十年高考(2010-2019年)之物理真题精选分类汇编专题10 静电场2(解析版)

静电场2题型一、带电粒子在电场中的运动以及相应的功能关系 (1)题型二、带电粒子在复合场中的运动的综合类问题 (5)题型三、带点粒子在电场中运动的综合类问题 (8)题型一、带电粒子在电场中的运动以及相应的功能关系1.（2019江苏）一匀强电场的方向竖直向上，t=0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P，不计粒子重力，则P-t关系图象是（）【答案】A【解析】由于带电粒子在电场中类平抛运动，在电场力方向上做匀加速直线运动，加速度为qEm，经过时间t，电场力方向速度为qEtm，功率为qEP Fv qE tm==⨯，所以P与t成正比，故A正确。

2.（2017·江苏卷）在x轴上有两个点电荷q1、q2，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示．下列说法正确有（）A.q1和q2带有异种电荷B.x1处的电场强度为零C.负电荷从x1移到x2，电势能减小D.负电荷从x1移到x2，受到的电场力增大 【答案】AC【解析】：图像的斜率代表场强的大小，x1处的电势为0，可见只能带异种电荷，故A 正确，从图像可知从x1到x2电势增加，可见场强的方向沿x 轴负方向，所以电场力对负电荷做正功，电势能减小；从x1到x2斜率逐渐减小，场强减小，电场力减小；3.（2011全国卷1）．通常一次闪电过程历时约0.2～O.3s ，它由若干个相继发生的闪击构成。

每个闪击持续时间仅40～80μs ，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。

在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×910v ，云地间距离约为l km ；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C ，闪击持续时间约为60μs 。

假定闪电前云地间的电场是均匀的。

根据以上数据，下列判断正确的是（ ）A.闪电电流的瞬时值可达到1×510A B ．整个闪电过程的平均功率约为l×1410W C ．闪电前云地间的电场强度约为l×106V/m D.整个闪电过程向外释放的能量约为6×610J 【答案】：C【解析】选AC.由I ＝q t ＝66×10－5A ＝1×105A 知，A 对．由E ＝U d ＝1.0×1091×103 V/m ＝1×106 V/m 知，C 对；由W ＝qU ＝6×1.0×109 J ＝6×109J知，D 错；P 1＝W t ＝6×1090.2W ＝3×1010W ，B 错．4.（2014·全国卷）地球表面附近某区域存在大小为150 N/C 、方向竖直向下的电场．一质量为1.00×10－4 kg 、带电荷量为－1.00×10－7 C 的小球从静止释放，在电场区域内下落10.0 m ．对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度大小取9.80 m/s2，忽略空气阻力) （ ） A ．－1.50×10－4 J 和9.95×10－3 J B ．1.50×10－4 J 和9.95×10－3 J C ．－1.50×10－4 J 和9.65×10－3 J D ．1.50×10－4 J 和9.65×10－3 J 【答案】D【解析】： 本题考查功与能．设小球下落的高度为h ，则电场力做的功W1＝－qEh ＝－1.5×10－4 J ，电场力做负功，电势能增加，所以电势能增加1.5×10－4 J ；重力做的功W2＝mgh ＝9.8×10－3 J ，合力做的功W ＝ W1＋ W2＝9.65×10－3 J ，根据动能定理可知ΔEk ＝W ＝9.65×10－3 J ，因此D 项正确．5.(2013全国1)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d ，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小孔正上方d2处的P 点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处(未与极板接触)返回．若将下极板向上平移d3，则从P 点开始下落的相同粒子将( )A ．打到下极板上B ．在下极板处返回C ．在距上极板d 2处返回D ．在距上极板25d 处返回【答案】D【解析】选D.本题应从动能定理的角度解决问题．带电粒子在重力作用下下落，此过程中重力做正功，当带电粒子进入平行板电容器时，电场力对带电粒子做负功，若带电粒子在下极板处返回，由动能定理得mg (d2＋d )－qU ＝0；若电容器下极板上移d 3，设带电粒子在距上极板d ′处返回，则重力做功W G ＝mg (d2＋d ′)，电场力做功W 电＝－qU ′＝－qd ′d －d 3U ＝－q 3d ′2d U ，由动能定理得W G ＋W 电＝0，联立各式解得d ′＝25d ，选项D 正确．6.(2013天津)两个带等量正电的点电荷，固定在图中P 、Q 两点，MN 为PQ 连线的中垂线，交PQ 于O 点，A 为MN 上的一点．一带负电的试探电荷q ，从A 由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则( )A ．q 由A 向O 的运动是匀加速直线运动B ．q 由A 向O 运动的过程电势能逐渐减小C ．q 运动到O 点时的动能最大D ．q 运动到O 点时的电势能为零 【答案】BC.【解析】：等量同种电荷的电场线如图所示，负试探电荷q 在A 点由静止释放，在电场力的作用下从A 向O7.（2010四川卷）如图所示，圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面，相邻两等势面间的电势差相等。

光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固定不动，杆上套有一带正电的小滑块(可视为质点)，滑块通过绝缘轻弹簧与固定点O 相连，并以某一初速度从M 点运动到N 点，OM ＜ON 。

若滑块在M 、N 时弹簧的弹力大小相等，弹簧始终在弹性限度内，则 （ ）A 、滑块从M 到N 的过程中，速度可能一直增大B 、滑块从位置1到2的过程中，电场力做的功比从位置3到4的小C 、在M 、N 之间的范围内，可能存在滑块速度相同的两个位置D 、在M 、N 之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的三个位置 【答案】：AC【解析】：在N 点如果电场力不小于弹簧弹力的分力，则滑块一直加速，A 正确。

在N 点如果电场力小于弹簧弹力的分力，则滑块先加速后减速，就可能有两个位置的速度相同，C 正确。

1、2与3、4间的电势差相等，电场力做功相等，B 错误。

由于M 点和N 点弹簧的长度不同但弹力相等，说明N 点时弹簧是压缩的，在弹簧与水平杆垂直和弹簧恢复原长的两个位置滑块的加速度只由电场力决定，D 错误。

第二种情况是此时间差不是周期的整数倍则2)344()034(TnT +=-+-，当n=0时8=T s ，且由于2t ∆是1t ∆的二倍说明振幅是该位移的二倍为0.2m 。

8.（2019江苏）如图所示，ABC 为等边三角形，电荷量为+q 的点电荷固定在A 点．先将一电荷量也为+q 的点电荷Q1从无穷远处（电势为0）移到C 点，此过程中，电场力做功为-W ．再将Q1从C 点沿CB 移到B 点并固定．最后将一电荷量为-2q 的点电荷Q2从无穷远处移到C 点．下列说法正确的有（ ）A ：Q1移入之前，C 点的电势为WqB ：Q1从C 点移到B 点的过程中，所受电场力做的功为0 C ：Q2从无穷远处移到C 点的过程中，所受电场力做的功为2WD ：Q2在移到C 点后的电势能为-4W 【答案】ABD【解析】：由题意可知，C点的电势为pCE Wq qϕ==，故A正确；由于B、C两点到A点(q+)的距离相等，所以B、C两点的电势相等，所以1Q从C点移到B点的过程中，电场力做功为0，故B正确；由于B、C两点的电势相等，所以当在B点固定1Q后，C点的电势为2Wq,所以2Q从无穷远移到C点过程中，电场力做功为：2204WW qU q Wq⎛⎫==-⨯-=⎪⎝⎭故C错误；由于C点的电势为2Wq，所以电势能为p4E W=-，故D正确。

题型二、带电粒子在复合场中的运动的综合类问题9.（2019天津）如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度v从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程（）A．动能增加212mv B．机械能增加22mvC．重力势能增加232mv D．电势能增加22mv【答案】：C【解析】：小球的动能增加量为2222321)2(21mvmvvmEEKMKN=-=-；故A 错误；除重力外其它力对小球做功的大小为小球机械能的增加量，在本题中电场力对小球做功的大小为小球机械能的增加量，在水平方向上研究小球可知电场力对其做正功，电势能减小，可求得电场力对小球做功大小为小球水平方向动能的增量2221）（vm；即小球的机械能增加了22mv；电势能减小了22mv；故B对，D 错；从M点到N 点对小球应用动能定理得：2221)2(21mvvmWWGD-=-；又22mvWD=；可求得221mvWG=故C 错；10.（2016江苏）如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态．现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴（）A. 仍然保持静止B. 竖直向下运动C. 向左下方运动D. 向右下方运动 【答案】D【解析】两极板平行时带电粒子处于平衡状态，则重力等于电场力，当下极板旋转时，板间距离增大场强减小，电场力小于重力；由于电场线垂直于金属板表面，所以电荷处的电场线如图所示，所以重力与电场力的合力偏向右下方，故粒子向右下方运动，选项D 正确.11.(2013广东)喷墨打印机的简化模型如图所示．重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v 垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中( )A ．向负极板偏转B ．电势能逐渐增大C ．运动轨迹是抛物线D ．运动轨迹与带电量无关 【答案】：C【解析】选C.带电微滴垂直进入电场后，在电场中做类平抛运动，根据平抛运动的分解——水平方向做匀速直线运动和竖直方向做匀加速直线运动．带负电的微滴进入电场后受到向上的静电力，故带电微滴向正极板偏转，选项A 错误；带电微滴垂直进入电场受竖直方向的静电力作用，静电力做正功，故墨汁微滴的电势能减小，选项B 错误；根据x ＝v 0t ，y ＝12at 2及a ＝qE m ，得带电微滴的轨迹方程为y ＝qEx 22mv 20，即运动轨迹是抛物线，与带电量有关，选项C 正确，D 错误．12.（2016全国1） 如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P 的竖直线对称。