2021年高考物理真题分类汇编之静电场

一．选择题（3小题1（2019相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（）A．P和Q都带正电 B．P和Q都带负电C．P带正电荷，Q带负电 D．P带负电荷，Q带正电2（2018•新课标Ⅰ）如图，三个固定的带电小球a，bc，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cmca，ba，b所带电荷量的比值的绝对值为k，则（）A．a，b的电荷同号，k＝B．a，b的电荷异号C．a，b的电荷同号，k＝D．a，b的电荷异号3（2020•新课标Ⅰ）图（a）所示的电路中，KLCUCUCt的变化如图（b）R两端电压URt变化的图象中，正确的是（） 二．多选题（2小题4（2017ra、b、cdEa、Eb、EcEda到点电荷的距离ra与点aφa已在图中用坐标（ra，φa）标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由ab、cd点，在相邻两点间移动的Wab、Wbc和Wcd．下列选项正确的是（） ）5（2018•新课标Ⅰ6eV．下列说法正确的是（）A．平面cB．该电子可能到达不了平面fCd4eV三．计算题（3小题）6（2021•（a，为水平连线AB的中点，MN在ABAB两点分别固定有一点电荷，＞0S1MNON段运动的加ax的变化关系如图（c）g为重力加速度大小，k为静电力求小球S1在MS1NxS2发生弹性碰撞。已知S1与S2的质量相等，碰撞前、后S1的动能均为，碰撞时间极短。求碰撞前S2的动量大小。能须满足什么条件7（2017t1后，又突然将电场反向，但保持其大Bg。B、A两点间距离的两倍。8（2020A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度Cv0穿出电场，ACABθ＝60°．运动中参考答案与试题解一．选择题（3小题1（2019相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（）A．P和Q都带正电 B．P和Q都带负电C．P带正电荷，Q带负电 D．P带负电荷，Q带正电【分析】明确两小球均受电场力和库仑力作用而处衡状态，根据库仑力和电场力的P球所受库仑力向右，Q球所受库仑力向左。P带负电荷，故D正确，ABC错误。【点评】本题考查带电小球在电场力的作用下处衡状态的分析，关键是明确电场力2（2018•新课标Ⅰ）如图，三个固定的带电小球a，bc，相互间的距离分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cmca，ba，b所带电荷量的比值的绝对值为k，则（）A．a，b的电荷同号，k＝B．a，b的电荷异号C．a，b的电荷同号，k＝D．a，b的电荷异号C受力分析，根据库仑定律，与矢量的合成法则，结合几何关系，及三c所受库仑力的合力的方向平a，b的连线，可知，a，b的电荷异号，因ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm，因此ac⊥bc，那么两力的合成构成矩形， ，而 ＝，故ABC错误，D正确；C的合力方向可能向左，不影响解题的结果。3（2020•新课标Ⅰ）图（a）所示的电路中，KLCUCUCt的变化如图（b）R两端电压URt变化的图象中，正确的是（） t路中电流是3﹣5s内的2UR＝IR知，1﹣2s内电阻R两端UR3﹣5s内的2倍。1﹣2s内，电容器在充电，3﹣5s1﹣2sR3﹣5sRA正确，BCD错误。故选：A【点评】解决本题的关键要知道电路中电流与电容器带电量的关系，即I＝＝二．多选题（2小题4（2017ra、b、cdEa、Eb、EcEda到点电荷的距离ra与点aφa已在图中用坐标（ra，φa）类推。现将一带正电的试探电荷由ab、cd点，在相邻两点间移动的Wab、Wbc和Wcd．下列选项正确的是（） 可求场强之比；利用公式Uab＝φa﹣φb和W＝qU： ： 可得 ：＝4：1，故B错误＝1：1，故D错误。E＝和W＝qU）5（2018•新课标Ⅰ6eV．下列说法正确的是（）A．平面cDbd2过a时的动能为10eVa到d的过程中克服电场力所做的功为6eV，动能减小了6eV，的电势能增加，等势面由af是降低的，因此平面cA正确；B、由上分析，可知，当电子由a向f方向运动，则电子到达平面f的动能为2eV，由于到达平面fB正确；C、在平面b上电势为2V，则电子的电势能为﹣2eV，动能为8eV，电势能与动能之和为6eVd4eV2eVC错误；Dbd2b三．计算题（3小题6（2021•（a，为水平连线AB的中点，MN在ABAB两点分别固定有一点电荷，＞0S1MNON段运动的加ax的变化关系如图（c）g为重力加速度大小，k为静电力求小球S1在M碰撞。已知S1与S2的质量相等，碰撞前、后S1的动能均为，碰撞时间极短。求碰撞前S2的动量大小。能须满足什么条件S1NS2相碰，S1D点时的速度必须大于零，根据动（1）由库仑定律有FA＝ 设小球S1MFM 设O点下方处为C点，A与C的距离为RC，小球S1在C处所受的库仑力大小为FC，由库仑定律和力的合成有FC＝2 设小球S1的质量为m1，小球S1在C点的加速度大小为a，由第二定律有由图（c）可知，式中 S2m2，碰撞前、后S1v1，v1′，S2v2，v2′，取竖直向下为正方向。由动量守恒定律和能量守恒定律有设小球S2碰撞前的动量为p2联立⑥⑦⑧⑨式并代入数据，得p2＝﹣即碰撞前S2的动量大小 DS1能运动到N点与S2相碰，S1运动到D点时的速度必M点与DUMD由对称性，DC点电势相等，MN点电势相等，依据图（b） （1）S1M点所受电场力大小为S1NxS2发生弹性碰撞。已知S1与S2的质量相等，碰撞前、后S1的动能均为，碰撞时间极短。S2的动量大小为。能须满足Ek＞。7（2017t1后，又突然将电场反向，但保持其大Bg。B、A两点间距离的两倍。t1后电场突然反向，油滴开始做匀直线运动，并可能在速度减为零后做反向的匀加速直线运动。对电场增大后的两个过程分别列出第二定律方程，即可求得两个过程中的加速度，而t1又是一个已vB的速度大小；AA点下方，故需要分为两种情况讨论。对其中每一种情况，根据运动学公E2的大小；t1v0E2＞E1即可，那么就可以最终求得t1v0间的关系式。（1）mqE2，根据题中条件可以判断电场对于场强突然增大后的第一段t1时间，由第二定律得：qE2﹣mg＝ma1…②对于场强第二段t1时间，由第二定律得：qE2+mg＝ma2…③B的速度为：vB＝v1﹣a2t1⑤根据位移时间关系可得：v0t1+v1t1﹣位移之和x1+x2＝由题意得E2＞E1，即满足条件 ，即当位移之和x1+x2＝﹣由题意得E2＞E1，即满足条件 ，即，另一解为负，（1）（2）增大后的电场强度的大小为 ，t1和v0应满足的条件或或 ；相应的t1和v0应满足的条件为关系。根据带电粒子受力情况，用第二定律求出加速度，结合运动学公式确定带电8（2020A点先后以不同的速度进入电场，速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度Cv0穿出电场，ACABθ＝60°．运动中（1）C点射出电场，所以电场方向与ACAC．根据动能定理求电场强度的大小。垂直。粒子在电场中做类平抛运动，根据第二定律和分位移公式分别列式，结合几以粒子进入电场时的方向为xy轴，建立坐标系，根据数学知识写（1）C。联立①②③解得E＝DACP点，则自D点从圆周上穿出的粒子的动能增做加速度为a的匀加速运动，运动的距离等于AP；在垂直于AC方向上做匀速运动，运动的距离等于DP，由第二定律和运动学公式有： 联立②④⑤⑥⑦⑧式得v1＝vt。以A为原点，粒子进入电场的方向为xy轴正方向建立直角坐标系，由运动学公式有：y＝ （x﹣R）2+（y﹣R）2＝R2x方向的动量不变，y方向的初动量为零，设穿过电场前后 ②④⑥（10（112（1）或Ay方向位移相等时，所用时间CBB粒子，其动量变化也为mv0，由几何关系和运动学规律可得，此时入射速率 （1） 为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0，该粒子进入电场时的速度应为考点卡放在水平地面上的物体（受到一个竖直向上的力F仍保持静止竖直方向上三力平衡：F+FN＝G0．水平方向上：Fx＝Ff，即：水平方向上合力为竖直方向上：G＝Fy+FN0．平行斜面方向上：F1＝F+Ff0；垂直斜面方向上：F2＝FN，即：垂直斜面方向上合力为0．8F仍保持静止平行斜面方向上：F1＝Ff0；垂直斜面方向上：F2+F＝FN0．9F仍保持静止平行斜面方向上：G1＝Ff+F10；垂直斜面方向上：G2+F2＝FN0．其受力和运动情况，再用第二定律对出来的物体列方程求解的方法．应用第二定律列方程时不考虑内力．如果把某物体出来作为研究对象，则内FtI单位：N•s（1N•s＝1以8m/s的速度被反弹回若取竖直向上为正方向则小球与地面相碰前的动量是 m/s，相碰后的动量是 kg•m/s，小球的动量变化是 P2＝mv2＝2×8＝16kg•m/s；△p1＝﹣△p2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向B间有一根被压缩了的弹簧，A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑．当弹簧突然释放后，则有（）A．A、B系统动量守 解答：A、BA、B和弹簧、小车组成的系统受合外力为零，所mA：mB＝3：2，A、BA、B组A错误．B正确；C、D由于A、Bm1：m2＝3：2，由摩擦力公式f＝μN＝μmg知，A对C正确，D错误．例子：如图所示，C3m，在木板的上面有两块质量均为m的小木块AB，它们与木板间的动摩擦因数均为μ最初木板静止A、木块A分析（1）A、B两木块同时水平向右滑动后，木块A先做匀直线运动，当木块A与终共同的速度，对B由第二定律和运动学公式或动能定理求解发生的位移；（2）ACAAA在整个过程中的最小速度．解答（1）木块A先做匀直线运动，后做匀加速直线运动；木块B一直做匀直线CA、B、C三者的速度相等为止，v1A、B、C三者组成的系统，由动量守恒定律得：B（2）ACAB（1）；（2）木块Ah＝0.3mmv0在水平面上迎着v0g＝1Om/s2）量守恒和过程系统机械能守恒列出等式；根据题意要越过滑块，应有v1＞v2，我们解决问解答：设小球越过滑块最高点的速度为v1v2，根据动量守恒得：mv02＝mv12+v1＞v2，至少也要有v1＝v2v1＝v2＝v，上述两式变为mv02＞M＝2kg的甲、乙两辆小车，两车之间通过一的瞬时速度没有影响Pμ＝0.5，m＝1kgP（可视为质点）与弹簧的右端接触但不相连，用一根细线拴在甲车左端和滑块P之间使弹簧处于压缩状态，此时弹簧的弹E0＝10JP滑上乙车后最终未滑离乙车，g10m/s2．求：（1）P滑上乙时的瞬时速度．（1）E0＝ +①②两式联立解得：v1＝4m/s（1）（2）滑块P滑上乙车后最终未滑离乙车，滑块P在乙车上滑行的距离为m．①公式：Ek＝mv2．单位：焦耳例1：甲、乙两物体的质量相同，速度之比v甲：v乙＝3：1，它们的动能之比EK甲：EK乙等 分析：根据动能的定义式EK＝mv2，可以求得甲乙的动能之比．解答：根据动能的定义式EK＝mv2， 表达式：W＝EK2﹣EK1①若△Ek＞0，表示物体的动能增加，其增加量等于合外力对物体所做的正功②若△Ek＜0，表示物体的动能减少，其减少量等于合外力对物体所做的负功的绝对值F、x、m、v、W、Ek等，在处理含有上述物理量的力学如图所示，将质量为m的石块从距地面h高处斜向上方抛出，石块抛出时的速度大小为v0，不计空气阻力，石块时的动能为（ A．mghB.mv02C.解答：根据动能定理得 ，解得石块时的动故选：D

D正确，A、B、CEk1及Ek2列方程W总＝Ek2﹣Ek1，必要时注意分析题目潜在的条件，补充方程进行求解。表达式 ，式中k表示静电力常量1F．如果保持这两个点电荷之3 B. D.9F 联立①②可得：F1＝9F，故ABC错误，D正确．2A，A10cm的绝缘细绳连着另一个带负电的小球B，B的质量为0.1kg，电荷量为×10﹣6C，如图所示，将小球60B将在竖直面内做圆周运动．已知释放瞬间绳刚好张紧，但无张力．g10m/s2．求小球A（1）A的电荷量．由动能定理求出小球到达最低点时的速度，然后由第二定律求出绳子的拉力．（1）B刚释放瞬间，速度为零，则mgcos60°＝k 解得：FT＝（1）对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间F是引力还是斥力；也可将电荷量带正、负“法；列平衡方程（F合＝0或Fx＝0，Fy＝0）或第二定律方程F跟它的电荷量q（V/m EU的关系式：E＝。例1：在真空中，电量为q1的点电荷产生的电场中有一点P，P点与q1的距离为r，把一个电量为q2的实验电荷放在P点，它受的静电力为F，则P点电场强度的大小等于（ A.B. 可确定。电量为q2的实验电荷在P点所受的电静电力为F，根据电场强度的定义式E＝ 可以确定P点电场强度的大小。A、B电量为q2的实验电荷在P点所受的电静电力为F，根据电场强度的定义式得到：P点电场强度的大小E＝ ．故A错误，B正确。 D错误。 ，q是试探电荷，Q是场源电荷向与试探电荷无关，试探电荷q r③E＝是场强与电势差的关系式，只适用于匀强电场，注意式中的d为两点间的距离在场B的差值问题。④AB事实来BC…直至实现所给问题的条件，从而建立与之相对应的联系，得以EP表示。能增加。②关系式：WAB＝EPA﹣EPB单位：J（宏观能量）和eV（微观能量，它们间的换算关系为：1eV＝1.6×10﹣19JEP＜0，则电势能比在参考位置时小。 a、b电荷由a点移到b点电场力做的功一定为零D．a、b两点的电势一定相等等势面移动。a，b两点的电势一定相等。a、b两点的电场强度不一定相等。故A错误B、由公式Wab＝qUab，Uab＝0Wab＝00BDWab＝qUabWab＝0，a、bUabD正确。例1：电场中某个面上所有点的电势都相等，但电场强度都不同，这个面可能是（ B错误；DD错误；∠C＝90°，电场方向与三角形所在平面平行．已知A、B、C三点的电势分别为（）V（）V和3V，则A、B连线中点处的电势为3 势为5 分析：根据匀强电场电势差与距离成正比（除等势面）特点，A、BA、B两U＝Ed，U∝d（除等势面上A、BOA、B电势的平均值，3V．OCOODO点的电场线，O点最远的D点，即为电势最高的点，根据几何知识得：则得UDO＝UBO•＝ V＝2V，所以D点的电势为5V．即最高电势为5V．二、对公式U＝Ed公式中的d对于非匀强电场，用公式E＝可以定性分析某些问题。例如等差等势面E越大处，d现在举例来说明公式E＝在非匀强电场中的应用。如图所示，A、B、C是同一电场线的三点，且＝，由电场线的疏密程度可以看出EA＜EB＜EC，所以AB间的平均力O0VA6VB3V（）A.200V/mB.200V/mC.100V/mD.100V/mx3VB点连接，该连线为等势线，求出OB cm，则OB沿电场线方向上的距离d＝cm。所以电场强度E＝ ＝200V/m。故A正确，B、C、D错误。故选：A关系，即E＝，注意d是沿电场线方向上的距离。1．U＝EdU＝Edd是沿场强方向的两点间的距离或两等势面间的距离，而U是这两点间的电带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，带电粒子将做加（运动．0用动力学观点分析：a＝，E＝，v2﹣v0mv2﹣ 的一质量为m，带电荷量为q的微粒静止不动，下列说法中正确的是（ C．断开开关SS闭合，把电容器两极板距离减小，可根据电容的决定式、定义式和场强公式E＝，判断出板间场强不变，微粒不动．容器板间场强方向竖直向下，则微粒带负电．故A错误．B、由平衡条件得：mg＝q得，电源电动势的大小为E＝U＝．故B正确强E＝，则场强不变，微粒所受的电场力不变，则微粒仍静止不动．故C错误．D、保持开关S闭合，把电容器