2015年高考物理试题分类解析（07）静电场（Word版）.doc

20152015 年高考物理试题分类汇编：静电场年高考物理试题分类汇编：静电场(2015 新课标 I-15). 如图所示，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 M、N、P、Q，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，M>Q B. 直线 c 位于某一等势面内，M>N C. 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 【答案答案】B 【考点考点】电场强度；电场线；电势能、电势；电势差；匀强电场中电势差与电场强度的关系。 【解析解析】在匀强电场中，因为电子带负电，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，电场力对电子做负功，由 W= qU,q=-e, 则得 M-N=M-P>0,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，选项 A 错 B 对。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，M=Q>P、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 由 P 点运动到 Q 点，电场力做正功，电势能减少，选项 D 错。【2015 新课标新课标 II-14】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，再由 a 点从静止释放一°45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】试题分析：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。考点：电容器；电场力；力的平衡【2015 新课标 II-24】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】qmvUAB2 0考点：动能定理；带电粒子在电场中运动（2015 浙江浙江-14）下列说法正确的是A 电流通过导体的热功率与电流大小成正比B 力对物体所做的功与力的作用时间成正比C 电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比D 弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比【答案】C考点：电功率，功，电容，胡克定律（2015 浙江浙江-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】试题分析：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；考点：考查了库仑力，静电感应（2015 浙江浙江-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63.0 10QC的正电荷。两线夹角为 120°，两线上的拉力大小分别为1F和2F。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210/gm s；静电力常量9229.0 10/kN mC，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121.9FFNC 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121.225,1.0FN FND 将 B 移到无穷远处，两线上的拉力大小120.866FFN【答案】BC考点：库仑定律，共点力平衡条件（2015 四川四川-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考点：孤立点电荷等势面特征、库仑定律、平行四边形定则、功能关系、能量守恒定律的应用。（2015 四川四川-10） （18 分）如图所示，粗糙、绝缘的直轨道 OB 固定在水平桌面上，B 端与桌面边缘对齐，A 是轨道上一点，过 A 点并垂直于轨道的竖直面右侧有大小 E1.5×106N/C，方向水平向右的匀强电场。带负电的小物体 P 电荷量是 2.0×106C，质量 m0.25kg，与轨道间动摩擦因数 0.4，P 从 O 点由静止开始向右运动，经过 0.55s 到达 A 点，到达 B 点时速度是 5m/s，到达空间 D 点时速度与竖直方向的夹角为 ，且 tan1.2。P 在整个运动过程中始终受到水平向右的某外力 F 作用，F 大小与 P 的速率 v 的关系如表所示。P 视为质点，电荷量保持不变，忽略空气阻力，取 g10 m/s2，求：（1）小物体 P 从开始运动至速率为 2m/s 所用的时间；（2）小物体 P 从 A 运动至 D 的过程，电场力做的功。【答案】 （1）t10. 5s；（2）W9.25J。【解析】试题分析：（1）物体 P 在水平桌面上运动时，竖直方向上只受重力 mg 和支持力 N 作用，因此其滑动摩擦力大小为：fmg1N根据表格数据可知，物体 P 在速率 v02m/s 时，所受水平外力 F12Nf，因此，在进入电场区域之前，物体 P 做匀加速直线运动，设加速度为 a1，不妨设经时间 t1速度为 v12m/s，还未进入电场区域。根据匀变速直线运动规律有：v1a1t1 根据牛顿第二定律有：F1fma1 由式联立解得：t1fFmv 110.5s0.55s，所以假设成立即小物体 P 从开始运动至速率为 2m/s 所用的时间为 t10.5s（2）当物体 P 在速率 v25m/s 时，所受水平外力 F26N，设先以加速度 a2再加速 t20.05s 至 A 点，速度为 v2，根据牛顿第二定律有：F2fma2 根据匀变速直线运动规律有：v2v1a2t2 由式联立解得：v23m/s 物体 P 从 A 点运动至 B 点的过程中，由题意可知，所受水平外力仍然为 F26N 不变，设位移为 x1，加速度为 a3，根据牛顿第二定律有：F2fqEma3 根据匀变速直线运动规律有：2a3x12 Bv2 2v 由式联立解得：x11m 根据表格数据可知，当物体 P 到达 B 点时，水平外力为 F3qE3N，因此，离开桌面在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做自由落体运动，设运动至 D 点时，其水平向右运动位移为 x2，时间为 t3，则在水平方向上有：x2vBt3 根据几何关系有：cot23 vgt由式联立解得：x21225m 所以电场力做的功为：WqE（x1x2） 由式联立解得：W9.25J考点：物体的受力分析、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律、平抛运动规律、功的定义式的应用。【2015 山东山东-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.243 akQ，沿 y 轴正向 B.243 akQ，沿 y 轴负向C.245 akQ，沿 y 轴正向 D.245 akQ，沿 y 轴负向OyxH(0， a)G(0乙a)NM【答案】B考点：场强的叠加.【2015 山东山东-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，30T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T0时间内运动的描述，正确的是乙 乙T32T3TtO2E0E0E乙 乙v0dA.末速度大小为02v B.末速度沿水平方向C.重力势能减少了mgd21D.克服电场力做功为mgd【答案】BC考点：带电粒子在复合场中的运动.【2015 广东广东-21】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，M、N 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【考点】共点力的平衡；静电场；电场线；电势能；功【解析】本题考查了静电场知识，由于电场中 M、N 都保持静止，以 M、N 整体为研究对象，根据平衡条件和电场强度方向的规定，可判断出 M、N 一定带等量的异种电荷，选项 A 错误；若 M 带正电，N 带负电，则 M、N 不能保持静止，要相互靠近，不符题意，故只能 M 带负电，N 带正电，选项 B 正确；静止时，M、N 所受的合力均为 0 ，选项 C 错误；根据电势能 EP = q，由于 M 带负电，沿电场线方向电势降低，在移动 M 过程中电势能增加，电场力对 M 做负功（或者由功 W = Eqscos, 为电场力和位移的方向夹角为钝角，W < 0 ，做负功） 。【2015 北京北京-24】.（20 分）分）真空中放置的平行金属板可以作为光电转换装置，如图所示，光照前两板都不 带电。以光照射 A 板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的电子都垂直于 A 板向 B 板运动，忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变 ，a 和 b 为接线柱。 已知单位时间内从 A 板逸 出的电子数为 N，电子逸出时的最大动能为 ，元电荷为 e。( 1 ) 求 A 板和 B 板之间的最大电势差mU，以及将 a、b 短接时回路中的电流 I短( 2 ) 图示装置可看作直流电源，求其电动势 E 和内阻 r。 ( 3 ) 在 a 和 b 之间连接一个外电阻时，该电阻两端的电压为 U，外电阻上的消耗电功率设为 P；单位时间内到达 B 板的电子，在从 A 板运动到 B 板的过程中损失的动能之和设为 KE。 请推导证明: 。( 注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明 )KEP【答案】(1) ， eEUKm mNeI短(2) eEEKm2Km NeEr (3)见解析 【难度】 【考点】光电效应、闭合电路欧姆定律、电流的微观解释、电场 【解析】 (1) A 板中逸出的电子累积在 B 板上，在 A、B 两板间形(1) A 板中逸出的电子累积在 B 板上，在 A、B 两板间形成由 A 指向 B 的电场。从 A 板后续逸出的电子在向 B 板运动的过程中会受到电场力的作用而 做减速运动。达到稳定状态时，从 A 板逸出的最大动能的电子到 B 板时动能恰好为零。根据动能定理 mKmeUE0从而得到 eEUKm m若将 a、b 短接，则两板间电势差为零，从而两板间无电场，从 A 板逸出的电子均能完整通过整个回路，即短路电流 NeI短(2)当外电路断路时，A、B 两板间电压为该直流电源的电动势。eEUEKm m电源内阻 2Km NeE IEr短(3)证明：设连接外电阻之后，单位时间内到达 B 板的电子个数为则回路中电流 eNI外电阻上消耗的电功率 P=UI 单位时间内到达 B 板的电子，从 A 板运动到 B 板过程中损失的动能之和为UeNEK综合式可得， KEP【2015【2015 安徽安徽- -14】 图示是 粒子（氦原子核）被重金属原子核散射的运动轨迹，M M、N N、P P、Q Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的 粒子在各点处的加速度方向正确的是AM点 BN点 CP点 DQ点【答案】C考点：考查库仑定律和牛顿第二定律。【2015【2015 安徽安徽- -15】 由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电荷量分别为q1和q2。其间距离为r时，它们之间相互作用力的大小为221 rqqkF ，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Akg·A2·m3 Bkg·A-2·m3·s-4 Ckg·m2·C-2 DN·m2·A-2【答案】B【解析】试题分析：由212Frkq q可得单位为42322222222sAmkg ssAmmkg Cmm/skg CmN ，故选 B。考点：考查库仑定律和单位制。【2015【2015 安徽安徽- -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02 ，其中为平面上单位面积所带的电荷量，0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，带电荷量为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A0Q S和20SQ B02Q S和20SQ C02Q S和202SQ D0Q S和202SQ 【答案】D【解析】试题分析：由公式02E ，Q S正负极板都有场强，由场强的叠加可得0QES，电场力02QFQS，故选 D。考点： 考查电场知识。【2015【2015 安徽安徽- -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，带电荷量为+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）03ACWqEl（2）023mltqE（3）017 2CqElvm【解析】试题分析：（1）03ACACWqE yyqEl。考点：本题考查带电粒子在电场中的运动、抛体运动等知识。【2015 江苏江苏-2】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 考异邮中有玳瑁吸衣若只说，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小线圈接近通电线圈过程中，小线圈中产生电流D从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉【答案】C【解析】：小线圈接近通电线圈过程中，消息安全中产生感应电流是电磁感应现象，不是静电现象，所以C 正确。【2015 江苏江苏-7】7一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左，不计空气阻力，则小球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】由题意知，小球受重力、电场力作用，合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角，故小球做曲线运动，所以 A 错误；B 正确；在运动的过程中合外力先做负功后做正功，所以 C 正确；D 错误。【2015 江苏江苏-8】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 时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Aa 点的电场强度比 b 点的大Ba 点的电势比 b 点的高Cc 点的电场强度比 d 点的大Dc 点的电势比 d 点的低【答案】ACD【2015 海南海南-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（q0）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l52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. 3:2 B. 2：1 C. 5:2 D. 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，EqaM，221 52EqltM；对 m 有'Eqam，231 52Eqltm，联立解得3 2M m，A 正确；【2015 海南海南-7】7 如图，两电荷量分别为 Q（Q0）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；【2015 天津-7】7如图所示氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加 速电场 E1 ，之后进入电场线竖直向下的匀强电场 E2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 E2对三种粒子做功一样多B三种粒子打到屏上的速度一样大C三种粒子运动到屏上所用的时间相同D三种粒子一定打到屏上的同一位置 【答案】AD