2019年高考物理 真題同步分類解析 專題05 電場（含解析）

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1、專題5 電場 1.2019全國1卷15．如圖，空間存在一方向水平向右的勻強(qiáng)磁場，兩個帶電小球P和Q用相同的絕緣細(xì)繩懸掛在水平天花板下，兩細(xì)繩都恰好與天花板垂直，則（ ） A．P和Q都帶正電荷 B．P和Q都帶負(fù)電荷 C．P帶正電荷，Q帶負(fù)電荷 D．P帶負(fù)電荷，Q帶正電荷 【答案】D 【解析】當(dāng)P帶負(fù)電荷，Q帶正電荷，P受Q庫侖力向右，受電場力向左，方向相反；Q 受P庫侖力向左，受電場力向右，方向相反；可以平衡。同樣方法判斷，其他不可以平衡。 2. 全國2卷20．靜電場中，一帶電粒子僅在電場力的作用下自M點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動，N為粒子運(yùn)動軌跡上的另外一點(diǎn)，則（

2、 ） A．運(yùn)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(diǎn)間，粒子的軌跡一定與某條電場線重合 C.粒子在M點(diǎn)的電勢能不低于其在N點(diǎn)的電勢能 D.粒子在N點(diǎn)所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線平行 【答案】AC 【解析】電場力做功，電勢能減少，C正確。粒子在N點(diǎn)所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點(diǎn)的切線垂直，D錯誤。 3.全國2卷24.（12分） 如圖，兩金屬板P、Q水平放置，間距為d。兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G，PQG的尺寸相同。G接地，PQ的電勢均為（>0）。質(zhì)量為m，電荷量為q（q>0）的粒子自G的左端上方距離G為h的位置，以速度v0平

3、行于紙面水平射入電場，重力忽略不計(jì)。 （1）求粒子第一次穿過G時的動能，以及她從射入電場至此時在水平方向上的位移大?。? （2）若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場，則金屬板的長度最短應(yīng)為多少？ 【解析】（1）PG、QG間場強(qiáng)大小相等，均為E，粒子在PG間所受電場力F的方向豎直向下，設(shè)粒子的加速度大小為a，有 ① F=qE=ma② 設(shè)粒子第一次到達(dá)G時動能為Ek，由動能定理有 ③ 設(shè)粒子第一次到達(dá)G時所用時間為t，粒子在水平方向的位移為l，則有 ④ l=v0t⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式解得 ⑥ ⑦ （2）設(shè)粒子穿過G一次就從電場的右側(cè)飛出，則金屬板的長度最短，由

4、對稱性知，此時金屬板的長度L為⑧ 4. 全國3卷21．如圖，電荷量分別為q和–q（q>0）的點(diǎn)電荷固定在正方體的兩個頂點(diǎn)上，a、b是正方體的另外兩個頂點(diǎn)。則（ ） 原題圖 解題圖1 解題圖2 A．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電勢相等 B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等 C．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同 D．將負(fù)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn)，電勢能增加 【答案】BC 【解析】在原題圖的基礎(chǔ)上畫解題圖1，O點(diǎn)是QQ’的中點(diǎn)，A、B分別是a、b向QQ’作垂線的垂足，此圖說明a、b是關(guān)于O點(diǎn)的對稱點(diǎn)。解題圖2是兩等

5、量異種點(diǎn)電荷的電場線，從解題圖2可以看出，a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，a點(diǎn)和b點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同（電場線的切線），所以B、C正確。 5. 全國3卷24.（12分） 空間存在一方向豎直向下的勻強(qiáng)電場，O、P是電場中的兩點(diǎn)。從O點(diǎn)沿水平方向以不同速度先后發(fā)射兩個質(zhì)量均為m的小球A、B。A不帶電，B的電荷量為q（q>0）。A從O點(diǎn)發(fā)射時的速度大小為v0，到達(dá)P點(diǎn)所用時間為t；B從O點(diǎn)到達(dá)P點(diǎn)所用時間為 。重力加速度為g，求 （1）電場強(qiáng)度的大小； （2）B運(yùn)動到P點(diǎn)時的動能。 【答案】（1）設(shè)電場強(qiáng)度的大小為E，小球B運(yùn)動的加速度為a。根據(jù)牛頓定律、運(yùn)動學(xué)公式和題給條件，有 mg+q

6、E=ma① ② 解得 ③ （2）設(shè)B從O點(diǎn)發(fā)射時的速度為v1，到達(dá)P點(diǎn)時的動能為Ek，O、P兩點(diǎn)的高度差為h，根據(jù)動能定理有 ④ 且有 ⑤ ⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式得 ⑦ 6. 北京卷17．如圖所示，a、b兩點(diǎn)位于以負(fù)點(diǎn)電荷–Q（Q>0）為球心的球面上，c點(diǎn)在球面外，則（ ） A．a(chǎn)點(diǎn)場強(qiáng)的大小比b點(diǎn)大 B．b點(diǎn)場強(qiáng)的大小比c點(diǎn)小 C．a(chǎn)點(diǎn)電勢比b點(diǎn)高 D．b點(diǎn)電勢比c點(diǎn)低 【答案】D 【解析】根據(jù)E=，a點(diǎn)場強(qiáng)大小等于b點(diǎn)場強(qiáng)，A錯誤；b點(diǎn)場強(qiáng)的大小比c點(diǎn)大，B錯誤；。a點(diǎn)電勢與b點(diǎn)

7、相等，C錯誤；b點(diǎn)比c點(diǎn)離-q近，所以b點(diǎn)電勢比c點(diǎn)低，D正確。 7.北京卷23．（18分） 電容器作為儲能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。對給定電容值為C的電容器充電，無論采用何種充電方式，其兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像都相同。 （1）請?jiān)趫D1中畫出上述u–q圖像。類比直線運(yùn)動中由v–t圖像求位移的方法，求兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能Ep。 （2）在如圖2所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源（忽略內(nèi)阻）。通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進(jìn)行兩次充電，對應(yīng)的q–t曲線如圖3中①②所示。 a．①②兩條曲線不同是______（選填E或R）的改變造成的； b．電

8、容器有時需要快速充電，有時需要均勻充電。依據(jù)a中的結(jié)論，說明實(shí)現(xiàn)這兩種充電方式的途徑。 （3）設(shè)想使用理想的“恒流源”替換（2）中電源對電容器充電，可實(shí)現(xiàn)電容器電荷量隨時間均勻增加。請思考使用“恒流源”和（2）中電源對電容器的充電過程，填寫下表（選填“增大”、“減小”或“不變”）。 “恒流源” （2）中電源 電源兩端電壓 通過電源的電流 【答案】（1）u–q圖線如答圖1； 電壓為U時，電容器帶電Q，圖線和橫軸圍成的面積為所儲存的電能Ep 故 （2）a．R b．減小電阻R，可以實(shí)現(xiàn)對電容器更快速充電；增大電阻R，可以實(shí)現(xiàn)更均勻充電。 （3）

9、 “恒流源” （2）中電源 電源兩端電壓 增大 不變 通過電源的電流 不變 減小 8. 天津卷3.如圖所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場中，質(zhì)量為的帶電小球，以初速度從點(diǎn)豎直向上運(yùn)動，通過點(diǎn)時，速度大小為，方向與電場方向相反，則小球從運(yùn)動到的過程（ ） A.動能增加 B.機(jī)械能增加 C.重力勢能增加 D.電勢能增加 【答案】B 【解析】 動能增加，A錯誤； 機(jī)械能增加，B正確； 重力勢能增加，C錯誤； 電勢能增加，即減小，D錯誤。 9.天津卷12.（20分）2018年，人類歷史上第一架由離子引擎推動的飛機(jī)誕生，這種引擎不需要燃料，也無污染物排放。引

10、擎獲得推力的原理如圖所示，進(jìn)入電離室的氣體被電離成正離子，而后飄入電極、之間的勻強(qiáng)電場（初速度忽略不計(jì)），、間電壓為，使正離子加速形成離子束，在加速過程中引擎獲得恒定的推力。單位時間內(nèi)飄入的正離子數(shù)目為定值，離子質(zhì)量為，電荷量為，期中是正整數(shù)，是元電荷。 （1）若引擎獲得的推力為，求單位時間內(nèi)飄入、間的正離子數(shù)目為多少； （2）加速正離子束所消耗的功率不同時，引擎獲得的推力也不同，試推導(dǎo)的表達(dá)式； （3）為提高能量的轉(zhuǎn)換效率，要使盡量大，請?zhí)岢鲈鎏斓娜龡l建議。 【解析】 （1）設(shè)正離子經(jīng)過電極時的速度為，根據(jù)動能定理，有 ① 設(shè)正離子束所受的電場力為，根據(jù)牛頓第三定律，有

11、 ② 設(shè)引擎在時間內(nèi)飄入電極間的正離子個數(shù)為，由牛頓第二定律，有 ③ 聯(lián)立①②③式，且得 ④ （2）設(shè)正離子束所受的電場力為，由正離子束在電場中做勻加速直線運(yùn)動，有 ⑤ 考慮到牛頓第三定律得到，聯(lián)立①⑤式得 ⑥ （3）為使盡量大，分析⑥式得到 三條建議：用質(zhì)量大的離子；用帶電量少的離子；減小加速電壓。 10. 江蘇卷5．一勻強(qiáng)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(jì)粒子重力，則P-t關(guān)系圖象是（ ） 【答案】A 【解析】,且P0=0，A正確。 【易錯點(diǎn)】,選D 11.江

12、蘇卷9．如圖所示，ABC為等邊三角形，電荷量為+q的點(diǎn)電荷固定在A點(diǎn)．先將一電荷量也為+q的點(diǎn)電荷Q1從無窮遠(yuǎn)處（電勢為0）移到C點(diǎn)，此過程中，電場力做功為-W．再將Q1從C點(diǎn)沿CB移到B點(diǎn)并固定．最后將一電荷量為-2q的點(diǎn)電荷Q2從無窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)．下列說法正確的有（ ） （A）Q1移入之前，C點(diǎn)的電勢為 （B）Q1從C點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中，所受電場力做的功為0 （C）Q2從無窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)的過程中，所受電場力做的功為2W （D）Q2在移到C點(diǎn)后的電勢能為-4W 【答案】ABD 【解析】逐項(xiàng)研究 （A）根據(jù)電勢的定義，正確； （B）因?yàn)镃和B為等勢點(diǎn)，根據(jù)，正確； （C）因?yàn)橛袃蓚€電荷并且對稱，所以C點(diǎn)的電勢為，所以，Q2從無窮遠(yuǎn)處移到C點(diǎn)的過程中，所受電場力做的功為W=-，C錯誤； （D）Q2在移到C點(diǎn)后的電勢能為，D正確。 9