专题7 电场

2015高考真题专题7 电场1.（15江苏卷）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：C是电磁感应现象，其余是静电现象.2.（15江苏卷）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：小球受重力和电场力，合力方向左下，初速度与合力不在同一直线，所以小球做曲线运动.初阶段，合力与速度夹角为钝角，速率减小，后来，合力与速度夹角为锐角，速率增大，所以速率先减小后增大.3，（15江苏卷）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：逐项判断A.根据电场线的疏密判断，a 点电场强度比b 大，A 正确；B.根据沿电场线电势降低，a 点的电势比b 低，B 错误；C.根据电场的叠加原理，c 、d 点的电场都是正电荷与两个相同的负电荷形成的电场的叠加，c 点两个相同的负电荷形成的电场互相抵消、d 点两个相同的负电荷形成的电场方向与正电荷形成的电场方向相反，而c 、d 点与正电荷距离相等，所以c 点电场强度比d 大，C 正确；D.根据Ed U =的原理，c 、d 点与正电荷距离相等，但正电荷到c 间电场强度比到d 间电场强度大，所以电势降落大，所以c 点的电势比d 低，D 正确.4.（15江苏卷）（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0U 的加速电场，其初速度几乎为零，这些离子经过加速后通过狭缝O 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场，最后打在底片上，已知放置底片区域已知放置底片的区域MN =L ，且OM =L .某次测量发现MN 中左侧23区域MQ 损坏，检测不到离子，但右侧13区域QN 仍能正常检测到离子. 在适当调节加速电压后，原本打在MQ 的离子即可在QN 检测到.（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）为了在QN 区域将原本打在MQ 区域的所有离子检测完整，求需要调节U 的最少次数.（取20. 301lg =；lg30. 477,lg50. 699==)解析：（1）离子在电场中加速2021mv qU = 在磁场中做匀速圆周运动r v m qvB 2=，解得qmU B r 021= ① 代入L r 430=，解得022329U L qB m = ② （2）由（1）得，=U 220916L r U ，离子打在Q 点L r 65=，解得811000U U =;离子打在N 点L r =，解得9160U U =，则电压的范围9168110000U U U ≤≤ （3）由（1）可知，r ∝U第一次调节电压到1U ，使原本打到Q 点的离子打到N 点，0165U U L L =，此时，设原本半径为1r 的打在1Q 的离子打在Q 上，则01165U U r L =，解得L L r 3625)65(21== 第二次调节电压到2U ，使原本打到1Q 点的离子打到N 点，022)65(U U L L=，此时，设原本半径为2r 的打在2Q 的离子打在Q 上，则02265U U r L =，解得L L r 216125)65(32== 同理，第n 次调节电压，有L r n n 1)65(+=,检测完整，有L r n 21≤，解得8.21)56lg(2lg ≈-≥n ，最少次数为3次.第三次调节电压到3U ，使原本打到2Q 点的离子打到N 点，033)65(U U L L=，此时，设原本半径为3r 的打在3Q 的离子打在Q 上，则03365U U r L =，解得L L L r 211296625)65(43<==,调节电压的次数最少为3次.5.（15海南卷）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；6.（15海南卷）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；7.（15四川卷）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球的库仑斥力F C和槽的弹力N作用，a球在从N到Q的过程中，mg与F C的夹角θ逐渐减小，不妨先假设F C的大小不变，随着θ的减小mg与F C 的合力F 将逐渐增大，况且，由库仑定律和图中几何关系可知，随着θ的减小F C 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 两小球距离逐渐变小，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，根据能的转化与守恒可知，其电势能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在减少，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.8.（15安徽卷）由库仑定律可知，真空中两个静止的点电荷，带电量分别为q 1和q 2，其间距离为r 时，它们之间相互作用力的大小为221r q q kF =，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 ·A 2·m 2B ．kg ·A -2·m 3·s -4C ．kg ·m 2·C -2D ．N ·m 2·A -2答案：B解析：根据单位制，k 的单位为N ·m 2·C -2，而1N= 1kg ·m ·s -2，1C=1 A ·s ，代入得k 的单位为kg ·A -2·m 3·s -4，故答案为B ．9.（15 安徽卷）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02σε，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 ．S εQ 0和S εQ 02B ．02Q S ε和SεQ 02 C ．02Q S ε和202Q S ε D ．S εQ 0和202Q S ε 答案：D 解析：由题意，单块极板产生的电场强度为002QE S ε=，根据电场的叠加原理，极板间的电场强度大小002Q E E Sε==，选项B 、C 错误；由于一块极板在另一块极板处产生的电场+ + ++ - - - - S强度处处相同，借用微元和累加的思想，所以另一块极板所受电场力为2002Q F QE S ε==，故选项A 错误．答案为D ．10.（15海南卷）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l 0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.解析：（1）电场力做功与路径无关，A 、C 间沿电场线方向的距离03y l ∆=，所以电场力做功03W qE y qEl =∆=；（2）由对称性知，轨迹最高点在y 轴上，设为P 点，带电粒子在水平方向做匀速直线运动，又A 、P 、B 、C 的水平间距相等，均为l 0，所以三段轨迹经历时间也相等，设为t 0，由P 到C 竖直方向做初速为零的匀加速直线运动，有:1:3PB BC y y ∆∆=，0PB y l ∆=，由P 到B ，有20012qE l t m=，解得0t =所以粒子从A 到C 过程所经历的时间03AC t t ==； （3）由P 到C ，水平速度0022x v t l=，所以00x l v t ==，竖直方向00242y v t l =，所以0044y x l v v t==，即粒子经过C点时的速率C x v === 11.（15广东卷）（多选题）如图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l 0C．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解析：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 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；两小球带异种电荷，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右，与电场方向相同，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的电场力方向成钝角，所以匀强电场对M做负功，故选项D正确.。