2017高考物理試題分類匯編-七、靜電場

./2016年高考物理試題分類匯編：七、靜電場一、選擇題1.〔全國新課標(biāo)=1\*ROMANI卷,14一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì),接在恒壓直流電源上。若將云母介質(zhì)移出,則電容器〔A. 極板上的電荷量變大,極板間電場強(qiáng)度變大B. 極板上的電荷量變小,極板間電場強(qiáng)度變大C. 極板上的電荷量變大,極板間電場強(qiáng)度不變D. 極板上的電荷量變小,極板間電場強(qiáng)度不變[答案]D[解析]由可知,當(dāng)云母介質(zhì)抽出時(shí),變小,電容器的電容變小；因?yàn)殡娙萜鹘釉诤銐褐绷麟娫瓷?故不變,根據(jù)可知,當(dāng)減小時(shí),減小。再由,由于與都不變,故電場強(qiáng)度不變,答案為D2.〔全國新課標(biāo)=1\*ROMANI卷,20如圖,一帶負(fù)電荷的油滴在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動,其軌跡在豎直面〔紙面內(nèi),且相對于過軌跡最低點(diǎn)的豎直線對稱。忽略空氣阻力。由此可知〔A. 點(diǎn)的電勢比點(diǎn)高B. 油滴在點(diǎn)的動能比它在點(diǎn)的大C. 油滴在點(diǎn)的電勢能比它在點(diǎn)的大D. 油滴在點(diǎn)的加速度大小比它在點(diǎn)的小[答案]AB[解析]由于勻強(qiáng)電場中的電場力和重力都是恒力,所以合外力為恒力,加速度恒定不變,所以D選項(xiàng)錯(cuò)。由于油滴軌跡相對于過的豎直線對稱且合外力總是指向軌跡彎曲內(nèi)側(cè),所以油滴所受合外力沿豎直方向,電場力豎直向上。當(dāng)油滴得從點(diǎn)運(yùn)動到時(shí),電場力做正功,電勢能減小,C選項(xiàng)錯(cuò)誤；油滴帶負(fù)電,電勢能減小,電勢增加,所以點(diǎn)電勢高于點(diǎn)電勢,A選項(xiàng)正確；在油滴從點(diǎn)運(yùn)動到的過程中,合外力做正功,動能增加,所以點(diǎn)動能大于點(diǎn),B選項(xiàng)正確；所以選AB。3.〔全國新課標(biāo)=2\*ROMANII卷,15如圖,P是固定的點(diǎn)電荷,虛線是以P為圓心的兩個(gè)圓．帶電粒子Q在P的電場中運(yùn)動,運(yùn)動軌跡與兩圓在同一平面內(nèi),a、b、c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)．若Q僅受P的電場力作用,其在a、b、c點(diǎn)的加速度大小分別為,,,速度大小分別為,,,則A．B．C．D．[答案]D[解析]由庫侖定律可知,粒子在a、b、c三點(diǎn)受到的電場力的大小關(guān)系為,由,可知由題意可知,粒子Q的電性與P相同,受斥力作用結(jié)合運(yùn)動軌跡,得4〔全國新課標(biāo)=3\*ROMANIII卷,15關(guān)于靜電場的等勢面,下列說法正確的是A.兩個(gè)電勢不同的等勢面可能相交B.電場線與等勢面處處相互垂直C.同一等勢面上各點(diǎn)電場強(qiáng)度一定相等D.將一負(fù)的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面,電場力做正功[答案]B[解析]等勢面相交,則電場線一定相交,故在同一點(diǎn)存在兩個(gè)不同的電場強(qiáng)度方向,與事實(shí)不符,故A錯(cuò)誤；電場線與等勢面垂直,B正確；同一等勢面上的電勢相同,但是電場強(qiáng)度不一定相同,C錯(cuò)誤；將負(fù)電荷從高電勢處移動到低電勢處,受到的電場力方向是從低電勢指向高電勢,所以電場力方向與運(yùn)動方向相反,電場力做負(fù)功,D錯(cuò)誤；5.〔上海卷,11國際單位制中,不是電場強(qiáng)度的單位是〔AN/C〔BV/m〔CJ/C〔DT.m/s[答案]C[解析]由公式可知,電場強(qiáng)度單位為N/C,選項(xiàng)A是電場強(qiáng)度單位；由公式可知,V/m也是電場強(qiáng)度單位,選項(xiàng)B也是電場強(qiáng)度單位；由可得,故T.m/s也是電場電場強(qiáng)度單位,選項(xiàng)D也是電場強(qiáng)度單位；由公式可知,J/C是電勢差單位,故選項(xiàng)C正確。6.〔天津卷,4如圖所示,平行板電容器帶有等量異種電荷,與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地,在兩極板間有一個(gè)固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷,以E表示兩板間的電場強(qiáng)度,表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能,表示靜電計(jì)指針的偏角。若保持下極板不動,將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置,則A、增大,E增大B、增大,不變C、減小,增大D、減小,E不變[答案]D[解析]上板下移,由可知,C變大,Q一定,則Q=CQ,U減小,則θ減??；根據(jù),Q=CU,,,可知Q一定時(shí),E不變；根據(jù)U1=Ed1可知P點(diǎn)離下板的距離不變,E不變,則P點(diǎn)與下板的電勢差不變,P點(diǎn)電勢不變,則EP不變；故ABC錯(cuò),D正確。7〔XX卷,3一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示．容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點(diǎn),下列說法正確的是〔AA點(diǎn)的電場強(qiáng)度比B點(diǎn)的大〔B小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低〔CB點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向與該處內(nèi)表面垂直〔D將檢驗(yàn)電荷從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn),電場力所做的功不同[答案]C[解析]由圖可知,B點(diǎn)的電場線比A點(diǎn)的密集,所以B點(diǎn)的電場強(qiáng)度比A點(diǎn)的大,A錯(cuò)；沿著電場線電勢降落,小球表面的電勢比容器內(nèi)表面高,B錯(cuò)；電場線的方向與等勢面垂直,所以B點(diǎn)的電場強(qiáng)度與該處表面垂直,C正確；由于A、B兩點(diǎn)在同一等勢面上,故電場力不做功,所以D錯(cuò)誤。8.〔XX卷,14以下說法正確的是A．在靜電場中,沿著電場線方向電勢逐漸降低B．外力對物體所做的功越多,對應(yīng)的功率越大C．電容器電容C與電容器所帶電荷量Q成正比D．在超重和失重現(xiàn)象中,地球?qū)ξ矬w的實(shí)際作用力發(fā)生了變化[答案]A[解析]靜電場中,順著電場線電視要降落,A正確；由可知B錯(cuò)誤；電容器電容是由電容本身所決定的,C錯(cuò)誤；在超、失重中,實(shí)際重力式不變的,視重發(fā)生了變化,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9.〔XX卷,15如圖所示,兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B,用一對絕緣柱支持使它們彼此接觸。把一帶正電荷的物體C置于A附近,貼在A、B下部的金屬箔都張開,A．此時(shí)A帶正電,B帶負(fù)電B．此時(shí)A電勢低,B電勢高C．移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合D．先把A和B分開,然后移去C,貼在A、B下部的金屬箔都閉合[答案]C[解析]由于靜電感應(yīng)可知,A左端帶負(fù)電,B右端帶正電,AB的電勢相等,選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；若移去C,則兩端的感應(yīng)電荷消失,則貼在A、B下部的金屬箔都閉合,選項(xiàng)C正確；先把A和B分開,然后移去C,則A、B帶的電荷仍然存在,故貼在A、B下部的金屬箔仍張開,選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選C．10.〔XX卷,19如圖所示,把A、B兩個(gè)相同的導(dǎo)電小球分別用長為0.10m的絕緣細(xì)線懸掛于OA和OB兩點(diǎn)。用絲綢摩擦過的玻璃棒與A球接觸,棒移開后將懸點(diǎn)OB移到OA點(diǎn)固定。兩球接觸后分開,平衡時(shí)距離為0.12m。已測得每個(gè)小球質(zhì)量是,帶電小球可視為點(diǎn)電荷,重力加速度,靜電力常量A．兩球所帶電荷量相等B．A球所受的靜電力為1.0×10-2NC．B球所帶的電荷量為D．A、B兩球連續(xù)中點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為0[答案]ACD[解析]兩相同的小球接觸后電量均分,A正確；對A球受力如圖,,選項(xiàng)B錯(cuò)；,解得,選項(xiàng)C正確；AB帶等量的同種電荷,故A、B兩球連續(xù)中點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為0,選項(xiàng)D正確；故選ACD.11.〔XX卷,6如圖,平行板電容器兩極板的間距為d,極板與水平面成45°角,上極板帶正電。一電荷量為q〔q>0的粒子在電容器中靠近下極板處。以初動能豎直向上射出。不計(jì)重力,極板尺寸足夠大,若粒子能打到上極板,則兩極板間電場強(qiáng)度的最大值為A．B．C．D．[答案]B[解析]粒子做曲線運(yùn)動,如圖所示：當(dāng)電場足夠大時(shí),粒子到達(dá)上極板時(shí)速度恰好與上板平行,將粒子初速度v0分解為垂直極板的vy和平行板的vx,當(dāng)vy=0時(shí),粒子的速度正好平行上板,則由于,則,故B正確。12.〔XX卷10如圖,一帶正電的點(diǎn)電荷固定于Ｏ點(diǎn),兩虛線圓均以Ｏ為圓心,兩實(shí)線分別為帶電粒子Ｍ和Ｎ先后在電場中運(yùn)動的軌跡,ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ為軌跡和虛線圓的交點(diǎn)。不計(jì)重力。下列說法說法正確的是Ａ．M帶負(fù)電荷,N帶正電荷B．M在b點(diǎn)的動能小于它在a點(diǎn)的動能C．N在d點(diǎn)的電勢能等于它在e點(diǎn)的電勢能D．N在從c點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中克服電場力做功[答案]ABC[解析]如圖所示,M粒子的軌跡向左彎曲,則所受電場力向左,可知M受到引力作用,故M帶負(fù)電,而N粒子的軌跡向下彎曲,則帶電粒子所受的電場力向下,說明N受到了斥力作用,故N帶正電,A正確；由于虛線是等勢面,故M從a到b電場力對其做負(fù)功,動能減少,B正確；d和e在同一等勢面上,N移動時(shí)不做功,電勢能不變,C正確；N帶正電,從c到d,電場力做正功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。二、填空題1.〔上海卷,24如圖,質(zhì)量為m的帶電小球A用絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn),處于靜止?fàn)顟B(tài)。施加一水平向右的勻強(qiáng)電場后,A向右擺動,擺動的最大角度為60°,則A受到的電場力大小為。在改變電場強(qiáng)度的大小和方向后,小球A的平衡位置在α=60°處,然后再將A的質(zhì)量改變?yōu)?m,其新的平衡位置在α=30°處,A受到的電場力大小為。[答案]；mg[解析]帶電小球受力如圖所示,擺動的最大角度為60°,末速度為0,此過程中,由動能定理有：,則；改變E的大小和方向后,平衡在處時(shí)根據(jù)正弦定理有：,平衡在30°,,則：三、計(jì)算題1.〔北京卷,23如圖所示,電子由靜止開始經(jīng)加速電場加速后,沿平行于版面的方向射入偏轉(zhuǎn)電場,并從另一側(cè)射出。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,加速電場電壓為,偏轉(zhuǎn)電場可看做勻強(qiáng)電場,極板間電壓為U,極板長度為L,板間距為d?！?忽略電子所受重力,求電子射入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)初速度v0和從電場射出時(shí)沿垂直版面方向的偏轉(zhuǎn)距離Δy；〔2分析物理量的數(shù)量級,是解決物理問題的常用方法。在解決〔1問時(shí)忽略了電子所受重力,請利用下列數(shù)據(jù)分析說明其原因。已知,,,,。〔3極板間既有電場也有重力場。電勢反映了靜電場各點(diǎn)的能的性質(zhì),請寫出電勢的定義式。類比電勢的定義方法,在重力場中建立"重力勢"的概念,并簡要說明電勢和"重力勢"的共同特點(diǎn)。[答案]〔1〔2不需要考慮電子所受的重力〔3、電勢和重力勢都是反映場的能的性質(zhì)的物理量,僅僅由場自身的因素決定[解析]〔1根據(jù)功能關(guān)系,可得,電子射入偏轉(zhuǎn)電場的初速度,在偏轉(zhuǎn)電場中電子的運(yùn)動時(shí)間側(cè)移量〔2考慮電子所受重力和電場力的數(shù)量級,有重力[來源:學(xué)_電場力由于,因此不需要考慮電子所受的重力〔3電場中某點(diǎn)電勢定義為電荷在該點(diǎn)的電勢能與電荷量q的比值,由于重力做功與路徑無關(guān),可以類比靜電場電勢的定義,將重力場中物體在某點(diǎn)的重力勢能與其質(zhì)量m的比值,叫做重力勢,即,電勢和重力勢都是反映場的能的性質(zhì)的物理量,僅僅由場自身的因素決定2.〔上海卷,32〔14分如圖〔a,長度L=0.8m的光滑桿左端固定一帶正電的點(diǎn)電荷A,其電荷量Q=；一質(zhì)量m=0.02kg,帶電量為q的小球B套在桿上。將桿沿水平方向固定于某非均勻外電場中,以桿左端為原點(diǎn),沿桿向右為x軸正方向建立坐標(biāo)系。點(diǎn)電荷A對小球B的作用力隨B位置x的變化關(guān)系如圖〔b中曲線=1\*ROMANI所示,小球B所受水平方向的合力隨B位置x的變化關(guān)系如圖〔b中曲線=2\*ROMANII所示,其中曲線=2\*ROMANII在0.16≤x≤0.20和x≥0.40范圍可近似看作直線。求：〔靜電力常量〔1小球B所帶電量q;〔2非均勻外電場在x=0.3m處沿細(xì)桿方向的電場強(qiáng)度大小E；〔3在合電場中,x=0.4m與x=0.6m之間的電勢差U?！?已知小球在x=0.2m處獲得v=0.4m/s的初速度時(shí),最遠(yuǎn)可以運(yùn)動到x=0.4m。若小球在x=0.16m處受到方向向右,大小為0.04N的恒力作用后,由靜止開始運(yùn)動,為使小球能離開細(xì)桿,恒力作用的做小距離s是多少？[答案]〔1〔2〔3800v〔40.065m[解析]〔1由圖可知,當(dāng)x=0.3m時(shí),N因此C〔2設(shè)在x=0.3m處點(diǎn)電荷與小球間作用力為F2,F合=F2+qE因此電場在x=0.3m處沿細(xì)稈方向的電場強(qiáng)度大小為3,方向水平向左。〔3根據(jù)圖像可知在x=0.4m與x=0.6m之間合力做功大小,又,可得<4>由圖可知小球從x=0.16到x=0.2m處,電場力做功小球從x=0.2m到x=0.4m處由圖可知小球從到處電場力做功=－0.004×0.4=由動能定理 +++=0解得=3.〔XX卷,9〔15分速器是人類揭示物質(zhì)本源的關(guān)鍵設(shè)備,在放射治療、食品安全、材料科學(xué)等方面有廣泛應(yīng)用。如圖所示,某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管<漂移管>組成,相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極。質(zhì)子從K點(diǎn)沿軸線進(jìn)入加速器并依次向右穿過各漂移管,在漂移管內(nèi)做勻速直線運(yùn)動,在漂移管間被電場加速、加速電壓視為不變。設(shè)質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為,電源頻率為,漂移管間縫隙很小。質(zhì)子在每個(gè)管內(nèi)運(yùn)動時(shí)間視為電源周期的1/2。質(zhì)子的荷質(zhì)比取。求：〔1漂移管B的長度；〔2相鄰漂移管間的加速電壓。[解析]〔1設(shè)高頻脈沖電源的頻率為f,周期為T；質(zhì)子在每個(gè)漂移管中運(yùn)動的時(shí)間為t；質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)速度為；漂移管B的長度為。則①②③聯(lián)立①②③式并代入數(shù)據(jù)得④〔2設(shè)質(zhì)子的電荷量為q,質(zhì)量為m,荷質(zhì)比為e；質(zhì)子進(jìn)入漂移管B時(shí)動能為；質(zhì)子進(jìn)入漂移管E時(shí)速度為,動能為；質(zhì)子從漂移管B運(yùn)動到漂移管E,動能的增加量為；質(zhì)子每次在相鄰漂移管間被電場加速,電場的電壓為U,所做的功為W。則⑤⑥⑦⑧⑨質(zhì)子從漂移管B運(yùn)動到漂移管E共被電場加速3次,根據(jù)動能定理有⑩聯(lián)立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式并代入數(shù)據(jù)得?答：〔1漂移管B的長度為0.4m〔2相鄰漂移管間的加速電壓為6×104V。4.〔XX卷,11〔19分如圖所示,圖面內(nèi)有豎直線DD＇,過DD＇且垂直于圖面的平面將空間分成Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)域。區(qū)域Ⅰ有方向豎直向上的勻強(qiáng)電場和方向垂直于圖面的勻強(qiáng)磁場B〔圖中未畫出；區(qū)域Ⅱ有固定在水平地面上高h(yuǎn)=2l、傾角的光滑絕緣斜面,斜面頂端與直線DD＇距離s=4l,區(qū)域Ⅱ可加豎直方向的大小不同的勻強(qiáng)電場〔圖中未畫出；C點(diǎn)在DD＇上,距地面高H=3l。零時(shí)刻,質(zhì)量為m、帶電量為q的小球P在K點(diǎn)具有大小v0=、方向與水平面夾角的速度。在區(qū)域Ⅰ內(nèi)做半徑r=的勻速圓周運(yùn)動,經(jīng)C點(diǎn)水平進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ。某時(shí)刻,不帶電的絕緣小球A由斜面頂端靜止釋放,在某處與剛運(yùn)動到斜面的小球P相遇。小球視為質(zhì)點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力及小球P所帶電量對空間電磁場的影響。l已知,g為重力加速度?！?求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；〔2若小