點(diǎn)；若它們射入電場(chǎng)的動(dòng)量相等，熒光屏上將出現(xiàn)3個(gè)亮點(diǎn)；若它們射入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能相等，熒光屏上將出現(xiàn)2個(gè)亮點(diǎn)，A、B、C錯(cuò)誤．17．B[解析]兩個(gè)點(diǎn)電荷間的電勢(shì)都為正，因此兩點(diǎn)電荷都為正電荷，B錯(cuò)誤；兩個(gè)正點(diǎn)電荷的連線上有一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零，正的試探電荷從兩個(gè)電荷中的任一電荷附近沿連線向場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)移動(dòng)時(shí)電勢(shì)都降低，到場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)，電勢(shì)最低，C正確；場(chǎng)強(qiáng)為零的點(diǎn)離Q1遠(yuǎn)，故Q1一定大于Q2，A正確；Q1和Q2之間各點(diǎn)的電場(chǎng)方向都指向P點(diǎn)，D正確．18．D[解析]小球在復(fù)合場(chǎng)中所受到的重力和電場(chǎng)力的合力為一恒力，我們可以把復(fù)合場(chǎng)看作等效重力場(chǎng)，把小球的運(yùn)動(dòng)看作是在一個(gè)等效重力場(chǎng)中的擺動(dòng)過程，根據(jù)擺球模型的特點(diǎn)，小球在B位置時(shí)受力不平衡，并且小球?qū)⒃贏B之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其幅度不變，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；根據(jù)擺球模型的對(duì)稱性可知，當(dāng)小球處在AB軌跡的中點(diǎn)位置時(shí)，小球沿切線方向的合力為零，此時(shí)細(xì)線與水平方向夾角恰為30°，可得qEsin30°＝mgcos30°，化簡(jiǎn)可知qE＝eq\r(3)mg，也可利用動(dòng)能定理得到mglsin60°－qEl(1－cos60°)＝0－0，求出F＝qE＝eq\r(3)mg，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，電場(chǎng)力對(duì)其做的功為W＝－qEl(1－cos60°)＝－eq\f(1,2)qEl，選項(xiàng)D正確．19．[解析]設(shè)電容器電容為C.第一次充電后兩極板之間的電壓為U＝eq\f(Q,C)①兩極板之間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E＝eq\f(U,d)②式中d為兩極板間的距離．按題意，當(dāng)小球偏轉(zhuǎn)角θ1＝eq\f(π,6)時(shí)，小球處于平衡位置．設(shè)小球質(zhì)量為m，所帶電荷量為q，則有Tcosθ1＝mg③Tsinθ1＝qE④式中T為此時(shí)懸線的張力．聯(lián)立①②③④式得tanθ1＝eq\f(qQ,mgCd)設(shè)第二次充電使正極板上增加的電荷量為ΔQ，此時(shí)小球偏轉(zhuǎn)角θ2＝eq\f(π,3)，則tanθ2＝eq\f(qQ＋ΔQ,mgCd)⑥聯(lián)立⑤⑥式得eq\f(tanθ1,tanθ2)＝eq\f(Q,Q＋ΔQ)⑦代入數(shù)據(jù)解得ΔQ＝2Q⑧20．[解析](1)由牛頓第二定律，A在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(QE0,m)A在電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)d＝eq\f(1,2)at2解得運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝eq\r(\f(2d,a))＝eq\r(\f(2dm,QE0))(2)設(shè)A、B離開電場(chǎng)時(shí)的速度分別為vA0、vB0，由動(dòng)能定理，有QE0d＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A0)，qE0d＝eq\f(1,2)eq\f(m,4)veq\o\al(2,B0