高考物理備考之百所名校組合卷系列專(zhuān)題6靜電場(chǎng)【試題1】如圖1所示，某區(qū)域電場(chǎng)線(xiàn)左右對(duì)稱(chēng)分布，M、N為對(duì)稱(chēng)線(xiàn)上的兩點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的是()圖1A．M點(diǎn)電勢(shì)一定高于N點(diǎn)電勢(shì)B．M點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于N點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)C．正電荷在M點(diǎn)的電勢(shì)能大于在N點(diǎn)的電勢(shì)能D．將電子從M點(diǎn)移動(dòng)到N點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功【試題出處】2011·模擬【試題2】如圖2所示，兩平行金屬板豎直放置，板上AB兩孔正好水平相對(duì)，板間電壓500V．一個(gè)動(dòng)能為400eV的電子從A孔沿垂直板方向射入電場(chǎng)中．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間電子離開(kāi)電場(chǎng)，則電子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能大小為()圖2A．900eV B．500eVC．400eV D．100eV【解析】由于電子動(dòng)能Ek＝400eV<500eV，電子在電場(chǎng)中先做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)后反向做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．最終從A孔射出．電場(chǎng)力做功為零，電子動(dòng)能大小不變．故C正確．【答案】C【試題出處】2011·模擬【試題3】如圖3所示為研究決定平行板電容器電容大小因素的實(shí)驗(yàn)裝置．兩塊相互靠近的等大正對(duì)的平行金屬板M、N組成電容器，板N固定在絕緣座上并與靜電計(jì)中心桿相接，板M和靜電計(jì)的金屬殼都接地，板M上裝有絕緣手柄，可以執(zhí)手柄控制板M的位置．在兩板相距一定距離時(shí)，給電容器充電，靜電計(jì)指針張開(kāi)一定角度．在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，保持電容器所帶電荷量不變，對(duì)此實(shí)驗(yàn)過(guò)程的描述正確的是()圖3A．只將板M從圖示位置稍向左平移，靜電計(jì)指針張角變大B．只將板M從圖示位置沿垂直紙面向外的方向稍微平移，靜電計(jì)指針張角變大C．只將板M從圖示位置稍向上平移，靜電計(jì)指針張角減小D．只在M、N之間插入云母板，靜電計(jì)指針張角變大【解析】根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)和U＝eq\f(Q,C)，A項(xiàng)是d增大，則電容C減小，U增大，所以靜電計(jì)指針張角變大，故A正確；B、C項(xiàng)都是S減小，則電容C減小，U增大，靜電計(jì)指針張角變大，故B正確，C錯(cuò)；D項(xiàng)是εr增大，則電容C增大，U減小，靜電計(jì)的指針張角變小，故D錯(cuò)．【答案】AB【試題出處】2011·模擬【試題4】如圖4所示，在x軸上關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)固定放置等量異種點(diǎn)電荷＋Q和－Q，x軸上的P點(diǎn)位于－Q的右側(cè)．下列判斷正確的是()圖4A．在x軸上還有一點(diǎn)與P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同B．在x軸上還有兩點(diǎn)與P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同C．若將一試探電荷＋q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢(shì)能增大D．若將一試探電荷＋q從P點(diǎn)移至O點(diǎn)，電勢(shì)能減小【解析】在＋Q，－Q連線(xiàn)上及延長(zhǎng)線(xiàn)上三個(gè)區(qū)間內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)方向如圖5所示，由對(duì)稱(chēng)關(guān)系可知，在Q左側(cè)與P(－Q)間等距的P′點(diǎn)應(yīng)與P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相同，故選項(xiàng)A正確．在(－Q)、Q之間各處場(chǎng)強(qiáng)均大于(－Q)、P之間各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，故試探電荷＋q從P移至O點(diǎn)過(guò)程中，P→(－Q)做正功W1，由－Q→0電場(chǎng)力做負(fù)功W2，由上面分析知，|W1|>W1.故電勢(shì)能增大．C正確．圖5【答案】AC【試題出處】2011·模擬【試題5】如圖6所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地；P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線(xiàn)懸掛一帶電小球；P板與b板用導(dǎo)線(xiàn)相連，Q板接地．開(kāi)始時(shí)懸線(xiàn)靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線(xiàn)偏轉(zhuǎn)了角度α，在以下方法中，能使懸線(xiàn)的偏角α變大的是()圖6A．縮小a、b間的距離B．加大a、b間的距離C．取出a、b兩極板間的電介質(zhì)D．換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)【解析】a板與Q板電勢(shì)恒定為零，b板和P板電勢(shì)總相同，故兩個(gè)電容器的電壓相等，且兩板電荷量q視為不變．要使懸線(xiàn)的偏角增大，則應(yīng)使電壓U增大，即減小電容器的電容C.對(duì)電容器C，由公式C＝eq\f(q,U)＝eq\f(εrS,4πkd)，可以通過(guò)增大板間距d、減小介電常數(shù)εr、減小極板的正對(duì)面積S來(lái)減小電容C.【答案】BC【試題出處】2011·模擬【試題6】帶電粒子M只在電場(chǎng)力作用下由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，在此過(guò)程中克服電場(chǎng)力做【解析】由于小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速率不變化，由動(dòng)能定理，外力做功為零，繩子拉力不做功，電場(chǎng)力和重力做的總功為零，所以電場(chǎng)力和重力的合力為零，電場(chǎng)力跟重力平衡，B正確．由于電場(chǎng)力的方向與重力方向相反，電場(chǎng)方向又向上，所以小球帶正電，A不正確．小球在從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，由功能關(guān)系得，電勢(shì)能增加，C不正確．在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，除重力做功外，還有電場(chǎng)力做功，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不守恒，D不正確．【答案】B【試題出處】2011·模擬【試題9】如圖10所示，一電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對(duì)稱(chēng)，O、M、N是y軸上的三個(gè)點(diǎn)，且OM＝MN.P點(diǎn)在y軸右側(cè)，MP⊥ON.則()圖10A．M點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)的電勢(shì)高B．將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn)，電場(chǎng)力做正功C．M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于O、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差D．在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電粒子，該粒子將沿y軸做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)【解析】作出過(guò)點(diǎn)M的等勢(shì)線(xiàn)，因電場(chǎng)線(xiàn)與等勢(shì)線(xiàn)是正交的，且沿電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)是降低的，故A正確．將負(fù)電荷從O點(diǎn)移到P點(diǎn)時(shí)，因所處位置電勢(shì)降低，其電勢(shì)能增大，故應(yīng)是克服電場(chǎng)力做功，B錯(cuò)誤．由eq\x\to(E)＝U/d及電場(chǎng)線(xiàn)疏密程度知O、M兩點(diǎn)間電勢(shì)差應(yīng)大于M、N兩點(diǎn)間電勢(shì)差，C錯(cuò)誤．沿y軸上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同，故從O點(diǎn)由靜止釋放的帶正電粒子運(yùn)動(dòng)中始終受到沿y軸正方向的外力，D正確．【答案】AD【試題出處】2011·模擬【試題10】如圖11所示為一有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向?yàn)樗椒较?虛線(xiàn)為電場(chǎng)線(xiàn))，一帶負(fù)電粒子以某一角度θ從電場(chǎng)a點(diǎn)斜向上方射入，沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，則可知()圖11A．電場(chǎng)中a點(diǎn)的電勢(shì)低于b點(diǎn)的電勢(shì)B．粒子在a點(diǎn)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和與在b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與電勢(shì)能之和相等C．粒子在a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能小于在b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能，在a點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能D．粒子在a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于在b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能，在a點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能小于在b點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能【解析】因帶電粒子從a點(diǎn)沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，受力情況如右圖12所示，場(chǎng)強(qiáng)方向一定水平向右，故a點(diǎn)的電勢(shì)一定高于b點(diǎn)的電勢(shì)，A選項(xiàng)不對(duì)．圖12粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，共涉及到三種能量：動(dòng)能、電勢(shì)能、重力勢(shì)能．三種能量之和保持不變，即帶電粒子在a點(diǎn)三種能量之和等于在b點(diǎn)的三種能量之和，因?yàn)榱Ｗ釉赼點(diǎn)的重力勢(shì)能小于在b點(diǎn)的重力勢(shì)能，故B選項(xiàng)不對(duì)．又因?yàn)閹щ娏Ｗ訌腶點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，合外力做負(fù)功，故動(dòng)能減小，即Eka>Ekb.從a到b，電場(chǎng)力做負(fù)功，故電勢(shì)能增加，即E電a<E電b.所以C錯(cuò)，D對(duì)．【答案】D【試題出處】2011·模擬【試題11】如圖13所示，平行板電容器的兩個(gè)極板為A、B，B板接地，A板帶有電荷量＋Q，板間電場(chǎng)有一固定點(diǎn)P，若將B板固定，A板下移一些，或者將A板固定，B板上移一些，在這兩種情況下，以下說(shuō)法正確的是()圖13A．A板下移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，P點(diǎn)電勢(shì)不變B．A板下移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，P點(diǎn)電勢(shì)升高C．B板上移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，P點(diǎn)電勢(shì)降低D．B板上移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，P點(diǎn)電勢(shì)降低【解析】電容器與電源是斷開(kāi)的，電容器無(wú)法充、放電，電容器的帶電荷量是保持不變的．當(dāng)A板下移時(shí)d減小，電容C增大，由U＝eq\f(Q,C)可知U減小，由E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,C·d)＝eq\f(4πkQ,εrS)可知E不變化．P點(diǎn)的電勢(shì)φP＝UPB＝E·eq\x\to(PB)，所以φP不變，選項(xiàng)A正確．當(dāng)B板上移時(shí)，eq\x\to(PB)減小，P點(diǎn)的電勢(shì)φP降低，選項(xiàng)C正確．【答案】AC【試題出處】2011·模擬【試題12】如圖14所示，光滑絕緣直角斜面ABC固定在水平面上，并處在方向與AB面平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶正電的物體在電場(chǎng)力的作用下從斜面的底端運(yùn)動(dòng)到頂端，它的動(dòng)能增加了ΔEk，重力勢(shì)能增加了ΔEp.則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()圖14A．電場(chǎng)力所做的功等于ΔEkB．物體克服重力做的功等于ΔEpC．合外力對(duì)物體做的功等于ΔEkD．電場(chǎng)力所做的功等于ΔEk＋ΔEp【解析】物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中有兩個(gè)力做功，電場(chǎng)力做正功，重力做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理可得：WF＋WG＝ΔEk由重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系可得WG＝－ΔEp，由上述兩式易得出A錯(cuò)誤，B、C、D正確．【答案】A【試題出處】2011·模擬【試題13】如圖25所示，質(zhì)量分別為m1和m2的兩小球，分別帶電荷量q1和q2，用同等長(zhǎng)度的絕緣線(xiàn)懸于同一點(diǎn)，由于靜電斥力使兩懸線(xiàn)與豎直方向張開(kāi)相同的角度則()圖25A．q1必等于q2B．m1必等于m2C．q1/m1必等于q2/m2D．q1＝q2和m1＝m2必須同時(shí)滿(mǎn)足【解析】依據(jù)題意對(duì)兩個(gè)帶電小球受力分析如圖26，據(jù)平衡條件得：圖26F＝m1gtanθF＝m2gtanθ所以有m1＝m2.故B正確【答案】B【試題出處】2011·模擬【試題14】如圖20所示，虛線(xiàn)表示等勢(shì)面，相鄰兩等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等，有一帶正電的小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，實(shí)線(xiàn)表示該小球的運(yùn)動(dòng)軌跡．小球在a點(diǎn)的動(dòng)能等于20eV，運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于2eV.若取c點(diǎn)為零勢(shì)點(diǎn)，則當(dāng)這個(gè)帶電小球的電勢(shì)能等于－6eV時(shí)(不計(jì)重力和空氣阻力)，它的動(dòng)能等于()圖20A．16eV B．14eVC．6eV D．4eV【解析】從a到b由動(dòng)能定理可知，電場(chǎng)力做功Wab＝－18eV，則從a到b電勢(shì)能增加量ΔEab＝18eV，由等勢(shì)面特點(diǎn)及c點(diǎn)為零勢(shì)點(diǎn)可知：a點(diǎn)電勢(shì)能Ea＝－12eV，又由動(dòng)能和電勢(shì)能之和不變可判斷B正確．【答案】B【試題出處】2011·模擬【試題15】一質(zhì)量為m的帶電小球，在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中以水平速度拋出，小球的加速度大小為eq\f(2,3)g，阻力不計(jì)，關(guān)于小球在下落h的過(guò)程中能量的變化，以下說(shuō)法中正確的是()A．動(dòng)能增加了eq\f(1,3)mghB．電勢(shì)能增加了eq\f(1,3)mghC．機(jī)械能減少了eq\f(1,3)mghD．重力勢(shì)能減少了eq\f(2,3)mgh【解析】由加速度可求出電場(chǎng)力大小為eq\f(1,3)mg，方向豎直向上．小球在下落h的過(guò)程中：電場(chǎng)力做功W電＝－eq\f(1,3)mgh，電勢(shì)能增加eq\f(1,3)mgh；機(jī)械能減少了eq\f(1,3)mgh；合力做功W合＝eq\f(2,3)mgh，動(dòng)能增加了eq\f(2,3)mgh；重力勢(shì)能減少了mgh.故BC正確．【答案】BC【試題出處】2011·模擬【試題16】如圖15所示的示波管，當(dāng)兩偏轉(zhuǎn)電極XX′、YY′電壓為零時(shí)，電子槍發(fā)射的電子經(jīng)加速電壓加速后會(huì)打在熒光屏上的正中間(圖示坐標(biāo)的O點(diǎn)，其中x軸與XX′電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向重合，x軸正方向垂直于紙面指向紙內(nèi)，y軸與YY′電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向重合)．若要電子打在圖示坐標(biāo)的第Ⅲ象限，則()圖15A．X、Y極接電源的正極，X′、Y′接電源的負(fù)極B．X、Y′極接電源的正極，X′、Y接電源的負(fù)極C．X′、Y極接電源的正極，X、Y′接電源的負(fù)極D．X′、Y′極接電源的正極，X、Y接電源的負(fù)極【解析】若要電子打在圖示坐標(biāo)的第Ⅲ象限，電子在x軸上向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)使X′接正極，X接負(fù)極；電子在y軸上也向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)使Y′接正極，Y接負(fù)極，所以選項(xiàng)D正確．【答案】D【試題出處】2011·模擬【試題17】如圖15所示，兩平行金屬板水平放置，間距為d，板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電小球，以豎直向下的初速度從上板的小孔射入，當(dāng)它從下板的小孔穿出時(shí)所用的時(shí)間為t.若小球以同樣大小的初速度從下板的小孔豎直向上射入，則從上板小孔穿出時(shí)所用的時(shí)間為t/2.不計(jì)空氣阻力．(1)指出兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度的方向．(2)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。?3)求小球穿出下板小孔時(shí)速度v1與穿出上板小孔時(shí)速度v2之比v1∶v2.圖15【解析】(1)場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下．(2)根據(jù)題意，小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度a應(yīng)豎直向上．Eq－mg＝ma①?gòu)纳贤拢篸＝v0t－eq\f(1,2)at2②從下往上：d＝v0eq\f(t,2)＋eq\f(1,2)a(eq\f(t,2))2③由①②③式解得電場(chǎng)強(qiáng)度：E＝eq\f(4md,3qt2)＋eq\f(mg,q).(3)由②③兩式解得：a＝eq\f(4d,3t2)，v0＝eq\f(5d,3t)則：v1＝v0－at＝eq\f(d,3t)，v2＝v0＋aeq\f(t,2)＝eq\f(7d,3t)所以：eq\f(v1,v2)＝eq\f(1,7).【答案】(1)場(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下(2)eq\f(4md,3qt2)＋eq\f(mg,q)(3)eq\f(1,7)【試題出處】2011·模擬【試題18】如圖16所示，在y＝0和y＝2m之間有沿著x軸方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，MN為電場(chǎng)區(qū)域的上邊界，在x軸方向范圍足夠大．電場(chǎng)強(qiáng)度的變化如圖16所示，取x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)正方向．現(xiàn)有一個(gè)帶負(fù)電的粒子，粒子的比荷為eq\f(q,m)＝1.0×10－2C/kg，在t＝0時(shí)刻以速度v0＝5×102m/s從O點(diǎn)沿y軸正方向進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，不計(jì)粒子重力．求：圖16(1)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間；(2)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)；(3)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域后沿x方向的速度大?。窘馕觥?1)因粒子初速度方向垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，所以粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間t＝eq\f(y,v0)＝4×10－3s.(2)粒子在x方向先加速后減速，加速時(shí)的加速度a1＝eq\f(E1q,m)＝4m/s2，減速時(shí)的加速度a2＝eq\f(E2q,m)＝2m/s2，x方向上的位移為x＝eq\f(1,2)a1(eq\f(T,2))2＋a1(eq\f(T,2))2－eq\f(1,2)a2(eq\f(T,2))2＝2×10－5m，因此粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)為(－2×10－5m,2m)．(3)粒子在x方向的速度vx＝a1eq\f(T,2)－a2eq\f(T,2)＝4×10－3m/s.【答案】(1)4×10－3s(2)(－2×10－5m,2m)(3)4×10－3m/s【試題出處】2011·模擬【試題19】如圖17所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)．電荷量為q、動(dòng)能為Ek的帶電粒子從a點(diǎn)沿ab方向進(jìn)入電場(chǎng)，不計(jì)重力．(1)若粒子從c點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)，求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能；(2)若粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)動(dòng)能為Ek′，則電場(chǎng)強(qiáng)度為多大？圖17【解析】(1)粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，則在初速度方向上：L＝v0t①在電場(chǎng)方向上：L＝eq\f(1,2)at2②其中qE＝ma③Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)④由動(dòng)能定理得qEL＝Ekc－Ek⑤由①②③④⑤可解得Ekc＝5