高考物理试题分类汇编静电场(含解析)

1、2015年高考物理试题分类汇编：静电场（2015新课标I-15）. 如图所示，直线 a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M M P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为。M、（j） N、（j） P、（j） Q, 一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则A.直线a位于某一等势面内，（）M>。qB.直线C位于某一等势面内，4 M>（f） N'''C.若电子由M点运动到Q点，电场力做正功一一 一.D.若电子由P点运动到Q点，电场力做负功.【答案】B【考点】电场强度；电场线；电势能、电势；电势差；匀强电场中电势差与电场强度的关系。【解

2、析】 在匀强电场中，因为电子带负电，从M到N和P做功相等，说明电势差相等，即N和P的电势相等，电场力对电子做负功，由 W= qU,q=-e,则得。w。n=。w。p>0,说明MQ为高电势，NP为低电势。所以 直线c位于某一等势线内，选项 A错B对。匀强电场中等势线为平行的直线，所以NP和MQ分别是两条等势线，。后小/小八电子从M点运动到Q点，初末位置电势相等，电场力不做功，选项C错。电子由P点运动到Q点，电场力做正功，电势能减少，选项D错。【2015新课标II-14 14.如图，两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过 a点的轴（

3、垂直于纸面）逆时针旋转45°,再由a点从静止释放一同样的微粒，改微粒将A.保持静止状态B.向左一上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动D.向左下方做匀加速运动【答案】D【解析】试题分析：现将两板绕过 a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转时，两板间的电场强度不变，电场力也不变，所以现将两板绕过 a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转后，带电微粒受两大小相等的力的作用，合力方向向左下方，故微粒将向左下方做匀加速运动，故 D正确，A、B C错误。考点：电容器；电场力；力的平衡【2015新课标II-24 24. （12分）如图，一质量为 mi电荷量为q （q>0）的例子在匀强电场中运动， A

4、B为其运动轨迹上的两点。已知该粒子在A点的速度大小为 V0,方向与电场方向的夹角为 60° ;它运动到 B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。不计重力。求 A B两点间的电势差。2【答案】Uab mv q【解析】试题分析:设带电粒子在3点的速度大小为粒子在垂直于电场石向的速度分堂不变，即vj5x；03-v）5m60z由此得口 -后、 3*I-设3两点间的电热差为二事由动能定理有；-1 、 1 ,W:滥=q明笃-阴匕解得二心二21上考点：动能定理；带电粒子在电场中运动（2015浙江-14）下列说法正确的是A电流通过导体的热功率与电流大小成正比B力对物体所做的功与力的作用时间

5、成正比C电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比D弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比【答案】C【解析】试题分析工根据公式尸二尸於可得在电阻一定时，串流通过导体的发热功率与电流的平方不二比，A错误:根据公式F =3可得力对物库所做的功与力的作用时闾无关.3错误：根据公式C = 2可得电容器所带 r -L电荷量与两极板间的电势差成正比，C正确；弹簧的劲度系数与弹簧的伸长量无关，和弹簧的材料等自身因素有关，3正确；考点：电功率，功，电容，胡克定律（2015浙江-16）如图所示为静电力演示仪，两金属极板分别固定于绝缘支架上，且正对平行放置。工作时两板分别接高压直流电源的正负极，表面镀铝的乒乓

6、球用绝缘细线悬挂在金属极板中间，则A乒乓球的左侧感应出负电荷B乒乓球受到扰动后，会被吸在左极板上C乒乓球共受到电场力，重力和库仑力三个力的作用D用绝缘棒口各乒乓球拨到与右极板接触，放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞【答案】D【解析】试题分析：从图中可知金属板右侧连接电源正极，所以电场水平向左，故乒乓球上的电子移动到右侧，即乒乓球的右侧感应出负电荷，A错误；乒乓球右侧带负电，受到的电场力向右，乒乓球左侧带正电，受到的电场力向左，因为左右两侧感应出的电荷量相等，所以受到的电场力相等，乒乓球受到扰动后，最终仍会静止，不会吸附到左极板上，B错误；乒乓球受到重力和电场力作用，库仑力即为电场力，C错误；用绝

7、缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，乒乓球带正电，在电场力作用下，与左极板接触，然后乒乓球带负电，又在电场力作用下，运动到右极板，与右极板接触后乒乓球带正电，在电场力作用下，运动到左极板，如此重复，即乒乓球会在两极板间来回碰撞，D正确；考点：考查了库仑力，静电感应（2015浙江-20）如图所示，用两根长度相同的绝缘细线把一个质量为0.1kg的小球A悬挂到水平板的 MN两点，A上带有Q 3.0 10 6c的正电荷。两线夹角为 120。，两线上的拉力大小分别为F1和F2o A的正下方0.3m处放有一带等量异种电荷的小球B, B与绝缘支架的总质量为 0.2kg （重力加速度取g 10m/s2;静电力常量k

8、 9.0 109 N m2/C2, AB球可视为点电荷）则A支架对地面的压力大小为2.0NB两线上的拉力大小F1 F2 1.9NC将B水平右移，使M A B在同一直线上，此时两线上的拉力大小为F1 1.225N,F2 1.0ND将B移到无穷远处,两线上的拉力大小F1F2 0.866N【答案】BC读题分析；对3和支架分析可知，受到竖直向F的重力，和匕对3竖直向上的库仑力，演对地面的压力为2N-0.SN = lANt AtfiS,对上分折一受至I竖直位下的重尢，竖直向下的库仑力，西SLL的拉力，三力的夹箧正好是12：！° ,处于平篌i状态，所以冗=片=伉4元区等=1.91, 3正确；将3

9、水平右移，庚二/八5在同一直统上f则两小球的距离变为尸=:-tn =?故有sin 三。-上江等二三二色，解得门"二工；三=10丫，c正确；擀三移到无穷远处，的小球之间的库台 力为零,初两线上的拉力大小与二三二行j二lF, 1错误;考点：库仑定律，共点力平衡条件（2015四川-6）.如图所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是 Q最低点是 P,直径MNK平，a、b是两个完全相同的带正电小球（视为点电荷），b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q （图中未画出）时速度为零。则小球aA.从N到Q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小B.从N到P的过程中，速率先增大后减小

10、C.从N到Q的过程中，电势能一直增加D.从P到Q的过程中，动能减少量小于电势能增加量【答案】BC洗题分析：庄球从'.点静止程波后，受重力:牛、上球的屋仑百为7二和槽的弹力、作用，衣球在小?.钟。的 过程中一瞬与.，的夹角3逐渐谛卜，不妨先假设二的大小不变，随着3助鬲小;噂与的合力,厂将逐渐 噌大，况且，由库仑定律和图中几何关系可知,随着弓的祠逐渐增大.因此F一直噌加，故选项A错 误；在二球在从丁至11。的过程中，45两小球距离逐渐变小，电场力一直做负功，电势能一直增加，故选 项C正确，显然在从？到。的过程中，根据能的转化与守叵可知，其电势能增加量等于其机械能的诚少量, 0球在。点时的重

11、力势微大于其在？煮时的重力娜3因此像过程中动能一定在被少n且其减少量一定等 于其电势能与重力势能堪加重之和，故选项口错误；既然在从P到的过程中，厂球的动能在减少，因此 其速率也在诚小，而开始在丁点时速率为小开始向下运动段中，其速率必先赠大，故选项5正确.考点：孤立点电荷等势面特征、库仑定律、平行四边形定则、功能关系、能量守恒定律的应用。（2015四川-10）. （18分）如图所示，粗糙、绝缘的直轨道OB固定在水平桌面上，B端与桌面边缘对齐，A是轨道上一点，过 A点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小E= 1.5 X 106N/C,方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体 P电荷量是2.0X106C,质

12、量m 0.25kg ,与轨道间动摩擦因数= 0.4 , P从O点由静止开始向右运动，经过0.55s到达A点，到达B点时速度是5m/s,到达空间D点时速度与竖直方向的夹角为a ,且tan a =1.2 o P在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力F作用，F大小与P的速率v的关系如表所示。P视为质点，电荷量保持不变，忽略空气阻力，取g= 10 m/s 2,求:（1）小物体P从开始运动至速率为 2m/s所用的时间；（2）小物体P从A运动至D的过程，电场力做的功。【答案】（1） 11=0. .5s； （2） VW= 9.25J。【解析】试题分析：（1）物体P在水平桌面上运动时，竖直方向上只受重力m矫

13、口支才e力N作用，因此其滑动摩擦力 大小为：f =（1 mg= 1N根据表格数据可知，物体 P在速率v= 02m/s时，所受水平外力 Fi = 2N> f,因此，在进入电场区域之前,物体P做匀加速直线运动，设加速度为ai,不妨设经时间ti速度为vi=2m/s,还未进入电场区域。根据匀变速直线运动规律有：vi=aiti根据牛顿第二定律有：Fi f = ma由式联立解得：11 =vL = 0.5s v 0.55s ,所以假设成立 Fi f即小物体P从开始运动至速率为 2m/s所用的时间为ti=0.5s(2)当物体P在速率v=25m/s时，所受水平外力 F2=6N,设先以加速度 a2再加速t2

14、=0.05s至A点，速度为V2,根据牛顿第二定律有：F2f = ma根据匀变速直线运动规律有：V2= Vi + a2t 2由式联立解得：V2=3m/s物体P从A点运动至B点的过程中，由题意可知，所受水平外力仍然为F2 = 6N不变，设位移为xi,加速度为a3,根据牛顿第二定律有：F2f qE= ma根据匀变速直线运动规律有：2a3Xi=vB v2口由式联立解得：xi = im根据表格数据可知，当物体 P到达B点时，水平外力为 F3=qE= 3N,因此，离开桌面在水平方向上做匀速 直线运动，在竖直方向上只受重力，做自由落体运动，设运动至D点时，其水平向右运动位移为X2,时间为t3,则在水平方向上

15、有：X2=VBt3 口根据几何关系有：COt a =更V2由式联立解得：X2= 25 m?i2所以电场力做的功为：WW= qE (xi+X2)?由？式联立解得： W= 9.25J考点：物体的受力分析、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律、平抛运动规律、功的定义式的应用。【20i5山东-i8.直角坐标系XOy中，M N两点位于X轴上，G H两点坐标如图，M N两点各固定一负 点电荷，一电量为Q的正点电荷置于 O点时，G点处的电场一强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正 点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为a. 3kQ,沿y轴正向4 a2B.驾，沿y轴负向 4a2C. 5kQ ,沿y轴正

16、向4 a2D.5kQ ,沿y轴负向 4 a2H(0, a)G(0, a)【答案】B【解析】试题分析.因正电荷在。点时，G点的场强为零,则可知两负电荷在G点形成的电场的合垢强为E*=kZ ；丁若将正电荷移到G点,则正电荷在万点的场强为=总，因两向电荷在0点的场强与在日 OY 4 H点的场强等大反向，则方点的合场强为E = E,E=咨，方向沿丁轴负向；故选M -4a-考点：场强的叠加.【2015山东-20】.如图甲，两水平金属板间距为 d,板间电场强度的变化规律如图乙所示。t=0时刻，质量为m的带电微粒以初速度 vo沿中线射入两板间，01时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属边3缘飞出。微粒运动

17、过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为go关于微粒在0T时间内运动的描述，正确的是Eo图甲2T图乙A.末速度大小为 J2voB.末速度沿水平方向 1.C.重力势能减少了 一 mgd D.克服电场力做功为 mgd2【答案】BC解析】试题分折,因内微粒匀速运动，故E二项£工在£一江时间内,粒子以受重力作用，做平抛运动, 用i.金Ji"| 1在，=至时刻的竖直速度为一=红，水平速度为孙在江-时间内.甚子满足，J- *-fc>S?J得行多方向向上，则在=一时刻，粒子的竖直速度减小到零，水平速度为，选,；)错误，3正确：微粒 的重力势昵减小了 AF= 二 * -=产

18、唱4, 选项C正确从射入到射出,由动能定理可知，:明驯一工工二0， 可知克服电场力做功为:碉改"选项。错误.故选me考点：带电粒子在复合场中的运 ,动.M和N分别沿图示路径移动到同一水苒K【2015广东-21121.如图8所示的水平匀强电场中，将两个带电小球平线上的不同位置，释放后，M N保持静止，不计重力，则A.M的带电量比N大B.M带负电荷，N带正电荷C.静止时M受到的合力比N大D.移动过程中匀强电场对 M做负功【答案】BD【考点】 共点力的平衡；静电场；电场线；电势能；功【解析】 本题考查了静电场知识，由于电场中 M N都保持静止，以 M N整体为研究对象，根据平衡条件 和电场

19、强度方向的规定，可判断出M N一定带等量的异种电荷，选项A错误；若M带正电，N带负电，则M N不能保持静止，要相互靠近，不符题意，故只能M带负电，N带正电，选项 B正确；静止时，M N所受的合力均为0 ,选项C错误；根据电势能 Ep = q 4,由于M带负电，沿电场线方向电势降低，在移动 M 过程中电势能增加，电场力对 M故负功(或者由功 W = Eqscos 0 , 0为电场力和位移的方向夹角为钝角，W< 0 ,做负功)。【2015北京-24】.(20分)真空中放置的平行金属板可以作为光电转换装置，如图所示，光照前两板都不 带电。以光照射A板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所

20、有逸出的电子都垂直于 A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变，a和b为接线柱。已知单位时间内从 A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为，元电荷为e o(1 ) 求A板和B板之间的最大电势差 Um ,以及将a、b短接时回路中的电流I短(2 ) 图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻r。EK 。请推导证明(3) 在a和b之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为U,外电阻上的消耗电功率设为P;单位时间内到达 B板的电子，在从 A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为P Ek。(注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明(2) EUmEKme(

21、3)见解析【难度】EKmNe2I短 Ne【考点】光电效应、闭合电路欧姆定律、电流的微观解释、电场 【解析】(1) A板中逸出的电子累积在 B板上，在A、B两板间形(1) 板间形成由A指向B的电场。从A板后续逸出的电子在向 减速运动。达到稳定状态时，从 A板逸出的最大动能的电子到A板中逸出的电子累积在 B板上，在A、B两B板运动的过程中会受到电场力的作用而做B板时动能恰好为零。根据动能定理 0 EKmeU m从而得到Um Eme若将a、b短接，则两板间电势差为零，从而两板间无电场，从 A板逸出的电子均能完整通过整个回路，即短路电流I绰 Ne(2)当外电路断路时，A、B两板间电压为该直流电源的电动

22、势。E Um Em e电源内阻r 旦旦号I短 Ne(3)证明：设连接外电阻之后，单位时间内到达 B板的电子个数为则回路中电流I Ne外电阻上消耗的电功率 P=UI单位时间内到达 B板的电子，从 A板运动到B板过程中损失的动能之和为Ek NUe 综合式可得，PEk【2015安徽-14.图示是e粒子(氯原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹,M N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的a粒子在各点处的加速度方向正确的A. M点 B . N点 C . P点 D . Q点【答案】C【解析】试题分析；由库仑定律，可得两点电荷闾的库仑力的方向在两着的两线上，同种电荷相

23、互捶斥，由牛顿第 二定律,加速度的方向就是合外力的方向，故C正确，知0错误.考点：考查库仑定律和牛顿第二定律。【2015安徽-15】.由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电荷量分别为qi和q2。其间距离为时,它们之间相互作用力的大小为eF kqq2,式中k为静电力常量。若用国际单位制的基本单位表示，k的r单位应为A. kg - A 2 , m3 B . kg , A -2 , m 3 , s -4 C . kg - m 2 , C 2 D . N m2, A 2【答案】B【解析】2222,2,3Fr _/口斗，、， N mkg m/sm kg m mkg m试题分析：由k 可得单位为2厂

24、fT,故选B。qq2C2C2A s2 s2A2 s4考点：考查库仑定律和单位制。，其中为平面上单位2 0S,其间为真空，带电荷量为【2015安徽-20.已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为面积所带的电荷量，。为常量。如图所示的平行板电容器，极板正对面积为Q不计边缘效应时，极板可看作无穷大导体板，则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小 分别为2A. _Q_ 和 Q_ B0s0s【答案】D22Q 和 Q C . Q 和 Q D2 oS0s2 oS2 0s2/。0S2 0s【解析】试题分析：由公式 E 2 0QQ一 ，正负极板都有场强，由场强的叠加可得E ，电场力s0sQ

25、,F Q ,故选D。2 0s考点：.考查电场知识。E （图中未画出），由【2015安徽-23】.（16分）在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为A点斜射出一质量为 m带电荷量为+q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中I。为常数。粒子所受重力忽略不计。求:（1）粒子从A到C过程中电场力对它做的功;（2）粒子从A到C过程所经历的时间；（3）粒子经过C点时的速率。【答案】.（1） Wac 3qEl0 （2） t 3（型（3） vC JI7HE!0 qE. 2m【解析】试题分析：（1） WAC qE yA yC3qEl0。<3;根据抛冰运动的停强，粒子在万方向做匀速

26、直线运动由时称性可知轨迹最高点在轴上，可令三1,则支-=7ry 1解得r =又心":口' '二由jE二1簿二，得刚月到心过程所经历的时间=3层O）粒子在M速敞平抛运动n于是有二= V. _ r ,考点：本题考查带电粒子在电场中的运动、抛体运动等知识。【2015江苏-2】2.静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载春秋纬 异邮中有玳瑁吸衣若只说，但下列不属于静电现象的是A.梳过头发的塑料梳子吸起纸屑B.带电小球移至不带电金属球附近，两者相互吸引C.小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D.从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉【答案

27、】C【解析】：小线圈接近通电线圈过程中，消息安全中产生感应电流是电磁感应现象，不是静电现象，所以 正确。【2015江苏-7】7. 一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻 力，则小球YYA.做直线运动 B .做曲线运动 C .速率先减小后增大，D.速率先增大后减小【答案】BC【解析】由题意知，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线C正确；D错误。c时两负电荷连线的中点,运动，所以A错误；B正确；在运动的过程中合外力先做负功后做正功，所以 【2015江苏-8 8.两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示,d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则A. a点的电场强度比b点的大B. a点的电势比b点的高C. c点的电场强度比d点的大D. c点的电势比d点的低【答案】ACD£斛析】由图知. a点处的电场践比b点处的电场或密It c点处电场处匕d点处电场密JL所以A、C1E 隔过3点画等势终与h点所在电场线的交点在5点箱电场烧的用句上 豳b点的电势高于3瓶的电魅 故6 WS：同理可得a点电务高于C点电势，故0正确：【2015海南-5】如图，一充电后的平行板电容器的两极