2015年高考物理試題分類匯編靜電場

高中物理資源下載平臺--光世昌的博客/guangshichang2015年高考物理試題分類匯編：靜電場1．[新課標(biāo)1卷]15．如圖，直線a、b和c、d是處于勻強電場中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點，四點處的電勢分別為φM、φN、φP、φQ。一電子由M點分別運動到N點和P點的過程中，電場力所做的負功相等。則A．直線a位于某一等勢面內(nèi)，φM>φQB．直線c位于某一等勢面內(nèi)，φM>φNC．若電子由M點運動到Q點，電場力做正功D．若電子由P點運動到Q點，電場力做負功【答案】B【解析】電子帶負電荷，從M到N和P做功相等，說明電勢差相等，即N和P的電勢相等，勻強電場中等勢線為平行的直線，所以NP和MQ分別是兩條等勢線，從M到N，電場力對負電荷做負功,說明MQ為高電勢，NP為低電勢。所以直線c位于某一等勢線內(nèi)，但是，選項A錯B對。若電子從M點運動到Q點，初末位置電勢相等，電場力不做功，選項C錯。電子作為負電荷從P到Q即從低電勢到高電勢，電場力做正功，電勢能減少，選項D錯。2．[新課標(biāo)2卷]14．如圖，兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉(zhuǎn)45°，再由a點從靜止釋放一同樣的微粒，改微粒將A．保持靜止?fàn)顟B(tài)B．向左上方做勻加速運動C．向正下方做勻加速運動 D．向左下方做勻加速運動【答案】D【解析】現(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉(zhuǎn)時，兩板間的電場強度不變，電場力也不變，所以現(xiàn)將兩板繞過a點的軸（垂直于紙面）逆時針旋轉(zhuǎn)后，帶電微粒受兩大小相等的力的作用，合力方向向左下方，故微粒將向左下方做勻加速運動，故D正確，A、B、C錯誤。3．[安徽理綜]15．由庫侖定律可知，真空中兩個靜止的點電荷，帶電量分別為q1和q2，其間距離為r時，它們之間相互作用力的大小為，式中k為靜電力常量。若用國際單位制的基本單位表示，k的單位應(yīng)為A．kg·A2·m3B．kg·A-2·m3·s-4C．kg·m2·C-2D．N·m2·A-2【答案】B【解析】靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2，由牛頓第二定律知：1N=1kg·m/s2，由電流的定義知：1C=1A·s，故1N·m2/C=1kg·A–2·m3·s–4．選項4．[安徽理綜]20．已知均勻帶電的無窮大平面在真空中激發(fā)電場的場強大小為，其中σ為平面上單位面積所帶的電荷量，ε0為常量。如圖所示的平行板電容器，極板正對面積為S，其間為真空，帶電量為Q。不計邊緣效應(yīng)時，極板可看作無窮大導(dǎo)體板，則極板間的電場強度大小和兩極板間相互的靜電引力大小分別為A．和B．和C．和D．和【答案】D【解析】均勻帶電的無窮大平面在真空中觸發(fā)電場的場強大小為，正極板的電荷在極板間觸發(fā)電場的場強大小為，負極板的電荷在極板間觸發(fā)電場的場強大小為，方向相同，故極板間的電場強度大小為；以一極板電荷為試探電荷得兩極板間相互的靜電引力為，選項D正確。5．[廣東理綜]21．如圖8所示的水平勻強電場中，將兩個帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動到同一水平線上的不同位置，釋放后，MN保持靜止，不計重力，則A．M的帶電量比N大B．M帶負電荷，N帶正電荷C．靜止時M受到的合力比N大D．移動過程中勻強電場對M做負功【答案】BD【答案】釋放后，MN保持靜止，它們均受到水平勻強電場的電場力qE和相互之間的庫侖力F的作用，因此有qE=F，兩者方向相反，其合力為0，故選項C錯誤；由牛頓第三定律可知，MN間相互作用的庫侖力F，一定大小相等、方向相反，所以它們受到的水平勻強電場的電場力qE也一定大小相等、方向相反，所以兩帶電小球必帶異種電荷，電量相等，故選項A錯誤；兩小球異種電荷，相互間的庫侖力為引力，由圖中位置關(guān)系可知，小球M受到的水平勻強電場的電場力方向向左，與電場力方向相反，所以帶負電，小球N受到的水平勻強電場的電場力方向向向，與電場力方向相同，所以帶正電，故選項B正確；由圖示可知，小球M移動方向與水平勻強電場力方向成鈍角，所以勻強電場對M做負功，故選項D正確。6．[山東理綜]18．直角坐標(biāo)系xOy中，M、N兩點位于x軸上，G、H兩點坐標(biāo)如圖，M、N兩點各固定一負點電荷，一電量為Q的正點電荷置于O點時，G點處的電場強度恰好為零。靜電力常量用k表示。若將該正點電荷移到G點，則H點處場強的大小和方向分別為A．，沿y軸正向B．，沿y軸負向C．，沿y軸正向D．，沿y軸負向【答案】B【解析】因正電荷在O點時，G點的場強為零，則可知兩負電荷在G點形成的電場的合場強為；若將正電荷移到G點，則正電荷在H的場強為，因兩負電荷在G點的場強與在H點的場強等大反向，則H點的合場強為，方向沿y軸負向，故選項B正確。7．[山東理綜]20．如圖甲，兩水平金屬板間距為d，板間電場強度的變化規(guī)律如圖乙所示。t=0時刻，質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間，時間內(nèi)微粒勻速運動，T時刻微粒恰好經(jīng)金屬邊緣飛出。微粒運動過程中未與金屬板接觸。重力加速度的大小為g。關(guān)于微粒在時間內(nèi)運動的描述，正確的是A．末速度大小為B．末速度沿水平方向C．重力勢能減少了D．克服電場力做功為【答案】BC【解析】因時間內(nèi)微粒勻速運動，故；在時間內(nèi)，粒子只受重力作用，做平拋運動；在時刻的豎直速度為，水平速度為；在時間內(nèi)，粒子滿足，解得，方向向上，則在時刻，粒子的豎直速度減小到零，水平速度為，選項A錯誤B正確；微粒的重力勢能減小了，選項C正確；從射入到射出，由動能定理可知，，可知克服電場力做功為，選項D錯誤。8．[四川理綜]6．如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點是P，直徑MN水平，a、b是兩個完全相同的帶正電小球（視為點電荷），b固定在M點，a從N點靜止釋放，沿半圓槽運動經(jīng)過P點到達某點Q（圖中未畫出）時速度為零。則小球aA．從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小B．從N到P的過程中，速率先增大后減小C．從N到Q的過程中，電勢能一直增加D．從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量【答案】BC【解析】a球從N點靜止釋放后，受重力mg、b球的庫侖力FC和槽的彈力N作用，a球在從N到Q的過程中，mg和FC的夾角θ逐漸減小，不妨先假設(shè)FC的大小不變，隨著θ的減小，mg和FC的合力F將逐漸增大，因此F一直增加，故選項A錯誤；在a球在從N到Q的過程中，a、b兩球距離逐漸減小，電場力一直做負功，電勢能一直增加，故選項C正確；顯然在從P到Q的過程中，根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，其電勢能的增加量等于其機械能的減少量，b球在Q點時的重力勢能大于其在P點時的重力勢能，因此該過程中動能一定減少，且其減少量一定等于其電勢能與重力勢能增加量之和，故選項D錯誤；既然在從P到Q的過程中，b球的動能在減少，因此其速率也在減小，而開始在N點時速率為0，開始向下運動段中，其速率必先增大，故選項B正確。9．[天津理綜]7．如圖所示，氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速度地飄入電場線水平向右的加速電場,之后進入電場線豎直向下的勻強電場發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在屏上，整個裝置處于真空中，不計粒子重力及其相互作用，那么A．偏轉(zhuǎn)電場對三種粒子做功一樣多B．三種粒子打到屏上時速度一樣大C．三種粒子運動到屏上所用時間相同D．三種粒子一定打到屏上的同一位置，【答案】AD【解析】設(shè)加速電場長度為d，偏轉(zhuǎn)電場長度為L，在加速電場中有，在偏轉(zhuǎn)電場中有，，與比荷無關(guān)，所以三種粒子一定打到屏上同一位置，故選項D正確；偏轉(zhuǎn)電對粒子做功，與粒子質(zhì)量無關(guān)，所以選項A正確；三種粒子在進入偏轉(zhuǎn)電場時速度不同，而在偏轉(zhuǎn)電場中電場力做功相同，故最后離開電場時速度不同，所以選項C錯誤；因加速位移相同，粒子質(zhì)量越大加速度越小，故加速時間越長，在偏轉(zhuǎn)電場中運動時間也越長，故選項B錯誤。10．[浙江理綜]16．如圖所示為靜電力演示儀，兩金屬極板分別固定于絕緣支架上，且正對平行放置。工作時兩板分別接高壓直流電源的正負極，表面鍍鋁的乒乓球用絕緣細線懸掛在金屬極板中間，則A．乒乓球的左側(cè)感應(yīng)出負電荷B．乒乓球受到擾動后，會被吸在左極板上C．乒乓球共受到電場力，重力和庫侖力三個力的作用D．用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，放開后乒乓球會在兩極板間來回碰撞【答案】D【解析】從圖中可知金屬板右側(cè)連接電源正極，所以電場水平向左，故乒乓球上的電子移動到右側(cè)，即乒乓球的右側(cè)感應(yīng)出負電荷，A錯誤；乒乓球右側(cè)帶負電，受到的電場力向右，乒乓球左側(cè)帶正電，受到的電場力向左，因為左右兩側(cè)感應(yīng)出的電荷量相等，所以受到的電場力相等，乒乓球受到擾動后，最終仍會靜止，不會吸附到左極板上，B錯誤；乒乓球受到重力和電場力作用，庫侖力即為電場力，C錯誤；用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，乒乓球帶正電，在電場力作用下，與左極板接觸，然后乒乓球帶負電，又在電場力作用下，運動到右極板，與右極板接觸后乒乓球帶正電，在電場力作用下，運動到左極板，如此重復(fù)，即乒乓球會在兩極板間來回碰撞，D正確；11．[浙江理綜]20．如圖所示，用兩根長度相同的絕緣細線把一個質(zhì)量為0.1kg的小球A懸掛到水平板的MN兩點，A上帶有的正電荷。兩線夾角為120°，兩線上的拉力大小分別為和。A的正下方0.3m處放有一帶等量異種電荷的小球B，B與絕緣支架的總質(zhì)量為0.2kg（重力加速度??；靜電力常量，AB球可視為點電荷）則A．支架對地面的壓力大小為2.0NB．兩線上的拉力大小C．將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，此時兩線上的拉力大小為D．將B移到無窮遠處，兩線上的拉力大小【答案】BC【解析】對B和支架分析可知，受到豎直向下的重力和A對B豎直向上的庫侖力，故對面的壓力為，選項A錯誤；對A分析，A受到豎直向下的重力和豎直向下的庫侖力、兩線上的拉力，三力的夾角正好是120°，處于平衡狀態(tài)，所以，選項B正確；將B水平右移，使M、A、B在同一直線上，則兩小球的距離為。故有，解得，，選項C正確；將B移到無窮遠處，兩小球之間的為庫侖力為零，則兩線上的拉力大小為，選項D錯誤。12．[上海物理]8．兩個正、負點電荷周圍電場線分布如圖所示。P、Q為電場中兩點，則A．正電荷由P靜止釋放能運動到QB．正電荷在P的加速度小于在Q的加速度C．負電荷在P的電勢能高于在Q的電勢能D．負電荷從P移動到Q，其間必有一點電勢能為零【答案】D【解析】正電荷由P靜止釋放時，受力方沿電場線切線方向，所以不能運動到Q點，故A錯誤；P的電場線密集，電場強度大，所以電場力、加速度也大，故B錯誤；順著電場線方向電勢降低，負電荷在電勢低的地方電勢能大，所以負電荷在P點的電勢能低于在Q點的電勢能，故C錯誤；如果取無窮遠處的電勢為0，正電荷P附近的電勢高于0，負電荷Q附近的電勢低于0，所以負電荷從P移動到Q，其間必有一點電勢為0，故D正確。13．[上海物理]21．靜電場是________周圍空間存在的一種物質(zhì)；通常用________來描述電場的能的性質(zhì)?！敬鸢浮快o止電荷；電勢【解析】靜止電荷是周圍空間存在的一種物質(zhì)；電勢是表征電場的能的性質(zhì)的物理量14.[江蘇物理]2靜電現(xiàn)象在自然界中普遍存在，我國早在西漢末年已有對靜電現(xiàn)象的記載．《春秋緯·考異郵》中有“玳瑁吸”之說，但下列不屬于靜電現(xiàn)象的是A．梳過頭發(fā)的塑料梳子吸起紙屑B．帶電小球移至不帶電金屬球附近，兩者相互吸引C．小線圈接近通電電線過程中，小線圈中產(chǎn)生電流D．從干燥的地毯上走過，手碰到金屬把手時有被電擊的感覺【答案】C【解析】靜電現(xiàn)象是靜止的電荷之間通過電場發(fā)生相互作用而產(chǎn)生的現(xiàn)象。帶電體吸引輕小物體是靜電現(xiàn)象，A不選。帶電小球與發(fā)生了靜電感應(yīng)的不帶電金屬球上的感應(yīng)電荷總體相互吸引，是靜電現(xiàn)象，B不選。小線圈接近通電電線過程中，小線圈中產(chǎn)生電流是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，C選。與地毯摩擦使人體帶電和手與金屬把手的靜電放電都是靜電現(xiàn)象，D不選。15．[江蘇物理]7．v0E+v0E+A．做直線運動B．做曲線運動C．速率先減小后增大D．速率先增大后減小【答案】BC【解析】帶正電的小球受到的水平向左的電場力和豎直向下的重力都是恒力，合力也是恒力且斜向左下方，與初速度夾角為鈍角，所以小球做勻變速曲線運動且速度先減小后增大，B、C正確。16．[江蘇物理]8．兩個相同的負電荷和一個正電荷附近的電場線分布如圖所示．c是兩負電荷連線的中點，d點在正電荷的正上方，c、d到正電荷的距離相等，則A．a(chǎn)點的電場強度比b點的大B．a(chǎn)點的電勢比b點的高C．c點的電場強度比d點的大D．c點的電勢比d點的低【答案】ACD【解析】a點附近的電場線比b點附近的電場線密集，A正確。c點的場強由于兩個負電荷在該點的電場抵消了而等于正電荷在c點的場強，正電荷在d點的場強與其在c點的場強等大，但與兩個負電荷在該處的場強矢量合成后合場強小于c點的了，C正確。作出過a、b、d點的等勢面（與電場線垂直）并結(jié)合電場線方向，就可以判斷<，B錯誤D正確。也可以根據(jù)a離負電荷近離正電荷遠而b離正電荷近離負電荷遠來判斷<，同理。17．[海南物理]5．如圖，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)，在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q（q＞0）的粒子，在負極板附近有另一質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子，在電場力的作用下，兩粒子同時從靜止開始運動。已知兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與其相距的平面。若兩粒子間相互作用力可忽略，不計重力，則M：m為（）A．3:2B．2：1C．5:2D．3:1【答案】A【解析】設(shè)電場強度為E，兩粒子的運動時間相同，對M有，，；對m有，，聯(lián)立解得，A正確；18．[海南物理]7．如圖，兩電荷量分別為Q（Q＞0）和-Q的點電荷對稱地放置在x軸上原點O的兩側(cè)，a點位于x軸上O點與點電荷Q之間，b位于y軸O點上方。取無窮遠處的電勢為零，下列說法正確的是A．b點的電勢為零，電場強度也為零B．正的試探電荷在a點的電勢能大于零，所受電場力方向向右C．將正的試探電荷從O點移到a點，必須克服電場力做功D．將同一正的試探電荷先后從O、b點移到a點，后者電勢能的變化較大【答案】BC【解析】因為等量異種電荷在其連線的中垂線上的電場方向為水平指向負電荷，所以電場方向與中垂線方向垂直，故中垂線為等勢線，因為中垂線延伸到無窮遠處，所以中垂線的電勢為零，故b點的電勢為零，但是電場強度不為零，A錯誤；等量異種電荷連線上，電場方向由正電荷指向負電荷，方向水平向右，在中點O處電勢為零，O點左側(cè)電勢為正，右側(cè)電勢為負，又知道正電荷在正電勢處電勢能為正，故B正確；O點的電勢低于a點的電勢，電場力做負功，所以必須克服電場力做功，C正確；O點和b點的電勢相等，所以先后從O、b點移到a點，電場力做功相等，電勢能變化相同，D錯誤；19．[新課標(biāo)2卷]24．(12分)如圖，一質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的例子在勻強電場中運動，A、B為其運動軌跡上的兩點。已知該粒子在A點的速度大小為v0，方向與電場方向的夾角為60°；它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30°。不計重力。求A、B兩點間的電勢差?！敬鸢浮俊窘馕觥吭O(shè)帶電粒子在B點的速度大小為vB，粒子在垂直于電場方向的分速度不變，即：vBsin30°=v0sin60°由此得設(shè)A、B兩點間的電勢差為UAB，由動能定理有：解得20．[安徽理綜]23．(16分)在xOy平面內(nèi)，有沿y軸負方向的勻強電場，場強大小為E（圖中未畫出），由A點斜射出一質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子，B和C是粒子運動軌跡上的兩點，如圖所示，其中l(wèi)0為常數(shù)。粒子所受重力忽略不計，求：(1)粒子從A到C過程中電場力對它做的功；(2)粒子從A到C過程所經(jīng)歷的時間；(3)粒子經(jīng)過C點時的速率?！敬鸢浮浚?）（2）（3）【解析】（1）(1)(2)根據(jù)拋體運動的特點，粒子在x方向上做勻速直線運動，由對稱性可知軌道最高點D在y軸上，可令tAD=tDB=T，則tBC=T由qE=ma得又解得則A→C過程所經(jīng)歷的時間(3)粒子在DC段做類平拋運動，于是有21．[福建理綜]22．如圖，絕緣粗糙的豎直平面MN左側(cè)同時存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，電場方向水平向右，電場強度大小為E，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小滑塊從A點由靜止開始沿MN下滑，到達C點時離開MN做曲線運動。A、C兩點間距離為h，重力加速度為g。(1)求小滑塊運動到C點時的速度大小vc；(2)求小滑塊從A點運動到C點過程中克服摩擦力做的功Wf；(3)若D點為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運動過程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運動到D點時撤去磁場，此后小滑塊繼續(xù)運動到水平地面上的P點。已知小滑塊在D點時的速度大小為vD，從D點運動到P點的時間為t，求小滑塊運動到P點時速度的大小vp.【答案】：（1）E/B（2）（3）【解析】（1）由題意知，根據(jù)左手定則可判斷，滑塊在下滑的過程中受水平向左的洛倫茲力，當(dāng)洛倫茲力等于電場力qE時滑塊離開MN開始做曲線運動，即解得：（2）從A到C根據(jù)動能定理：解得：（3）設(shè)重力與電場力的合力為F，由圖意知，在D點速度vD的方向與F地方向垂直，從D到P做類平拋運動，在F方向做勻加速運動a=F/m，t時間內(nèi)在F方向的位移為從D到P，根據(jù)動能定理：，其中聯(lián)立解得：22．[重慶理綜]9．（18分）題9圖為某種離子加速器的設(shè)計方案．兩個半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強磁場．其中和是間距為的兩平行極板，其上分別有正對的兩個小孔和，，P為靶點，（為大于1的整數(shù)）．極板間存在方向向上的勻強電場，兩極板間電壓為．質(zhì)量為、帶電量為的正離子從點由靜止開始加速，經(jīng)進入磁場區(qū)域．當(dāng)離子打到極板上區(qū)域（含點）或外殼上時將會被吸收．兩虛線之間的區(qū)域無電場和磁場存在，離子可勻速穿過．忽略相對論效應(yīng)和離子所受的重力．求：（1）離子經(jīng)過電場僅加速一次后能打到P點所需的磁感應(yīng)強度大??；[來源:Zxxk．Com]（2）能使離子打到P點的磁感應(yīng)強度的所有可能值；（3）打到P點的能量最大的離子在磁場中運動的時間和在電場中運動的時間?！敬鸢浮浚?）（2），（n=1，2，3，k2-1）（3），[來源:學(xué)科網(wǎng)]【解析】試題分析：（1）離子經(jīng)電場加速，由動能定理：，可得磁場中做勻速圓周運動，剛好打在P點，軌跡為半圓，由幾何關(guān)系可知聯(lián)立解得（2）若磁感應(yīng)強度較大，設(shè)離子經(jīng)過一次加速后若速度較小，圓周運動半徑較小，不能直接打在P點，而做圓周運動到達右端，再勻速直線到下端磁場，將重新回到O點重新加速，直到打在P點。設(shè)共加速了n次，有：且解得：，要求離子第一次加速后不能打在板上，有，且，解得：故加速次數(shù)n為正整數(shù)最大取即，（n=1，2，3，k2-1）（3）加速次數(shù)最多的離子速度最大，取，離子在磁場中做n-1個完整的勻速圓周運動和半個圓周打到P點。由勻速圓周運動電場中一共加速n次，可等效成連續(xù)的勻加速直線運動．由運動學(xué)公式可得：U0OMPQNLLB23．[江蘇物理]15（16分）一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示，電荷量均為+q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場，其初速度幾乎為零．這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿與磁場垂直的方向進入磁感應(yīng)強度為B勻強磁場最后打在底片上．已知放置底片的區(qū)域MN=L，且OM=LU0OMPQNLLB（1）求原本打在MN中點P的離子質(zhì)量m；（2）為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域，求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍；（3）