高三物理一轮复习—历年高考电场相关试题分析

1、 K12教学同步资源/人教高三物理课标/资源版主/赵海波图1高三物理第一轮复习历年高考电场相关试题分析1（2003年新课程理科综合）如图1所示，三个完全相同的金属小球a、b、c位于等边三角形的三个顶点上a和c带正电，b带负电，a所带电量的大小比b的小已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是：AF1 ； BF2；CF3；DF4。【解析】 a对c为斥力，方向沿ac连线背离a；b对c为引力，方向沿bc连线指向b由此可知，二力的合力可能为F1或F2又已知b的电量比a的大，由此又排除掉F1，只有F2是可能的图2【答案】 B2（2001年上海理综）法拉第首先提出用电场线形象

2、生动地描绘电场图2为点电荷a、b所形成电场的电场线分布图，以下几种说法正确的是：Aa、b为异种电荷，a带电量大于b带电量；Ba、b为异种电荷，a带电量小于b带电量；Ca、b为同种电荷，a带电量大于b带电量；Da、b为同种电荷，a带电量小于b带电量。【解析】 由图中电场线分布情况知，两电荷为异种电荷b附近电场线比a附近电场线密故b带电量大于a带电量图3【答案】 B3（2001年全国高考）如图3所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q1与q2之间的距离为l1，q2与q3之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态（1）如q2为正电荷，则q1为_电荷，q3为_电荷（2）q1、q2

3、、q3三者电量大小之比是_【解析】 由题可知，要使三个自由点电荷都能处于平衡状态，则可判断q2的电性与q1、q3的电性应相反，且q1、q3的电性应相同本题（1）中q2为正电荷，则q1和q3必为负电荷据可得：解得，则q1q2q31【答案】 （1）负；负图4（2）q1q2q314（1998年上海高考）图4中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是：A带电粒子所带电荷的符号；B带电粒子在a、b两点的受力方向；C带电粒子在a、b两点的速度何处较大；D带电粒子在a、b两点的电

4、势能何处较大。【解析】 在不知电场线方向的前提下，无法判断带电粒子所带电荷的符号故A不对【答案】 BCD5（2000年春季高考）如图5所示，P、Q是两个电量相等的正的点电荷，它们连线的中点是O，A、B是中垂线上的两点，用EA、EB、UA、UB分别表示A、B两点的场强和电势，则：AEA一定大于EB，UA一定大于UB；BEA不一定大于EB，UA一定大于UB；CEA一定大于EB，UA不一定大于UB；DEA不一定大于EB，UA不一定大于UB。【解析】 PQ在O点的场强为0，沿OAB线到无穷远处PQ的合场强也为0，可见沿OAB线远离O点时，合场强先增大再减小，故EA不一定大于EB，而电势离电荷越远越低，

5、必有UAUB，故B正确【答案】 B图66（2001年全国高考）如图6所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为Ua、Ub和Uc，UaUbUc一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示由图可知：A粒子从K到L的过程中，电场力做负功；B粒子从L到M的过程中，电场力做负功；C粒子从K到L的过程中，电势能增加；D粒子从L到M的过程中，动能减少。【解析】 当带电粒子从K到L的过程中，粒子受到库仑斥力作用，克服电场力做功，其动能减少，电势能增加，故AC正确，同时可知，BD错误【答案】 AC7（2000年全国高考）对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是：A将两板的间距加

6、大，电容将增大；B将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将变小；C在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大；D在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大。【解析】 由C，可判断【答案】 BCD图78（2002年上海高考）如图7所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速释放一带有恒定电量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点静止，则从M点运动到N点的过程中：A小物块所受电场力逐渐减小；B小物块具有的电势能逐渐减小；CM点的电势一定高于N点的电势；D小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功。【解析】 小物块远离电荷Q，则

7、它所受电场力减小小物块在电场力的作用下从静止开始运动，电场力做正功，电势能减小，由动能定理知，电场力做的功与摩擦力做的功的代数和为零，即电场力做的功（电势能的变化量）等于克服摩擦力做的功，所以，A、B、D选项正确由于不知道电荷的性质，无法判断M、N点电势的高低，C选项错误【答案】 ABD9（2002年上海高考）在与x轴平行的匀强电场中，一带电量为1.0108 C、质量为2.5103 kg的物体在光滑水平面上沿着x轴做直线运动，其位移与时间的关系是x0.16t0.02 t2，式中x以米为单位，t以秒为单位从开始运动到5 s末物体所经过的路程为_m，克服电场力所做的功为_J【解析】 由x0.16t

8、0.02t2知，物体的初速度v00.16 m/s，加速度a0.04 m/s2则物体到速度减小到零所经历的时间为t1s4 s4 s内的位移为x10.1640.0242 m0.32 m第5 s物体从速度为零反方向做匀加速运动，位移大小x2at220.0412 m0.02 m物体的路程为 sx1+x20.34 m在5 s内物体克服电场力所做的功为图8WEqxmax2.51030.04（0.1650.0252） J3.0105 J10（2001年上海高考）一束质量为m、电量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场，如图8所示如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d、板长为L设粒子束不会击中极

9、板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为_（粒子的重力忽略不计）【解析】 粒子在v0的方向上做匀速直线运动，垂直于极板方向做初速度为零的匀加速运动，加速度aUq/dm，离开电场时vt，电场力对粒子做正功，粒子动能增加，粒子电势能的变化量Ep等于其动能增加量Ek，则有EpEk，Ekmv2mmvt2，故粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为11（2002年全国高考）有三根长度皆为l1.00 m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别拴有质量皆为m1.00102 kg的带电小球A和B，它们的电量分别为q和+q，q1.00107 CA、B之间用第三根线连接起来空

10、间中存在大小为E1.00106 N/C的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图9所示 现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少（不计两带电图9小球间相互作用的静电力）图9-1 图9-2 【解析】 图9-1中虚线表示A、B球原来的平衡位置，实线表示烧断后重新达到平衡的位置，其中、分别表示细线OA、AB与竖直方向的夹角A球受力如图2所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向左；细线OA对A的拉力T1，方向如图；细线AB对A的拉力T2，方向如图由平衡条件T1sin+T2sinqET1cosmg+T2

11、cosB球受力如图9-3所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向右；细线AB对B的拉力T2，方向如图由平衡条件T2sinqET2cosmg联立以上各式并代入数据，得045由此可知，A、B球重新达到平衡的位置如图9-4所示图9-4与原来位置相比，A球的重力势能减少了EAmgl（1sin60）B球的重力势能减少了EBmgl（1sin60+cos45）A球的电势能增加了WAqElcos60B球的电势能减少了WBqEl（sin45sin30）两种势能总和减少了WWBWA+EA+EB代入数据解得W6.8102 J12（1999年全国高考）在光滑水平面上有一质量m1.0103 kg，电量q1.0101

12、0 C的带正电小球，静止在O点以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系Oxy现突然加一沿x轴正方向、场强大小E2.0106 Vm的匀强电场，使小球开始运动经过1.0 s，所加电场突然变为沿y轴正方向，场强大小仍为E2.0106 Vm的匀强电场再经过1.0 s，所加电场又突然变为另一个匀强电场，使小球在此电场作用下经1.0 s速度变为零求此电场的方向及速度变为零时小球的位置【解析】 由牛顿定律得知，在匀强电场中小球加速度的大小为a代入数值得am/s20.20 m/s2当场强沿x正方向时，经过1 s小球的速度大小为vxat0.201.0 m/s0.20 m/s速度的方向沿x轴正方向小球沿x轴方向移

13、动的距离x1at20.201.02 m0.10 m在第2 s内，电场方向沿y轴正方向，故小球在x方向做速度为vx的匀速运动，在y方向做初速为零的匀加速运动沿x方向移动的距离x2vxt0.20 m沿y方向移动的距离yat20.201.02 m0.10 m故在第2 s末小球到达的位置坐标x2x1x20.30 my2y0.10 m在第2 s末小球在x方向的分速度仍为vx，在y方向的分速度vyat0.201.0 m/s0.20 m/s由上可知，此时运动方向与x轴成45角要使小球速度能变为零，则在第3 s内所加匀强电场的方向必须与此方向相反，即指向第三象限，与x轴成225角在第3 s内，设在电场作用下小

14、球加速度的x分量和y分量分别为ax、ay，则ax0.20 m/s2ay0.20 m/s2在第3 s末小球到达的位置坐标为x3x2vxtaxt20.40 my3y2vytayt20.20 m【答案】 与x轴成225角 坐标位置（0.40 m， 0.20 m）13（2002年广东、广西、河南高考）如图10（a）所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为d（d远小于板的长和宽）在两板之间有一带负电的质点P已知若在A、B间加电压U0，则质点P可以静止平衡现在A、B间加上如图910（b）所示的随时间t变化的电压u在t0时质点P位于A、B间的中点处且初速为零已知质点P能在A、B之间以最大的幅度上下运动

15、而又不与两板相碰，求图（b）中u改变的各时刻t1、t2、t3和tn的表达式（质点开始从中点上升到最高点，及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最图10高点的过程中，电压只改变一次）【解析】 设质点P的质量为m，电量大小为q，根据题意，当A、B间的电压为U0时，有qmg，当两板间的电压为2U0时，P的加速度向上，其大小为a，则qmgma，解得 ag当两板间的电压为零时，P自由下落，加速度为g，方向向下在t0时，两板间的电压为2U0，P自A、B间的中点向上做初速度为零的匀加速运动，加速度为g设经过时间1，P的速度变为v1，此时使电压变为零，让P在重力作用下做匀减速运动，再经过时间1，P正好到达A板

16、且速度为零，故有v1g1，0v1g1，dg12+v11g12，由以上各式，得11，1，因为t11，得 t1，在重力作用下，P由A板处向下做匀加速运动，经过时间2，速度变为v2，方向向下，这时加上电压使P做匀减速运动，经过时间2，P到达B板且速度为零，故有v2g2，0v2g2dg22+v22g22，由以上各式，得22，2，因为 t2t1+1+2，得 t2（在电场力与重力的合力作用下，P由B板处向上做匀加速运动，经过时间3，速度变为v3，此时使电压变为零，让P在重力作用下做匀减速运动经过时间3，P正好到达A板且速度为零，故有v3g3，0v3g3，dg32+v33g32由上得 33，3，因为 t3t

17、2+2+3，得 t3根据上面分析，因重力作用，P由A板向下做匀加速运动，经过时间2，再加上电压，经过时间2，P到达B且速度为零，因为 t4t3+3+2，得 t4同样分析可得tn（n2）【答案】 tn（n2）【巩固练习】一、选择题（每小题中只有一个选项符合题目要求）图111如图11所示，是某电场中的一条直电场线一电子从a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，下列有关该电场情况的判断正确的是：A该电场一定是匀强电场；B场强Ea一定小于Eb；C电子具有的电势能a一定小于b；D电势a一定低于b。图12【解析】 根据题目条件不能判断电场是否是匀强电场，也不能比较a、b两点场强的大小故A、B选项错电子在电场

18、力作用下由静止开始从a运动到b，电场力做正功，电势能减小故ab，电势ab，C错，D对【答案】 D2关于电势差的说法，正确的是：A在图12中，abbc，则UabUbc；B在图12中，abbc，则UabUbc；C在匀强电场中，与电场垂直的方向上任意两点间的电势差不一定为零；Dab两点间的电势差等于单位正电荷从a点移到b点电场力做的功。【解析】 由UEd知，由于沿a、c方向电场减弱，则UabUbc，故A、B选项均错与电场垂直的方向上任意两点在同一等势面上，电势差一定为零，C错根据Uab知D选项正确3（2003年上海高考）一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零

19、的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能A、B之间的关系为：AEAEB ； BEAEB；CAB；DAB。【解析】 由于该负电荷只在电场力作用下做初速为零的匀加速直线运动，可知该电场一定为匀强电场，EAEB运动过程电场力对该电荷做正功，电荷的电势能减小，AB图13【答案】 AD4在一个点电荷+Q的电场中，一群负离子恰好能沿以点电荷为圆心的圆弧从a运动到b，如图13所示，则这些负离子只具有相同的：A动能和电量；B动量和电量；C质量和速度；D质量和电量。【解析】 由知，这些负离子的动能和电量相同图14【答案】 A5如图914所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与

20、一灵敏的静电计相接，极板B接地，若极板B稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是：A两极板间的电压不变，极板上的电量变大；B两极板间的电压不变，极板上的电量变小；C极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变大；D极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变小。【解析】 静电计的作用是通过指针的偏转角度来显示电容器两极板间的电势差大小，注意到极板B移动过程中，电容器的带电荷量不变，利用公式UQ/C及C，便可找出正确答案根据平行板电容器的电容与正对面积成正比知，B板向上移，电容C变小，再利用公式UQ/C，由于Q不变，C变小，所以U变大，C项正确二、填空题6均匀带电导体球

21、体产生的电场，其公式为E（R大于球体的半径，Q是球体的带电量）已知空气的击穿场强为3106 V/m，那么一个半径为1 cm的金属小球最大带电量不会超过_C【解析】 设金属球表面附近场强最大值为3106V/m，则有：3106则Q0.33107 C【答案】 0.331077如图15所示，带电粒子P所带的电荷量是Q的3倍，它们以相等的速度v0从同一点出发，沿着跟电场强度垂直的方向射入电场，分别打在M、N点，若OMMN，则P与Q的质量之比为_（不计重力）图15【解析】 由OMMN和t知，tQ2tp由yat2得由Eqma得【答案】 34图168如图16所示，在光滑绝缘平面上有带同种电荷的A、B两个点电荷

22、相距无穷远A的质量为m，且静止；B的质量为4m，且以速度v正对着A运动，在以后的运动过程（A、B没有相碰）中A、B系统的最大电势能为_（取两球相距无穷远时的电势能为零）【解析】 当A，B相距最近时，系统的电势能最大，由动量守恒定律得4mv5mvvv由能量守恒定律知，最大的电势能等于系统减少的动能，则Epm4mv25mv2mv2三、计算题图179如图17所示，用三根长为L的绝缘细线悬挂着两个质量均为m，带电量分别为+q和q的小球，若加一水平向左的匀强电场，使细线被拉紧且处于平衡状态，则所加电场E的大小应满足什么条件？【解析】 以+q球为研究对象，水平细线刚好拉直时，它受力如下图所示，由平衡条件得E0q+FTcos60FTsin60mg由解得E0【答案】 E图1810在平行于纸面的匀强电场中，有a、b、c三点，各点的电势分别为a8