2016年高考物理试题分类汇编七、静电场

1、静电场一、选择题1. （全国新课标 I 卷，14） 一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器（）A. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变【答案】DS【解析】由 Cr可知，当云母介质抽出时，；r变小，电容器的电容C变小；4 nabac, VaAVcAVb y- / Y、B.aa MbAa。，VbAV。C. a=acaa, VbVc A% r-D. abacaa, Va池 i/e-【答案】DJ【解析】由库仑定律可知，粒子

2、在a、b、c 三点受到的电场力的大J小关系由题意可知，粒子结合运动轨迹，得4 （全国新课标 III 卷，15）F合-由a二，可知abacaamQ 的电性与 P 相同，受斥力作用仏V %关于静电场的等势面，下列说法正确的是受 P 的电场力作用,其在 a、c为FbFcFa,b、c 点的加速度大小分别为aa, ab, aB. 电场线与等势面处处相互垂直C. 同一等势面上各点电场强度一定相等D. 将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功【答案】B【解析】等势面相交，则电场线一定相交，故在同一点存在两个不同的电场强度方向，与事实不符，故 A 错误；电场线与等势面垂直，B 正确

3、；同一等势面上的电势相同，但是电场强度不一定相同，C 错误；将负电荷从高电势处移动到低电势处，受到的电场力方向是从低电势指 向高电势，所以电场力方向与运动方向相反，电场力做负功，D 错误；5. （上海卷，11）国际单位制中，不是电场强度的单位是（A）N/C（B）Vm（C）J/C（D）T.m/s【答案】C【解析】由公式E=匚可知，电场强度单位为 NC,选项 A 是电场强度单位；由公式E= U 可qd知，Mm也是电场强度单位，选项B 也是电场强度单位；由qE二qvB可得E二vB，故T.n/s也是电场电场强度单位，选项 D 也是电场强度单位；由公式u=W可知，J/C是电势差单位，故选q项C正确。6.

4、（天津卷，4 ）如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在P 点的点电荷，以 E 表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在 P 点的电势能，71表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则A、二增大，E 增大B 、二增大，Ep不变C 二减小，Ep增大D71减小，E 不变【答案】DSU【解析】上板下移，由C可知，C 变大，Q定，则 Q=CQU 减小，则 0 减小；根据 E =,dd_ _ 一sSQQ=CU, CH,EH,可知 Q 一定时，E 不变；根据 U=Ed 可知 P 点离下板的距离不

5、变，EdS不变，则 P 点与下板的电势差不变，P 点电势不变，贝 U EP不变；故 ABC 错，D 正确。7 (江苏卷，3) 一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示. 容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点， 下列说法正确的是(A)A点的电场强度比B点的大(B) 小球表面的电势比容器内表面的低(C)B点的电场强度方向与该处内表面垂直(D) 将检验电荷从A点沿不同路径移到B点，电场力所做的功不同【答案】C【解析】由图可知，B 点的电场线比 A 点的密集，所以 B 点的电场强度比 A 点的大，A 错; 沿着电场线电势降落，小球表面的电势比容器内表

6、面高，B 错；电场线的方向与等势面垂直，所以 B 点的电场强度与该处表面垂直，C 正确；由于 A、B 两点在同一等势面上，故电场力不做功，所以 D 错误。8.(浙江卷，14)以下说法正确的是A. 在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低B. 外力对物体所做的功越多，对应的功率越大C. 电容器电容 C 与电容器所带电荷量 Q 成正比D. 在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力发生了变化【答案】A【解析】静电场中，顺着电场线电视要降落，A 正确；由P=W可知 B 错误；电容器电容是t由电容本身所决定的，C 错误；在超、失重中，实际重力式不变的，视重发生了变化，选项错误。9.（浙江卷，15）如图所

7、示，两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A B下部的金属箔都张开，A.此时A带正电，B带负电B.此时A电势低，B电势高C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合D.先把A和B分开，然后移去C,贴在A B下部的金属箔都闭合【答案】C【解析】由于静电感应可知，A 左端带负电，B 右端带正电，AB 的电势相等，选项 AB 错误；若移去C,则两端的感应电荷消失，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，选项C 正确；先把A和B分开，然后移去C,则 A、B 带的电荷仍然存在，故贴在A、B下部的金属箔仍张开，选项D 错误；故选 C.10.（浙江卷，19）如图所示

8、，把 A B 两个相同的导电小球分别用长为 0.10 m 的绝缘细线悬 挂于OA和O两点。用丝绸摩擦过的玻璃棒与 A 球接触，棒移开后将悬点Q移到Q点固定。两 球接触后分开，平衡时距离为 0.12 m 已测得每个小球质量是8.0 x：10-4kg，带电小球可视为点电荷，重力加速度g=10m/s2，静电力常量k =9.0 109N m2/C2A. 两球所带电荷量相等B.A球所受的静电力为 1.0 X 10-2NC. B 球所带的电荷量为4、6 10CD. A、B两球连续中点处的电场强度为0【答案】ACD【解析】两相同的小球接触后电量均分，A 正确；对 A 球受力如图，2F =mgtan37 =8

9、.0 10 10 0.75N =6.0 10JN,选项 B 错；F，解得 qB=J=4j6d0C,选项 C 正确；AB 带等量的同种电荷，故 A B 两球连续中点处 的电场强度为 0，选项D 正确；故选 ACD.11.（海南卷，6）如图，平行板电容器两极板的间距为 d,极板与水平面成 45角，上极板 带正电。一电荷量为 q （q0）的粒子在电容器中靠近下极板处。以初动能Ek0竖直向上射出。不计重力，极板尺寸足够大，若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度的最大值为1EV厂VoCOS4瓯qmv0，则E；d，故B正确。12.（海南卷 10）如图，一带正电的点电荷固定于 O点，两虚线圆均以 O 为圆心

10、，两实线分别 为带电粒子 M和 N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e 为轨迹和虚线圆的交点。A.电 B4qd2qd2qd:2Ek0qdqEd,由于m【答案】B不计重力。下列说法说法正确的是A.M 带负电荷，N 带正电荷B. M 在 b 点的动能小于它在 a 点的动能C. N 在 d 点的电势能等于它在 e 点的电势能D. N 在从 c 点运动到 d 点的过程中克服电场力做功【答案】ABC【解析】如图所示， M 粒子的轨迹向左弯曲，则所受电场力向左，可知M 受到引力作用，故 M带负电，而 N 粒子的轨迹向下弯曲，则带电粒子所受的电场力向下，说明N 受到了斥力作用，故 N 带正电，A 正确

11、；由于虚线是等势面，故M 从 a 到 b 电场力对其做负功，动能减少，B 正确；d 和 e 在同一等势面上，N 移动时不做功，电势能不变，C 正确；N 带正电，从 c 到 d，电场力做正功，选项 D 错误。二、填空题1.（上海卷，24）如图，质量为m的带电小球 A 用绝缘细线悬挂于 0 点，处于静止状态。施加一水平向右的匀强电场后，A 向右摆动，摆动的最大角度为60,则 A 受到的电场力大小为_。在改变电场强度的大小和方向后，小球A 的平衡位置在 a =60处，然后再将 A的质量改变为 2m 其新的平衡位置在 a =30。处，A 受到的电场力大小为 _ 。【答案】3mg；mg3【解析】带电小球

12、受力如图所示，摆动的最大角度为60,末速度为 0,此过程中，由动能定理有:Fl sin：mgl（1 -cos：） =0，贝y F mg；改变3E 的大小和方向后，平衡在二-2mg-，则：=30 , F = mgsin30 sin( 18 0 -6 0)三、计算题1.（北京卷，23）如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于版面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量为m电荷量为e，加速电场电压为U0，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U,极板长度为L,板间距为do（1） 忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度V0和从电场射出时沿垂直版面方向的偏转距离y；（2） 分析物理

13、量的数量级，是解决物理问题的常用方法。在解决（1）问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因。已知U =2.0 102V,d =4.0 10, m,m=9.1 Ekg,e=1.6 109C,g =110m/s2。（3） 极板间既有电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势的定义式。类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”的势”的共同特点。是反映场的能的性质的物理量，仅仅由场自身的因素决定12【解析】（1）根据功能关系，可得eU0mv2,:-60处时根据正弦定理有：F _ mg_sin 60 - sin(180 -60 -)平衡在 30G概念，并简要说明电势和“重力

14、【答案】(1)UL24Ud（2）不需要考虑电子所受的重力（3） =Ep、电势和重力势-G都q2电子射入偏转电场的初速度2eU。侧移量ya(.：t)1 2 3 4 5 6:24U0d(2)考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力G = mg止1029N学 电场力eU15F10J5N由于F “G，因此不需要考虑电子所受的重力(3) 电场中某点电势定义为电荷在该点的电势能E与电荷量 q 的比值-力做功与路径无关，可以类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能其质量 m 的比值，叫做重力势，即m电势和重力势：G都是反映场的能的性质的物理量，仅仅由场自身的因素决定2.(上海卷，32)( 14

15、分)如图(a)，长度L=0.8m 的光滑杆左端固定一带正电的点电荷A,其电荷量0=1.8 10 C; 质量n=0.02kg，带电量为 q 的小球 B 套在杆上。将杆沿水平方向 固定于某非均匀外电场中，以杆左端为原点，沿杆向右为x轴正方向建立坐标系。点电荷A对小球 B 的作用力随 B 位置x的变化关系如图(b)中曲线 I 所示，小球 B 所受水平方向的合 力随 B 位置x的变化关系如图(b)中曲线 II 所示，其中曲线 II 在 0.16 x0.40 范围可近似看作直线。求：(静1小球 B 所带电量 q；2 非均匀外电场在x=0.3m 处沿细杆方向的电场强度大小E;3在合电场中，x=0.4m 与

16、x=0.6m 之间的电势差 U4 已知小球在x=0.2m 处获得v=0.4m/s 的初速度时，最远可以运动到x=0.4m。若小球在x=0.16m 处受到方向向右，大小为 0.04N 的恒力作用后，由静止开始运动，为使小球能离开细杆，恒力作用的做小距离s是多少？在偏转电场中电子的运动时间.讥=丄=L乂UL，由于重电力常量k=9 109N m/C2)【答案】(1)1 10%4(2)3 10 N /C(3) 800v(4) 0.065m【解析】 (1) 由图可知，当x=0.3m 时，F1= kqQX=0.018 N因此 q =Fx2kQ=1?10-6C(2)设在x=0.3m 处点电荷与小球间作用力为

17、F2,F合=Fa+qE因此E=F合-F2=- 0.012- 0.018N/C= - 3? 104N /C qT 10-电场在x=0.3m 处沿细秆方向的电场强度大小为3 104N/C，方向水平向左。(3)根据图像可知在 x=0.4m 与 x=0.6m 之间合力做功大小W =0.004乂0.2 = 8乂10“J,又qU=W,可得U800Vq(4)由图可知小球从 x=0.16 至 U x=0.2m 处，电场力做功*丿丿03 0.04丸10，J2小球从 x=0.2m 至 U x=0.4m 处12-3W2mv = -1.6 10 J2由图可知小球从x = 0.4m到x = 0.8m处电场力做功W3=

18、- 0.004 X 0.4=T.6 10；J由动能定理W(+W2+W3+F外s=03.(四川卷，9) (15 分)中国科学家 2015 年 10 月宣布中国将在 2020 年开始建造世界上最大的解得s=0.065m粒子加速器。加速器是人类揭示物质本源的关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方 面有广泛应用。如图所示，某直线加速器由沿轴线分布的一系列金属圆管（漂移管）组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源的两极。质子从K点沿轴线进入加速器并依次向右穿过各漂移管，在漂移管内做匀速直线运动，在漂移管间被电场加速、加速电压视为不变。设质子进入漂移管B时速度为 8 106m/s，进入漂移管E时速度为

19、1 107m/s，电源频率为 1 107Hz，漂移管间缝隙很小。质子在每个管内运动时间视为电源周期的1/2。质子的荷质比取1 108C/kg。求:（1）漂移管B的长度；（2）相邻漂移管间的加速电压。【解析】（1）设高频脉冲电源的频率为f,周期为T;质子在 每个漂移管中运动的时间为t;质子进入漂移管B时速度为联立式并代入数据得LB=0.4m12mvB212mvE2质子从漂移管 B 运动到漂移管 E 共被电场加速 3 次，根据动能定理有联立式并代入数据得4U =6 10 V答：（1）漂移管B的长度为 0.4 m（2）相邻漂移管间的加速电压为6X 104V。VB；漂移管B的长度为LB。则（2）设质子

20、的电荷量为q，质量为m荷质比为e；质子进入漂移管B时动能为EKB；质子进入漂移管E时速度为VE，动能为 EkE；质子从漂移管B运动到漂移管E,动能的增加量为Ek；质子每次在相邻漂移管间被电场加速，电场的电压为U,所做的功为W则kBEkEt2脏冲电4.（四川卷，11） （ 19 分）如图所示，图面内有竖直线DD,过DD且垂直于图面的平面将空间分成 i、n 两区域。区域 I 有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直于图面的匀强磁场B（图中未画出）；区域 H有固定在水平地面上高h=2l、倾角 a的光滑绝缘斜面，斜面顶端与直线DD距离S=41，区域 n可加竖直方向的大小不同的匀强电场（图中未画出）；C点在D

21、D上，距地面高H=3I。零时刻，质量为m带电量为q的小球P在K点具有大小v。、gl、3I方向与水平面夹角 的速度。在区域 I内做半径r= 的匀速圆周运动，经C点水平进入3JT区域 n。某时刻，不带电的绝缘小球A由斜面顶端静止释放，在某处与刚运动到斜面的小球P相遇。小球视为质点。不计空气阻力及小球P所带电量对空间电磁场的影响。I已知，g 为重 力加速度。（1）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；（2） 若小球A、P在斜面底端相遇，求释放小球A的时刻tA；（3）若小球A P在时刻t= 0 丄（3 为常数）相遇于斜面某处，求此情况下区域 n的匀强电场g的场强E,并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向。【解析】（1）小球P在 I 区做匀速圆周运动，则小球P必定带正电且所受电场力与重力大小 相等。设I 区磁感应强度大小为B，由洛伦兹力提供向心力得：2V0qv0B =mrmvqr带入题设数据得:（2）小球P先在 I 区以D为圆心做匀速圆周运动，由小球初速度和水平方向夹角为二可得,小球将偏转