2015年高考物理试题分类汇编静电场

高中物理资源下载平台--光世昌的博客/guangshichang2015年高考物理试题分类汇编：静电场1．[新课标1卷]15．如图，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ。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，φM>φQB．直线c位于某一等势面内，φM>φNC．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功【答案】B【解析】电子带负电荷，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，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，从M到N，电场力对负电荷做负功,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，但是，选项A错B对。若电子从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。电子作为负电荷从P到Q即从低电势到高电势，电场力做正功，电势能减少，选项D错。2．[新课标2卷]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（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】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。3．[安徽理综]15．由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q1和q2，其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为，式中k为静电力常量。若用国际单位制的基本单位表示，k的单位应为A．kg·A2·m3B．kg·A-2·m3·s-4C．kg·m2·C-2D．N·m2·A-2【答案】B【解析】静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，由牛顿第二定律知：1N=1kg·m/s2，由电流的定义知：1C=1A·s，故1N·m2/C=1kg·A–2·m3·s–4．选项4．[安徽理综]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，其中σ为平面上单位面积所带的电荷量，ε0为常量。如图所示的平行板电容器，极板正对面积为S，其间为真空，带电量为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A．和B．和C．和D．和【答案】D【解析】均匀带电的无穷大平面在真空中触发电场的场强大小为，正极板的电荷在极板间触发电场的场强大小为，负极板的电荷在极板间触发电场的场强大小为，方向相同，故极板间的电场强度大小为；以一极板电荷为试探电荷得两极板间相互的静电引力为，选项D正确。5．[广东理综]21．如图8所示的水平匀强电场中，将两个带电小球M和N分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置，释放后，MN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【答案】释放后，MN保持静止，它们均受到水平匀强电场的电场力qE和相互之间的库仑力F的作用，因此有qE=F，两者方向相反，其合力为0，故选项C错误；由牛顿第三定律可知，MN间相互作用的库仑力F，一定大小相等、方向相反，所以它们受到的水平匀强电场的电场力qE也一定大小相等、方向相反，所以两带电小球必带异种电荷，电量相等，故选项A错误；两小球异种电荷，相互间的库仑力为引力，由图中位置关系可知，小球M受到的水平匀强电场的电场力方向向左，与电场力方向相反，所以带负电，小球N受到的水平匀强电场的电场力方向向向，与电场力方向相同，所以带正电，故选项B正确；由图示可知，小球M移动方向与水平匀强电场力方向成钝角，所以匀强电场对M做负功，故选项D正确。6．[山东理综]18．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．，沿y轴正向B．，沿y轴负向C．，沿y轴正向D．，沿y轴负向【答案】B【解析】因正电荷在O点时，G点的场强为零，则可知两负电荷在G点形成的电场的合场强为；若将正电荷移到G点，则正电荷在H的场强为，因两负电荷在G点的场强与在H点的场强等大反向，则H点的合场强为，方向沿y轴负向，故选项B正确。7．[山东理综]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v0沿中线射入两板间，时间内微粒匀速运动，T时刻微粒恰好经金属边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在时间内运动的描述，正确的是A．末速度大小为B．末速度沿水平方向C．重力势能减少了D．克服电场力做功为【答案】BC【解析】因时间内微粒匀速运动，故；在时间内，粒子只受重力作用，做平抛运动；在时刻的竖直速度为，水平速度为；在时间内，粒子满足，解得，方向向上，则在时刻，粒子的竖直速度减小到零，水平速度为，选项A错误B正确；微粒的重力势能减小了，选项C正确；从射入到射出，由动能定理可知，，可知克服电场力做功为，选项D错误。8．[四川理综]6．如图所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平，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【解析】a球从N点静止释放后，受重力mg、b球的库仑力FC和槽的弹力N作用，a球在从N到Q的过程中，mg和FC的夹角θ逐渐减小，不妨先假设FC的大小不变，随着θ的减小，mg和FC的合力F将逐渐增大，因此F一直增加，故选项A错误；在a球在从N到Q的过程中，a、b两球距离逐渐减小，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P到Q的过程中，根据能的转化和守恒定律可知，其电势能的增加量等于其机械能的减少量，b球在Q点时的重力势能大于其在P点时的重力势能，因此该过程中动能一定减少，且其减少量一定等于其电势能与重力势能增加量之和，故选项D错误；既然在从P到Q的过程中，b球的动能在减少，因此其速率也在减小，而开始在N点时速率为0，开始向下运动段中，其速率必先增大，故选项B正确。9．[天津理综]7．如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场,之后进入电场线竖直向下的匀强电场发生偏转，最后打在屏上，整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么A．偏转电场对三种粒子做功一样多B．三种粒子打到屏上时速度一样大C．三种粒子运动到屏上所用时间相同D．三种粒子一定打到屏上的同一位置，【答案】AD【解析】设加速电场长度为d，偏转电场长度为L，在加速电场中有，在偏转电场中有，，与比荷无关，所以三种粒子一定打到屏上同一位置，故选项D正确；偏转电对粒子做功，与粒子质量无关，所以选项A正确；三种粒子在进入偏转电场时速度不同，而在偏转电场中电场力做功相同，故最后离开电场时速度不同，所以选项C错误；因加速位移相同，粒子质量越大加速度越小，故加速时间越长，在偏转电场中运动时间也越长，故选项B错误。10．[浙江理综]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．用绝缘棒将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】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；11．[浙江理综]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上带有的正电荷。两线夹角为120°，两线上的拉力大小分别为和。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；静电力常量，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C．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D．将B移到无穷远处，两线上的拉力大小【答案】BC【解析】对B和支架分析可知，受到竖直向下的重力和A对B竖直向上的库仑力，故对面的压力为，选项A错误；对A分析，A受到竖直向下的重力和竖直向下的库仑力、两线上的拉力，三力的夹角正好是120°，处于平衡状态，所以，选项B正确；将B水平右移，使M、A、B在同一直线上，则两小球的距离为。故有，解得，，选项C正确；将B移到无穷远处，两小球之间的为库仑力为零，则两线上的拉力大小为，选项D错误。12．[上海物理]8．两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示。P、Q为电场中两点，则A．正电荷由P静止释放能运动到QB．正电荷在P的加速度小于在Q的加速度C．负电荷在P的电势能高于在Q的电势能D．负电荷从P移动到Q，其间必有一点电势能为零【答案】D【解析】正电荷由P静止释放时，受力方沿电场线切线方向，所以不能运动到Q点，故A错误；P的电场线密集，电场强度大，所以电场力、加速度也大，故B错误；顺着电场线方向电势降低，负电荷在电势低的地方电势能大，所以负电荷在P点的电势能低于在Q点的电势能，故C错误；如果取无穷远处的电势为0，正电荷P附近的电势高于0，负电荷Q附近的电势低于0，所以负电荷从P移动到Q，其间必有一点电势为0，故D正确。13．[上海物理]21．静电场是________周围空间存在的一种物质；通常用________来描述电场的能的性质。【答案】静止电荷；电势【解析】静止电荷是周围空间存在的一种物质；电势是表征电场的能的性质的物理量14.[江苏物理]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·考异邮》中有“玳瑁吸”之说，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．小线圈接近通电电线过程中，小线圈中产生电流D．从干燥的地毯上走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉【答案】C【解析】静电现象是静止的电荷之间通过电场发生相互作用而产生的现象。带电体吸引轻小物体是静电现象，A不选。带电小球与发生了静电感应的不带电金属球上的感应电荷总体相互吸引，是静电现象，B不选。小线圈接近通电电线过程中，小线圈中产生电流是电磁感应现象，C选。与地毯摩擦使人体带电和手与金属把手的静电放电都是静电现象，D不选。15．[江苏物理]7．v0E+v0E+A．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】带正电的小球受到的水平向左的电场力和竖直向下的重力都是恒力，合力也是恒力且斜向左下方，与初速度夹角为钝角，所以小球做匀变速曲线运动且速度先减小后增大，B、C正确。16．[江苏物理]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．c是两负电荷连线的中点，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【解析】a点附近的电场线比b点附近的电场线密集，A正确。c点的场强由于两个负电荷在该点的电场抵消了而等于正电荷在c点的场强，正电荷在d点的场强与其在c点的场强等大，但与两个负电荷在该处的场强矢量合成后合场强小于c点的了，C正确。作出过a、b、d点的等势面（与电场线垂直）并结合电场线方向，就可以判断<，B错误D正确。也可以根据a离负电荷近离正电荷远而b离正电荷近离负电荷远来判断<，同理。17．[海南物理]5．如图，一充电后的平行板电容器的两极板相距l，在正极板附近有一质量为M、电荷量为q（q＞0）的粒子，在负极板附近有另一质量为m、电荷量为-q的粒子，在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距的平面。若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M：m为（）A．3:2B．2：1C．5:2D．3:1【答案】A【解析】设电场强度为E，两粒子的运动时间相同，对M有，，；对m有，，联立解得，A正确；18．[海南物理]7．如图，两电荷量分别为Q（Q＞0）和-Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b位于y轴O点上方。取无穷远处的电势为零，下列说法正确的是A．b点的电势为零，电场强度也为零B．正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右C．将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功D．将同一正的试探电荷先后从O、b点移到a点，后者电势能的变化较大【答案】BC【解析】因为等量异种电荷在其连线的中垂线上的电场方向为水平指向负电荷，所以电场方向与中垂线方向垂直，故中垂线为等势线，因为中垂线延伸到无穷远处，所以中垂线的电势为零，故b点的电势为零，但是电场强度不为零，A错误；等量异种电荷连线上，电场方向由正电荷指向负电荷，方向水平向右，在中点O处电势为零，O点左侧电势为正，右侧电势为负，又知道正电荷在正电势处电势能为正，故B正确；O点的电势低于a点的电势，电场力做负功，所以必须克服电场力做功，C正确；O点和b点的电势相等，所以先后从O、b点移到a点，电场力做功相等，电势能变化相同，D错误；19．[新课标2卷]24．(12分)如图，一质量为m、电荷量为q（q>0）的例子在匀强电场中运动，A、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。【答案】【解析】设带电粒子在B点的速度大小为vB，粒子在垂直于电场方向的分速度不变，即：vBsin30°=v0sin60°由此得设A、B两点间的电势差为UAB，由动能定理有：解得20．[安徽理综]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E（图中未画出），由A点斜射出一质量为m，带电量为+q的粒子，B和C是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l0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）（2）（3）【解析】（1）(1)(2)根据抛体运动的特点，粒子在x方向上做匀速直线运动，由对称性可知轨道最高点D在y轴上，可令tAD=tDB=T，则tBC=T由qE=ma得又解得则A→C过程所经历的时间(3)粒子在DC段做类平抛运动，于是有21．[福建理综]22．如图，绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为E，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑，到达C点时离开MN做曲线运动。A、C两点间距离为h，重力加速度为g。(1)求小滑块运动到C点时的速度大小vc；(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf；(3)若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到D点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P点。已知小滑块在D点时的速度大小为vD，从D点运动到P点的时间为t，求小滑块运动到P点时速度的大小vp.【答案】：（1）E/B（2）（3）【解析】（1）由题意知，根据左手定则可判断，滑块在下滑的过程中受水平向左的洛伦兹力，当洛伦兹力等于电场力qE时滑块离开MN开始做曲线运动，即解得：（2）从A到C根据动能定理：解得：（3）设重力与电场力的合力为F，由图意知，在D点速度vD的方向与F地方向垂直，从D到P做类平抛运动，在F方向做匀加速运动a=F/m，t时间内在F方向的位移为从D到P，根据动能定理：，其中联立解得：22．[重庆理综]9．（18分）题9图为某种离子加速器的设计方案．两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场．其中和是间距为的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔和，，P为靶点，（为大于1的整数）．极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为．质量为、带电量为的正离子从点由静止开始加速，经进入磁场区域．当离子打到极板上区域（含点）或外壳上时将会被吸收．两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过．忽略相对论效应和离子所受的重力．求：（1）离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小；[来源:Zxxk．Com]（2）能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值；（3）打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。【答案】（1）（2），（n=1，2，3，k2-1）（3），[来源:学科网]【解析】试题分析：（1）离子经电场加速，由动能定理：，可得磁场中做匀速圆周运动，刚好打在P点，轨迹为半圆，由几何关系可知联立解得（2）若磁感应强度较大，设离子经过一次加速后若速度较小，圆周运动半径较小，不能直接打在P点，而做圆周运动到达右端，再匀速直线到下端磁场，将重新回到O点重新加速，直到打在P点。设共加速了n次，有：且解得：，要求离子第一次加速后不能打在板上，有，且，解得：故加速次数n为正整数最大取即，（n=1，2，3，k2-1）（3）加速次数最多的离子速度最大，取，离子在磁场中做n-1个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到P点。由匀速圆周运动电场中一共加速n次，可等效成连续的匀加速直线运动．由运动学公式可得：U0OMPQNLLB23．[江苏物理]15（16分）一台质谱仪的工作原理如图所示，电荷量均为+q、质量不同的离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为零．这些离子经加速后通过狭缝O沿与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B匀强磁场最后打在底片上．已知放置底片的区域MN=L，且OM=LU0OMPQNLLB（1）求原本打在MN中点P的离子质量m；（2）为使原本打在P的离子能打在QN区域，求加速电压U的调节范围；（3）