高中物理电场问题(含答案)

第1页（共17页）静电场问题专题1．[·课标全国卷]一带负电荷的质点在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的．关于b点电场强度E的方向，如图所示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)()【答案】：D解析：因质点做减速运动，故其所受电场力F的方向与v的方向夹角为钝角，又因为质点带负电荷，其所受电场力F与电场强度E方向相反，故只有选项D正确，选项A、B、C错误．2．[·海南物理卷]关于静电场，下列说法正确的是()A．电势等于零的物体一定不带电B．电场强度为零的点，电势一定为零C．同一电场线上的各点，电势一定相等D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加【答案】：D解析：A.静电场中，电势具有相对性，电势为零的物体不一定不带电，故A错误；B.静电场中，电势具有相对性，电场强度为零的点电势不一定为零，故B错误；C.沿场强方向电势减小，电场线的切线方向表示电场强度的方向，故沿电场线电势一定降低，故C错误；D.电场线的切线方向表示电场强度的方向，负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加，故D正确；故选D.3．[·海南物理卷]三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电量为q，球2的带电量为nq，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F.现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F，方向不变．由此可知()A．n＝3B．n＝4C．n＝5D．n＝6第2页（共17页）【答案】：D解析：设1、2距离为R，则：22nqFR，3与2接触后，它们带的电的电量均为：2nq，再3与1接触后，它们带的电的电量均为(2)4nq，最后22(2)8nnqFR有上两式得：n＝64．[·广东物理卷]为静电除尘器除尘机理的示意图．尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是()A．到达集尘极的尘埃带正电荷B．电场方向由集尘极指向放电极C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大【答案】：BD解析：A、尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，故A错误；B、由于集尘极与电池的正极连接，电场方向有集尘板指向放电极，故B正确；C、负电荷在电场中受电场力的方向与电场力方向相反，故C错误；D、根据F=Eq可得，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确．故选：BD5．[·江苏物理卷]一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有()A．粒子带负电荷B．粒子的加速度先不变，后变小C．粒子的速度不断增大D．粒子的电势能先减小，后增大第3页（共17页）【答案】：AB解析：粒子受到的电场力指向轨迹的凹侧，且电场力方向与等势面垂直，根据粒子运动轨迹可大致画出其经过各个位置时所受电场力方向，可看出电场力方向由低电势指向高电势处,所以粒子带负电，粒子的加速度a=mqE∞E，而场强E决定于等势面的疏密，可见加速度先不变，后变小，电场力方向与速度方向成钝角，电场力做负功，粒子减速，电势能增大，选项A、B正确，C、D错误。6．[2011·山东卷]如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a与c关于MN对称，b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是()A．b点场强大于d点场强B．b点场强小于d点场强C．a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差D．试探电荷＋q在a点的电势能小于在c点的电势能【答案】：BC解析：在两等量异号电荷连线上，中间点电场强度最小；在两等量异号电荷连线的中垂线上，中间点电场强度最大；所以b点场强小于d点场强，选项A错误B正确；由对称性可知，a、b两点的电势差等于b、c两点间的电势差，故选项C正确；因a点的电势高于c点的电势，故试探电荷+q在a点的电势能大于在c点的电势能，选项D错误．故选BC．7．[2011·海南物理卷]关于静电场，下列说法正确的是()A．电势等于零的物体一定不带电B．电场强度为零的点，电势一定为零C．同一电场线上的各点，电势一定相等第4页（共17页）D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加【答案】：D解析：A.静电场中，电势具有相对性，电势为零的物体不一定不带电，故A错误；B.静电场中，电势具有相对性，电场强度为零的点电势不一定为零，故B错误；C.沿场强方向电势减小，电场线的切线方向表示电场强度的方向，故沿电场线电势一定降低，故C错误；D.电场线的切线方向表示电场强度的方向，负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加，故D正确；故选D.8．[2017天津卷]如图所示，在点电荷Q产生的电场中，实线MN是一条方向未标出的电场线，虚线AB是一个电子只在静电力作用下的运动轨迹．设电子在A、B两点的加速度大小分别为aA、aB，电势能分别为EpA、EpB．下列说法正确的是（）A.电子一定从A向B运动B.若aAaB，则Q靠近M端且为正电荷C.无论Q为正电荷还是负电荷一定有EpAEpBD.B点电势可能高于A点电势【答案】：BC解析：A、由于不知道电子速度变化，由运动轨迹图不能判断电子向那个方向运动，故A错误；B、若aAaB，则A点离点电荷Q更近即Q靠近M端；又由运动轨迹可知，电场力方向指向凹的一侧即左侧，所以，在MN上电场方向向右，那么Q靠近M端且为正电荷，故B正确；D、由B可知，电场线方向由M指向N，那么A点电势高于B点，故D错误；C、由B可知，电子所受电场力方向指向左侧，那么，若电子从A向B运动，则电场力做负功，电势能增加；若电子从B向A运动，则电场力做正功，电势能减小，所以，一定有EpAEpB求解过程与Q所带电荷无关，只与电场线方向相关，故C正确；故选：BC．9．[2011·全国卷]通常一次闪电过程历时约0.2～0.3s，它由若干第5页（共17页）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1.0×109V，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，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1×105AB．整个闪电过程的平均功率约为1×1014WC．闪电前云地间的电场强度约为1×106V/mD．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106J【答案】：A,C解析：根据题意第一个闪击过程中转移电荷量Q＝6C，时间约为t＝60μs，故平均电流为I＝1×105A，闪电过程中的瞬时最大值一定大于平均值，故A对；第一次闪击过程中电功约为W＝QU＝6×109J，第一个闪击过程的平均功率P＝1×1014W，由于一次闪电过程主要发生在第一个闪击过程中，但整个闪电过程中的时间远大于60μs，故B错；闪电前云与地之间的电场强度约为E＝1×106V/m，C对；整个闪电过程向外释放的能量约为W＝6×109J，D错。10．[2011·安徽卷]如图甲所示，两平行正对的金属板A、B间加有如图1－12乙所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P处．若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向B板运动，并最终打在A板上．则t0可能属于的时间段是()A．0t0T4B.T2t03T4C.3T4t0TD．Tt09T8【答案】：解析：11．[2011·天津卷]板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为12d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是()A．U2＝U1，E2＝E1B．U2＝2U1，E2＝4E1第6页（共17页）C．U2＝U1，E2＝2E1D．U2＝2U1，E2＝2E1【答案】：C解析：根据电容公式C＝kdS4说明电容变为2倍，根据电容定义式C＝UQ，发现电量变为原来的2倍，电容也变为原来的2倍，所以电势差不变，根据场强关系E＝dU，d变为原来的21，所以场强变为2倍，故A、B、D错误，C正确．故选C．12．A、B、C三点在同一直线上，AB:BC＝1:2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷。当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，它所受到的电场力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，其所受电场力为（）（A）－F/2（B）F/2（C）－F（D）F【答案】：B解析设ABr，2BCr，由题意可知2QqFkr；而2221(2)2QqQqFkkrr，故12FF，选项B正确。13．如图，质量分别为mA和mB的两小球带有同种电荷，电荷量分别为qA和qB，用绝缘细线悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为1与2（1＞2）。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别为vA和vB，最大动能分别为EkA和EkB。则（）（A）mA一定小于mB（B）qA一定大于qB（C）vA一定大于vB（D）EkA一定大于EkB12AB【答案】ACD解析分别以A、B球为研究对象进行受力分析可知两球间的库仑力为12tantanABFmgmg，而1＞2，故ABmm，选项A正确，选项B错误。由于平衡时，两小球恰处于同一水平位置，且1＞2，故两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动到最低点，A球下降的高度要大一些，因而选项C正确。最大动能等于mgh(1-cosθ)/cosθ=mghtanθtan(θ/2)，由于mghtanθ相等，因此开始θ大的球最大动能大.(tan(θ/2)=(1-cosθ)/sinθ)故第7页（共17页）选ACD14．真空中，A、B两点与点电荷Q的距离分别为r和3r则A、B两点的电场强度大小之比为A．3：1B．1：3C．9：1D．1：9【答案】：C解析根据库仑定律221rqkqF，选C15、如图，在光滑绝缘水平面上。三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为（）A．233lkqB．23lkqC．23lkqD．232lkq【答案】：B解析设小球c带电量Q，由库仑定律可知小球a对小球c的库伦引力为F=k2qQl，小球b对小球c的库伦引力为F=k2qQl，二力合力为2Fcos30°。设水平匀强电场的大小为E，对c球，由平衡条件可得：QE=2Fcos30°。解得：E=23kql，选项B正确。16、如图，一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点，a和b、b和c、c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷量为q(q0)的固定点电荷.已知b点处的场强为零，则d点处场强的大小为（）(k为静电力常量)A.k23RqB.k2910RqC.k29RqQD.k299RqQ【答案】：B解析：根据题述b点处的场强为零，可知a点处电第8页（共17页）荷量为q的固定点电荷在b点产生的电场的场强与圆盘在b点产生的电场的场强大小相等方向相反，即圆盘在b点产生的电场的场强大小EQ=k2Rq。根据点电荷电场强度公式和电场叠加原理，d点处的电场E=k23Rq+EQ=k2910Rq，选项B正确。17、将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近，所形成的电场线分布如图所示，金属球表面的电势处处相等。a、b为电场中的两点，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）检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大（D）将检验电荷-q从a点移到b点的过程中，电场力做负功【答案】：ABD解析：根据电场线的疏密表示电场强度大小可知a点的电