三年高考（2017-2019）高考物理真題分項匯編 專題09 靜電場（含解析）

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1、專題09 靜電場 1．（2019·新課標全國Ⅰ卷）最近，我國為“長征九號”研制的大推力新型火箭發(fā)動機聯(lián)試成功，這標志著我國重型運載火箭的研發(fā)取得突破性進展。若某次實驗中該發(fā)動機向后噴射的氣體速度約為3 km/s，產(chǎn)生的推力約為4.8×106 N，則它在1 s時間內(nèi)噴射的氣體質(zhì)量約為 A．1.6×102 kg B．1.6×103 kg C．1.6×105 kg D．1.6×106 kg 【答案】B 【解析】設該發(fā)動機在s時間內(nèi)，噴射出的氣體質(zhì)量為，根據(jù)動量定理，，可知，在1s內(nèi)噴射出的氣體質(zhì)量，故本題選B。 2．（2019·新課標全國Ⅱ卷）靜電場中，一帶電粒子僅在電場力的作用

2、下自M點由靜止開始運動，N為粒子運動軌跡上的另外一點，則 A．運動過程中，粒子的速度大小可能先增大后減小 B．在M、N兩點間，粒子的軌跡一定與某條電場線重合 C．粒子在M點的電勢能不低于其在N點的電勢能 D．粒子在N點所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點的切線平行 【答案】AC 【解析】A．若電場中由同種電荷形成即由A點釋放負電荷，則先加速后減速，故A正確； B．若電場線為曲線，粒子軌跡不與電場線重合，故B錯誤。C．由于N點速度大于等于零，故N點動能大于等于M點動能，由能量守恒可知，N點電勢能小于等于M點電勢能，故C正確D．粒子可能做曲線運動，故D錯誤； 3．（2019·新

3、課標全國Ⅲ卷）如圖，電荷量分別為q和–q（q>0）的點電荷固定在正方體的兩個頂點上，a、b是正方體的另外兩個頂點。則 A．a(chǎn)點和b點的電勢相等 B．a(chǎn)點和b點的電場強度大小相等 C．a(chǎn)點和b點的電場強度方向相同 D．將負電荷從a點移到b點，電勢能增加 【答案】BC 【解析】由幾何關(guān)系， 可知b的電勢大于a的電勢，故A錯誤，把負電荷從a移到b，電勢能減少，故D錯誤;由對稱性和電場的疊加原理，可得出a、b的合電場強度大小、方向都相同，故B、C正確。 4．（2019·北京卷）如圖所示，a、b兩點位于以負點電荷–Q（Q>0）為球心的球面上，c點在球面外，則 A．a(chǎn)點場強的

4、大小比b點大 B．b點場強的大小比c點小 C．a(chǎn)點電勢比b點高 D．b點電勢比c點低 【答案】D 【解析】由點電荷場強公式確定各點的場強大小，由點電荷的等勢線是以點電荷為球心的球面和沿電場線方向電勢逐漸降低確定各點的電勢的高低。由點電荷的場強公式可知，a、b兩點到場源電荷的距離相等，所以a、b兩點的電場強度大小相等，故A錯誤；由于c點到場源電荷的距離比b點的大，所以b點的場強大小比c點的大，故B錯誤；由于點電荷的等勢線是以點電荷為球心的球面，所以a點與b點電勢相等，負電荷的電場線是從無窮遠處指向負點電荷，根據(jù)沿電場線方向電勢逐漸降低，所以b點電勢比c點低，故D正確。 5．（2019

5、·天津卷）如圖所示，在水平向右的勻強電場中，質(zhì)量為的帶電小球，以初速度v從點豎直向上運動，通過點時，速度大小為2v，方向與電場方向相反，則小球從運動到的過程 A．動能增加 B．機械能增加 C．重力勢能增加 D．電勢能增加 【答案】B 【解析】由動能的表達式可知帶電小球在M點的動能為，在N點的動能為，所以動能的增量為，故A錯誤；帶電小球在電場中做類平拋運動，豎直方向受重力做勻減速運動，水平方向受電場力做勻加速運動，由運動學公式有，可得，豎直方向的位移，水平方向的位移，因此有，對小球由動能定理有，聯(lián)立上式可解得，，因此電場力做正功，機械能增加，故機械能增加，電勢能減少，故B正確D錯

6、誤，重力做負功重力勢能增加量為，故C錯誤。 6．（2019·江蘇卷）一勻強電場的方向豎直向上，t=0時刻，一帶電粒子以一定初速度水平射入該電場，電場力對粒子做功的功率為P，不計粒子重力，則P-t關(guān)系圖象是 【答案】A 【解析】由于帶電粒子在電場中類平拋運動，在電場力方向上做勻加速直線運動，加速度為 ，經(jīng)過時間 ，電場力方向速度為，功率為，所以P與t成正比，故A正確。 7．（2019·江蘇卷）如圖所示，ABC為等邊三角形，電荷量為+q的點電荷固定在A點．先將一電荷量也為+q的點電荷Q1從無窮遠處（電勢為0）移到C點，此過程中，電場力做功為-W．再將Q1從C點沿CB移到B點并固定．最后

7、將一電荷量為-2q的點電荷Q2從無窮遠處移到C點．下列說法正確的有 A．Q1移入之前，C點的電勢為 B．Q1從C點移到B點的過程中，所受電場力做的功為0 C．Q2從無窮遠處移到C點的過程中，所受電場力做的功為2W D．Q2在移到C點后的電勢能為-4W 【答案】ABD 【解析】由題意可知，C點的電勢為，故A正確；由于B、C兩點到A點()的距離相等，所以B、C兩點的電勢相等，所以從C點移到B點的過程中，電場力做功為0，故B正確；由于B、C兩點的電勢相等，所以當在B點固定后，C點的電勢為，所以從無窮遠移到C點過程中，電場力做功為：故C錯誤；由于C點的電勢為，所以電勢能為，故D正確。

8、 8．（2019·浙江選考）等量異種電荷的電場線如圖所示，下列表述正確的是 A．a(chǎn)點的電勢低于 b點的電勢 B．a(chǎn)點的場強大于b點的場強，方向相同 C．將一負電荷從a點移到b點電場力做負功 D．負電荷在a點的電勢能大于在b點的電勢能 【答案】C 【解析】沿電場線方向電勢降低，故a點電勢高于b點電勢，A錯誤；電場線的疏密程度表示電場強度大小，電場線越密，電場強度越大，故a點的場強大于b點的場強，電場線的切線方向為場強方向，故ab兩點的電場強度方向不同，B錯誤；負電荷在低電勢處電勢能大，所以從a點（高電勢）移動到b點（低電勢），電勢能增大，電場力做負功，C正確D錯誤． 9．（20

9、19·浙江選考）電荷量為4×10－6 C的小球絕緣固定在A點，質(zhì)量為0.2 kg、電荷量為－5×10－6 C的小球用絕緣細線懸掛，靜止于B點。A、B間距離為30 cm，AB連線與豎直方向夾角為60°。靜電力常量為9.0×109 N·m2/C2，小球可視為點電荷。下列圖示正確的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】兩球之間的庫侖力為，小球B受到的重力大小為，且F與豎直方向夾角為60°，，故小球B受到的庫侖力，重力以及細線的拉力，組成的矢量三角形為等邊三角形，所以細線與豎直方向的夾角為60°，B正確． 【點睛】當三力平衡時，能組成一個封閉的矢量三角形，再結(jié)合一個角為60°的等腰

10、三角形為等邊三角形即可求解。 10．（2018·江蘇卷）如圖所示，水平金屬板A、B分別與電源兩極相連，帶電油滴處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)將B板右端向下移動一小段距離，兩金屬板表面仍均為等勢面，則該油滴 A．仍然保持靜止 B．豎直向下運動 C．向左下方運動 D．向右下方運動 【答案】D 【解析】本題考查平行板電容器的電場及電荷受力運動的問題，意在考查考生分析問題的能力。兩極板平行時帶電粒子處于平衡狀態(tài)，則重力等于電場力，當下極板旋轉(zhuǎn)時，板間距離增大場強減小，電場力小于重力；由于電場線垂直于金屬板表面，所以電荷處的電場線如圖所示，所以重力與電場力的合力偏向右下方，故粒子向右下方運動，選項D

11、正確。 11．（2018·北京卷）研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實驗裝置如圖所示，下列說法正確的是 A．實驗前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電 B．實驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變小 C．實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大 D．實驗中，只增加極板帶電量，靜電計指針的張角變大，表明電容增大 【答案】A 【解析】當用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，由于靜電感應，從而在b板感應出等量的異種電荷，從而使電容器帶電，故選項A正確；根據(jù)電容器的決定式：，將電容器b板向上平移，即正對面積S減小，則電容C減小，根據(jù)可知，電量Q不變，則電

12、壓U增大，則靜電計指針的張角變大，故選項B錯誤；根據(jù)電容器的決定式：，只在極板間插入有機玻璃板，則介電系數(shù)增大，則電容C增大，根據(jù)可知，電量Q不變，則電壓U減小，則靜電計指針的張角減小，故選項C錯誤；根據(jù)可知，電量Q增大，則電壓U也會增大，則電容C不變，故選項D錯誤。 12．（2018·天津卷）如圖所示，實線表示某電場的電場線（方向未標出），虛線是一帶負電的粒子只在電場力作用下的運動軌跡，設M點和N點的電勢分別為，粒子在M和N時加速度大小分別為，速度大小分別為，電勢能分別為。下列判斷正確的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】將粒子的運動分情況討論：從M運動

13、到N；從N運動到M，根據(jù)電場的性質(zhì)依次判斷；電場線越密，電場強度越大，同一個粒子受到的電場力越大，根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度越大，故有；若粒子從M運動到N點，則根據(jù)帶電粒子所受電場力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，可知在某點的電場力方向和速度方向如圖所示，故電場力做負功，電勢能增大，動能減小，即，負電荷在低電勢處電勢能大，故； 若粒子從N運動到M，則根據(jù)帶電粒子所受電場力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，可知在某點的電場力方向和速度方向如圖所示，故電場力做正功，電勢能減小，動能增大，即，負電荷在低電勢處電勢能大，故；綜上所述，D正確。 【點睛】考查了帶電粒子在非勻強電場中的運動；本題的突破口是根據(jù)粒子

14、做曲線運動時受到的合力指向軌跡的內(nèi)側(cè)，從而判斷出電場力方向與速度方向的夾角關(guān)系，進而判斷出電場力做功情況． 13．（2018·新課標I卷）如圖，三個固定的帶電小球a、b和c，相互間的距離分別為ab=5 cm，bc=3 cm，ca=4 cm。小球c所受庫侖力的合力的方向平衡于a、b的連線。設小球a、b所帶電荷量的比值的絕對值為k，則 A．a(chǎn)、b的電荷同號， B．a(chǎn)、b的電荷異號， C．a(chǎn)、b的電荷同號， D．a(chǎn)、b的電荷異號， 【答案】D 【解析】對小球c所受庫侖力分析，畫出a對c的庫侖力和b對c的庫侖力，若a對c的庫侖力為排斥力，ac的電荷同號，則b對c的庫侖力為吸引力，bc

15、電荷為異號，ab的電荷為異號；若a對c的庫侖力為引力，ac的電荷異號，則b對c的庫侖力為斥力，bc電荷為同號，ab的電荷為異號，所以ab的電荷為異號。設ac與bc的夾角為θ，利用平行四邊形定則和幾何關(guān)系、庫侖定律可得，F(xiàn)ac=k’，F(xiàn)bc=k’，tanθ=3/4，tanθ=Fbc/Fac，ab電荷量的比值k=，聯(lián)立解得：k=64/27，選項D正確。 【點睛】此題將庫侖定律、受力分析、平行四邊形定則有機融合，難度不大。 14．（2018·全國II卷）如圖，同一平面內(nèi)的a、b、c、d四點處于勻強電場中，電場方向與此平面平行，M為a、c連線的中點，N為b、d連線的中點。一電荷量為q（q>0）的粒

16、子從a點移動到b點，其電勢能減小W1；若該粒子從c點移動到d點，其電勢能減小W2，下列說法正確的是 A．此勻強電場的場強方向一定與a、b兩點連線平行 B．若該粒子從M點移動到N點，則電場力做功一定為 C．若c、d之間的距離為L，則該電場的場強大小一定為 D．若W1=W2，則a、M兩點之間的電勢差一定等于b、N兩點之間的電勢差 【答案】BD 【解析】利用電場力做功，可以找到兩點之間電勢差的關(guān)系，要知道中點電勢和兩端點電勢之間的關(guān)系。選項根據(jù)題意無法判斷，故A項錯誤。由于電場為勻強磁場，M為a、c連線的中點，N為b、d連線的中點，所以，，若該粒子從M點移動到N點，則電場力做功一定為

17、，故B正確；因為不知道勻強電場方向，所以場強大小不一定是，故C錯誤；若W1=W2，說明，，由因為；， 解得：，故D正確。 15．（2018·全國III卷）如圖，一平行板電容器連接在直流電源上，電容器的極板水平，兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號相反，使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近，與極板距離相等?，F(xiàn)同時釋放a、b，它們由靜止開始運動，在隨后的某時刻t，a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，a、b間的相互作用和重力可忽略。下列說法正確的是 A．a(chǎn)的質(zhì)量比b的大 B．在t時刻，a的動能比b的大 C．在t時刻，a和b的電勢能相等 D．在t時刻，a和b的動量大小相等

18、 【答案】BD 【解析】根據(jù)題述可知，微粒a向下加速運動，微粒b向上加速運動，根據(jù)a、b經(jīng)過電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，可知a的加速度大小大于b的加速度大小，即aa>ab。對微粒a，由牛頓第二定律，qE=maaa，對微粒b，由牛頓第二定律，qE=mbab，聯(lián)立解得：>，由此式可以得出a的質(zhì)量比b小，選項A錯誤；在a、b兩微粒運動過程中，a微粒所受合外力大于b微粒，a微粒的位移大于b微粒，根據(jù)動能定理，在t時刻，a的動能比b大，選項B正確；由于在t時刻兩微粒經(jīng)過同一水平面，電勢相等，電荷量大小相等，符號相反，所以在t時刻，a和b的電勢能不等，選項C錯誤；由于a微粒受到的電場力（合外力）

19、等于b微粒受到的電場力（合外力），根據(jù)動量定理，在t時刻，a微粒的動量等于b微粒，選項D正確。 16．（2018·新課標I卷）圖中虛線a、b、c、d、f代表勻強電場內(nèi)間距相等的一組等勢面，已知平面b上的電勢為2 V。一電子經(jīng)過a時的動能為10 eV，從a到d的過程中克服電場力所做的功為6 eV。下列說法正確的是 A．平面c上的電勢為零 B．該電子可能到達不了平面f C．該電子經(jīng)過平面d時，其電勢能為4 eV D．該電子經(jīng)過平面b時的速率是經(jīng)過d時的2倍 【答案】AB 【解析】根據(jù)題述，勻強電場中等勢面間距相等，相鄰等勢面之間的電勢差相等。設相鄰等勢面之間的電勢差為U，根據(jù)電子

20、從a到d的過程中克服電場力所做功為Wab=6 eV，電場方向水平向右。由Wab=3 eV，聯(lián)立解得：U=2 V。已知b的電勢為2 V，則平面c上的電勢為零，選項A正確；由于af之間的電勢差為4U=8 V，一電子經(jīng)過a時的動能為10 eV，由于題述沒有指出電子速度方向，若該電子速度方向指向左或指向上或下，則該電子就到達不了平面f，選項B正確；由于題述沒有指出電子速度方向，選項CD錯誤。 17．（2017·江蘇卷）如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板、、中央各有一小孔，小孔分別位于、、點．由點靜止釋放的電子恰好能運動到點．現(xiàn)將板向右平移到點，則由點靜止釋放的電子 （A）運動到點返回 （B

21、）運動到和點之間返回 （C）運動到點返回 （D）穿過點 【答案】A 【解析】設A、B板間的電勢差為U1，B、C板間的電勢差為U2，板間距為d，電場強度為E，第一次由O點靜止釋放的電子恰好能運動到P點，根據(jù)動能定理得：qU1=qU2=qEd，將C板向右移動，B、C板間的電場強度，E不變，所以電子還是運動到P點速度減小為零，然后返回，故A正確；BCD錯誤． 【名師點睛】本題是帶電粒子在電場中的運動，主要考察勻變速直線運動的規(guī)律及動能定理，重點是電容器的動態(tài)分析，在電荷量Q不變的時候，板間的電場強度與板間距無關(guān)． 18．（2017·天津卷）如圖所示，在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，實線MN是一條

22、方向未標出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡。設電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EpA、EpB。下列說法正確的是 A．電子一定從A向B運動 B．若aA>aB，則Q靠近M端且為正電荷 C．無論Q為正電荷還是負電荷一定有EpAaB，說明電子在M點受到的電場力較大，M點的電場強度較大，根據(jù)點電

23、荷的電場分布可知，靠近M端為場源電荷的位置，應帶正電，故B正確；無論Q為正電荷還是負電荷，一定有電勢，電子電勢能，電勢能是標量，所以一定有EpA

24、 【解析】由圖知x1處的電勢等于零，所以q1和q2帶有異種電荷，A正確，圖象的斜率描述該處的電場強度，故x1處場強不為零，B錯誤；負電荷從x1移到x2，由低電勢向高電勢移動，電場力做正功，電勢能減小，故C正確；由圖知，負電荷從x1移到x2，電場強度越來越小，故電荷受到的電場力減小，所以D錯誤． 【名師點睛】本題的核心是對φ–x圖象的認識，要能利用圖象大致分析出電場的方向及電場線的疏密變化情況，依據(jù)沿電場線的方向電勢降低，還有就是圖象的斜率描述電場的強弱——電場強度． 20．（2017·新課標Ⅰ卷卷）在一靜止點電荷的電場中，任一點的電勢與該點到點電荷的距離r的關(guān)系如圖所示。電場中四個點a、b

25、、c和d的電場強度大小分別Ea、Eb、Ec和Ed。點a到點電荷的距離ra與點a的電勢a已在圖中用坐標（ra，a）標出，其余類推。現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點，在相鄰兩點間移動的過程中，電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd。下列選項正確的是 A．Ea：Eb=4:1 B．Ec：Ed=2:1 C．Wab:Wbc=3:1 D．Wbc:Wcd=1:3 【答案】AC 【解析】由題圖可知，a、b、c、d到點電荷的距離分別為1 m、2 m、3 m、6 m，根據(jù)點電荷的場強公式可知，，，故A正確，B錯誤；電場力做功，a與b、b與c、c與d之間的電勢差分別為3 V、1

26、 V、1 V，所以，，故C正確，D錯誤。 【名師點睛】本題主要考查學生的識圖能力，點電荷場強及電場力做功的計算。 21．（2017·新課標Ⅲ卷）一勻強電場的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點的位置如圖所示，三點的電勢分別為10 V、17 V、26 V。下列說法正確的是 A．電場強度的大小為2.5 V/cm B．坐標原點處的電勢為1 V C．電子在a點的電勢能比在b點的低7 eV D．電子從b點運動到c點，電場力做功為9 eV 【答案】ABD 【解析】如圖所示，設a、c之間的d點電勢與b點相同，則，d點坐標為(3.5 cm，6 cm)，過c點作cf⊥bd于f，由幾何關(guān)

27、系可得cf=3.6 cm，則電場強度，A正確；因為四邊形Oacb是矩形，所以有，解得坐標原點O處的電勢為1 V，B正確；a點電勢比b點電勢低7 V，電子帶負電，所以電子在a點的電勢能比在b點的高7 eV，C錯誤；b點電勢比c點電勢低9 V，電子從b點運動到c點，電場力做功為9 eV，D正確。 【名師點睛】在勻強電場中沿同一方向線段的長度與線段兩端的電勢差成正比；在勻強電場中電場線平行且均勻分布，故等勢面平行且均勻分布。以上兩點是解決此類題目的關(guān)鍵。電勢與電勢能之間的關(guān)系，也是?？嫉膯栴}，要知道負電荷在電勢高處電勢能低。 22．（2017·北京卷）如圖所示，長l=1 m的輕質(zhì)細繩上端固定

28、，下端連接一個可視為質(zhì)點的帶電小球，小球靜止在水平向右的勻強電場中，繩與豎直方向的夾角θ=37°。已知小球所帶電荷量q=1.0×10–6 C，勻強電場的場強E=3.0×103 N/C，取重力加速度g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。求： （1）小球所受電場力F的大小。 （2）小球的質(zhì)量m。 （3）將電場撤去，小球回到最低點時速度v的大小。 【答案】（1）3.0×10–3 N （2）4.0×10–4 kg （3）2.0 m/s 【解析】（1）根據(jù)電場強度定義式可知，小球所受電場力大小為 F=qE=1.0×10–6×3.0×103 N=3.0×10–3 N （2）小球受mg、繩的拉力T和電場力F作用處于平衡狀態(tài)，如圖所示 根據(jù)幾何關(guān)系有，得m=4.0×10–4 kg （3）撤去電場后，小球?qū)⒗@懸點擺動，根據(jù)動能定理有 得 【名師點睛】本題力電綜合問題，但電場力與對小球施加水平向右的恒力F作用效果相同，因此可以用相關(guān)的力學知識來解答。 16