(高三物理4)电场

1 高考试题汇编高考试题汇编 电场部分电场部分 1 I1 2012 浙江卷 用金属箔做成一个不带电的圆环 放在干燥的绝缘桌面上 小明同学用绝 缘材料做的笔套与头发摩擦后 将笔套自上向下慢慢靠近圆环 当距离约为 0 5cm 时圆环被 吸引到笔套上 如图所示 对上述现象的判断与分析 下列说法正确的是 A 摩擦使笔套带电 B 笔套靠近圆环时 圆环上 下部感应出异号电荷 C 圆环被吸引到笔套的过程中 圆环所受静电力的合力大于圆环的重力 D 笔套碰到圆环后 笔套所带的电荷立刻被全部中和 2 I1 2012 江苏卷 真空中 A B 两点与点电荷 Q 的距离分别为 r 和 3r 则 A B 两点的电场强度大小之比为 A 3 1 B 1 3 C 9 1 D 1 9 3 2012 海南卷 如图 1 在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场 电场方向竖直向下 磁 场方向垂直于纸面向里 一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板 若不计重力 下列 四个物理量中哪一个改变时 粒子运动轨迹不会改变 A 粒子速度的大小 B 粒子所带的电荷量 C 电场强度 D 磁感应强度 4 I1 2012 安徽卷 如图 8 所示 半径为 R 的均匀带电圆形平板 单位面积带电荷量为 其 轴线上任意一点 P 坐标为 x 的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求出 E 2 k 1 方向沿 x 轴 现考虑单位面积带电荷量为 0的无限大均匀带电平板 x R2 x2 1 2 从其中间挖去一半径为 r 的圆板 如图 9 所示 则圆孔轴线上任意一点 Q 坐标为 x 的电场强 度为 A 2 k 0 B 2 k 0 x r2 x2 1 2 r r2 x2 1 2 C 2 k 0 D 2 k 0 x r r x 5 I2 2012 天津卷 两个固定的等量异号点电荷所产生电场的等势面如图中虚线所 示 一带负电的粒子以某一速度从图中 A 点沿图示方向进入电场在纸面内飞行 最后离开 电场 粒子只受静电力作用 则粒子在电场中 A 做直线运动 电势能先变小后变大 B 做直线运动 电势能先变大后变小 C 做曲线运动 电势能先变小后变大 D 做曲线运动 电势能先变大后变小 6 I2 2012 山东卷 图中虚线为一组间距相等的同心圆 圆心处固定一带正电的点电 荷 一带电粒子以一定初速度射入电场 实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹 a b c 三点是实线与虚线的交点 则该粒子 图 8 图 9 图 1 2 A 带负电 B 在 c 点受力最大 C 在 b 点的电势能大于在 c 点的电势能 D 由 a 点到 b 点的动能变化大于由 b 点到 c 点的动能变化 7 I2 2012 广东卷 图 5 是某种静电矿料分选器的原理示意图 带电矿粉经漏斗落入水 平匀强电场后 分落在收集板中央的两侧 对矿粉分离的过程 下 列表述正确的有 A 带正电的矿粉落在右侧 B 电场力对矿粉做正功 C 带负电的矿粉电势能变大 D 带正电的矿粉电势能变小 8 I2 2012 福建卷 如图 在点电荷 Q 产生的电场中 将两个带正电的试探电荷 q1 q2分别置于 A B 两点 虚线为等势线 取无穷远处为零电势点 若将 q1 q2移动到无穷 远的过程中外力克服电场力做的功相等 则下列说法正确的是 A A 点电势大于 B 点电势 B A B 两点的电场强度相等 C q1的电荷量小于 q2的电荷量 D q1在 A 点的电势能小于 q2在 B 点的电势能 9 I2 2012 安徽卷 如图 5 所示 在平面直角坐标系中 有方向 平行于坐标平面的匀强电场 其中坐标原点 O 处的电势为 0 V 点 A 处的电势为 6 V 点 B 处的电势为 3 V 则电场强度的大小为 A 200 V m B 200 V m 3 C 100 V m D 100 V m 3 10 I3 2012 课标全国卷 如图 平行板电容器的两个极板 与水平地面成一角度 两极板与一直流电源相连 若一带电 粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器 则在此过程中 该粒子 A 所受重力与电场力平衡 B 电势能逐渐增加 C 动能逐渐增加 D 做匀变速直线运动 11 2012 江苏卷 一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积 间距和电荷量不 变 在两极板间插入一电介质 其电容 C 和两极板间的电势差 U 的变化情况是 A C 和 U 均增大 B C 增大 U 减小 C C 减小 U 增大 D C 和 U 均减小 12 2012 安徽卷 如图 7 所示 圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场 一个带电粒 子以速度 v 从 A 点沿直径 AOB 方向射入磁场 经过 t 时间从 C 点射出磁场 OC 与 OB 成 60 角 现将带电粒子的速度变为 仍从 A 点沿原方向射入磁 v 3 场 不计重力 则粒子在磁场中的运动时间变为 A t B 2 t C t D 3 t 1 2 1 3 13 2012 重庆卷 空间中 P Q 两点处各固定一个点电荷 其中 P 点处为正电荷 图 5 图 7 图 5 3 P Q 两点附近电场的等势面分布如图所示 a b c d 为电场中的 4 个点 则 A P Q 两点处的电荷等量同种 B a 点和 b 点的电场强度相同 C c 点的电势低于 d 点的电势 D 负电荷从 a 到 c 电势能减少 14 2012 南昌模拟如图所示 虚线 a b c 代表电场中的三个等势 面 相邻等势面之间的电势差相等 即 Uab Ubc 实线为一带负电的质 点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹 P R Q 是这条轨迹 上的三点 R 同时在等势面 b 上 据此可知 A 三个等势面中 c 的电势最高 B 带电质点在 P 点的电势能比在 Q 点的小 C 带电质点在 P 点的动能与电势能之和比在 Q 点的动能与电势能之和小 D 带电质点在 P 点的加速度比在 Q 点的加速度小 15 2012 山西调考如图所示 在等量异种电荷形成的电场中 画一正方形 ABCD 对角 线 AC 与两点电荷的连线重合 两对角线的交点 O 恰为电荷连线的中点 下列说法中正确的 是 A A 点的电场强度大于 B 点的电场强度且两点电场强度方向不 同 B B D 两点的电场强度及电势均相同 C 电子由 B 点沿 B C D 路径移至 D 点 电势能先减小后增大 D 质子由 C 点沿 C O A 路径移至 A 点 电场力对其先做负功后 做正功 16 2012 黄冈模拟如图所示 质子 氘核和 粒子都沿平行板电容器两板中线 OO 方 向垂直于电场线射入板间的匀强电场 射出后都打在同一个与 OO 垂直的荧光屏上 使荧 光屏上出现亮点 下列说法中正确的是 A 若它们射入电场时的速度相等 在荧光屏上将出现 3 个亮点 B 若它们射入电场时的动量相等 在荧光屏上将只出现 2 个亮点 C 若它们射入电场时的动能相等 在荧光屏上将只出现 1 个亮点 D 若它们是由同一个电场从静止加速后射入此偏转电场的 在荧光 屏上将只出现 1 个亮点 17 2012 安徽质检 x 轴上有两点电荷 Q1和 Q2 Q1和 Q2之间 各点对应的电势高低如图中的曲线所示 规定无限远处电势为零 下列推理与图象信息不符合的是 A Q1一定大于 Q2 B Q1和 Q2一定是同种电荷 但不一定是正电荷 C 电势最低处 P 点的电场强度为 0 D Q1和 Q2之间各点的电场方向都指向 P 点 18 2012 安徽联考如图所示 真空中存在一个水平向左的匀强电场 场强大小为 E 一 根不可伸长的绝缘细线长度为 l 细线一端拴一个质量为 m 电荷量为 q 的带负电小球 另一 端固定在 O 点 把小球拉到使细线水平的位置 A 由静止释放 小球沿弧线运动到细线与水 平方向成角 60 的位置 B 时速度为零 以下说法中正确的是 A 小球在 B 位置处于平衡状态 4 B 小球受到的重力与电场力的关系是Eq mg 3 C 小球将在 AB 之间往复运动 且幅度将逐渐减小 D 小球从 A 运动到 B 过程中 电场力对其做的功为 qEl 1 2 19 I7 2012 全国卷 如图 一平行板电容器的两个极板竖直放置 在两极板间有一带电 小球 小球用一绝缘轻线悬挂于 O 点 现给电容器缓慢充电 使两极板所带电荷量分别为 Q 和 Q 此时悬线与竖直方向的夹角为 再给电容器缓慢充电 直到悬线和竖直方向的 6 夹角增加到 且小球与两极板不接触 求第二次充电使电容器正 3 极板增 加的电荷量 20 I7 2012 北京卷 匀强电场的方向沿 x 轴正向 电场强度 E 随 x 的分布 如图所示 图中 E0和 d 均为已知量 将带正电的质点 A 在 O 点静止释放 A 离开 电场足够远后 再将另一带正电的质点 B 放在 O 点也由静止释放 当 B 在电场 中运动时 A B 间的相互作用力及相互作用能均为零 B 离开 电场后 A B 间的相互作用视为静电作用 已知 A 的电荷量为 Q A 和 B 的质量分别为 m 和 不计重力 m 4 1 求 A 在电场中的运动时间 t 2 若 B 的电荷量 q Q 求两质点相互作用能的最大值 Epm 4 9 3 为使 B 离开电场后不改变运动方向 求 B 所带电荷量的最大值 qm 图 9 5 20122012 年高考年高考试题汇编试题汇编 电场电场部分部分 1 ABC 解析 笔套与头发摩擦 笔套带电 故选项 A 正确 带电的笔套靠近金属箔做 成的圆环 由于静电感应 在圆环的上 下部感应出异种电荷 故选项 B 正确 圆环被吸引到 笔套上的过程中 圆环有向上的加速度 静电力大于圆环的重力 故选项 C 正确 笔套碰到 圆环后 笔套上的电荷有一部分转移到圆环 不会立刻被全部中和 故选项 D 错误 2 C 解析 根据点电荷周围的电场强度表达式 E k 可知点电荷周围的电场强度 Q r2 的大小与距离的二次方成反比 A B 两点与点电荷 Q 的距离之比为 1 3 所以电场强度大小 之比为 9 1 C 项正确 3 B 解析 带点粒子能够沿直线在两极板之间运动 由受力分析可知 粒子所受电场 力与洛伦兹力平衡 即 qE qvB 得 v 当速度 v 电场强度 E 磁感应强度 B 其中一个物 E B 理量改变时 电场力和洛伦兹力不再平衡 选项 A C D 错误 当电荷量 q 大小及电性改变 时 受力仍然平衡 故改变电荷带电荷量对粒子运动没有影响 运动轨迹不变 选项 B 正确 4 A 解析 由公式 E 2 k 1 可知 当 R 时 0 则 x R2 x2 1 2 x R2 x2 1 2 E 2 k 即单位面积带电量为 0的无限大均匀带电平板在 Q 处产生的电场强度 E0 2 k 0 而挖去的一个半径为 r 的圆板在 Q 处产生的电场强度 E 2 k 0 1 所 x r2 x2 1 2 以此时的电场强度 E E0 E 2 k 0 故 A 正确 x r2 x2 1 2 5 C 解析 带负电的粒子刚进入电场时受力方向与初速度方向垂直 粒子做曲线运 动 开始时 粒子所在处电势为零 粒子的电势能也为零 在电场力的作用下 带负电的粒子 将向电势高的一侧偏转 电势能变为负值 最后离开电场 离开电场后粒子的电势能重新变 为零 所以该粒子的电势能先变小后变大 6 CD 解析 从运动轨迹来看 带电粒子在运动过程中一直受到固定正点电荷的斥力 作用 所以带电粒子带的是正电 故 A 错 a 点离点电荷最近 所以受力最大 故 B 错 带电 粒子由 b 点到 c 点 电场力做正功 带电粒子的电势能减小 所以 C 正确 虚线是一组间距 相等的同心圆 不是等差等势面 所以 a b 间电势差大于 b c 间电势差 由 a 点到 b 点动能 6 的增量大于由 b 点到 c 点动能的增量 故 D 正确 7 BD 解析 电场线的方向是由右向左 所以正电荷受到向左的电场力 负电荷受到 向右的电场力 电场力对正电荷或负电荷都做正功 电势能减小 故 A C 错 B D 对 8 C 解析 由于在移动电荷过程中克服电场力做功 故电场力应指向 Q 所以点电 荷 Q 为负电荷 作出 Q 的电场线 如图所示 A 点比 B 点离负电荷 Q 更近 故 B 点电势高 于 A 点电势 A 错 在点电荷 Q 产生的电场中 A 点比 B 点离点电荷 Q 更近 故 A 点电场强度较大 B 错 电荷在电场中某点的电势能等于 把电荷从该点移到选定的零势点的过程中电场力所做的功 所以 q1 q2两电荷在 A B 两处的电势能相等 D 错 将 q1 q2分别从 A B 两点移到无穷远过程中 克服电场力做的功相等 q1对应的电势差 U1 比较大 由 W qU 可知 q1 q2 C 对 9 A 解析 如图所示 取 OA 的中点 C 则 C 点的电势为 3 V 连接 B C 可得直线 BC 为一等势线 过 A 点作 BC 的垂线交 BC 于 D 由图可知 tan 得 30 因 3 3 AD CA sin 0 03 m 0 015 m 故 E V m 200 V m A 正确 1 2 U AD 3 0 015 10 BD 解析 带电粒子所受的电场力与平行板电容器垂直 粒子做直线运动 由受 力分析可得粒子所受的电场力与重力的合力必与运动方向相反 粒子做匀减速直线运动 A C 错误 D 正确 因电场力做负功 故粒子电势能逐渐增加 B 正确 11 B 解析 由平行板电容器的电容的表达式 C 当两极板之间插入一电介质 rS 4 kd r变大 则 C 变大 由 C 可知 在电荷量 Q 不变的情况下 两极板间的电势差 U 将减小 Q U B 项正确 12 B 解析 此带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 且出射方向的反向延长线必过圆 心 O 设圆形磁场区域半径为 R 粒子以速度 v 在磁场中运动的轨迹圆的半径为 r1 通过作图 可知轨迹对应的圆心角为 60 再作其角平分线 则 tan30 t 粒子以 R r1 1 6 2 m qB m 3qB 速度 v 在磁场中运动的轨迹圆的半径为 r2 设对应的圆心角为 2 又由 r2 r1 1 3 1 3 mv qB 1 3 则 tan 3tan30 可得 60 故 120 粒子在磁场中的运动时间 t R r2 3R r13 2 t B 正确 1 3 2 m qB 2 m 3qB 13 D 解析 由图中等势面的对称性知 P Q 两处为等量异种电荷 A 错误 由于电场 线与等势面垂直 所以 ab 两处的电场强度方向不同 B 错误 P 处为正电荷 c 在离 P 更近 的等势面上 c 点的电势高于 d 点的电势 C 错误 从 a 到 c 电势升高 负电荷电势能减少 D 正确 14 A 解析 由于带点质点做曲线运动 其所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧 且和等势面垂直 考虑到质点带负电 所以电场线方向是从 c 指向 b 再指向 a 根据沿着电场线的方向电势逐 渐减小 可知 Uc Ub Ua 选项 A 正确 质点带负电 且 P 点的电势低于 Q 点 根据负电荷 在电势越低的地方电势能越大 可知带电质点在 P 点的电势能比在 Q 点的大 选项 B 错误 根据能量守恒定律 带电质点在运动过程中各点处的动能与电势能之和保持不变 选项 C 错 误 由于相邻等势面之间的电势差相等 P 点处的等势线较密 所以 EP EQ qEP qEQ 根据 牛顿第二定律 带电质点在 P 点的加速度比在 Q 点的加速度大 选项 D 错误 7 15 B 解析 由电场的叠加原理 A 点的电场强度大于 B 点的电场强度 但两点电场强度方向相同 选项 A 错误 B D 两点的电场强度及电势均相同 选项 B 正确 因 C 点的电势小于零 所以电子 由 B 点沿 B C D 路径移至 D 点 电势能先增大后减小 选项 C 错误 质子由 C 点沿 C O A 路径移至 A 点 电场力对其一直做负功 选项 D 错误 16 D 解析 设粒子的质量为 m 电荷量为 q 粒子通过加速电场后的速度为 v 由动能定理有 qU mv2 粒子通过偏转电场的时间 t 1 2 l v 此过程中粒子的侧向位移 y at2 2 1 2 qU0 2md l v 联立上述两式解得 y 由此可知侧向位移与带电粒子的质量和电荷量无关 D 正 U0l2 4Ud 确 而由 y qU0l2 2mdv2 可知 若它们射入电场的速度相等 荧光屏上将出现 2 个亮点 若它们射入电场的动量 相等 荧光屏上将出现 3 个亮点 若它们射入电场时的动能相等 荧光屏上将出现 2 个亮点 A B C 错误 17 B 解析 两个点电荷间的电势都为正 因此两点电荷都为正电荷 B 错误 两个正点电荷的连线 上有一点场强为零 正的试探电荷从两个电荷中的任一电荷附近沿连线向场强为零的点移 动时电势都降低 到场强为零的点 电势最低 C 正确 场强为零的点离 Q1远 故 Q1一定大 于 Q2 A 正确 Q1和 Q2之间各点的电场方向都指向 P 点 D 正确 18 D 解析 小球在复合场中所受到的重力和电场力的合力为一恒力 我们可以把复合场看作等效 重力场 把小球的运动看作是在一个等效重力场中的摆动过程 根据摆球模型的特点 小球 在B位置时受力不平衡 并且小球将在AB之间往复运动 其幅度不变 选项 A C 错误 根据 摆球模型的对称性可知 当小球处在AB轨迹的中点位置时 小球沿切线方向的合力为零 此 时细线与水平方向夹角恰为 30 可得qEsin30 mgcos30 化简可知qE mg 也可利 3 用动能定理得到mglsin60 qE l 1 cos60 0 0 求出F qE mg 选项 B 错误 小 3 球从A运动到B的过程中 电场力对其做的功为W qEl 1 cos60 qEl 选项 D 正 1 2 确 19 解析 设电容器电容为 C 第一次充电后两极板之间的电压为 U 两极板之间电场的场强为 E Q C U d 式中 d 为两极板间的距离 按题意 当小球偏转角 1 时 小球处于平衡位置 设小球质量为 m 所带电荷量为