高考物理静电场七大题型整理(有题有答案有解析)

1静电场题型整理静电场常考的七大题型：1、场强叠加问题2、图像问题3、轨迹类（电势和电势能）问题4、等势面（等分法）问题5、库仑力受力分析问题6、电容器的动态分析7、带电粒子在电场中运动一、场强叠加问题1．（2017·江苏省高二学业水平模拟考试）均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。如图所示，在半球面AB上均匀分布着正电荷，总电荷量为q，球面半径为R，CD为通过半球顶点与球心O的轴线，在轴线上有M、N两点，OM=ON=2R。已知M点的场强大小为E，则N点的场强大小为A．24kqERB．24kqRC．ERkq22D．24kqER1．C【解析】若将带电量为2q的球面放在O处，均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场。则在M、N两点所产生的电场为22222kqkqERR，由题知当半球面如题图所示产生的场强为E，则N点的场强为22kqEER，故选C。2．（2017·甘肃省高三第二次诊断）如图所示，等量异种电荷A、B固定在同一水平线上，2竖直固定的光滑绝缘杆与AB连线的中垂线重合，C、D是绝缘杆上的两点，ACBD构成一个正方形。一带负电的小球（可视为点电荷）套在绝缘杆上自C点无初速度释放，则小球由C运动到D的过程中，下列说法正确的是A．杆对小球的作用力先增大后减小B．杆对小球的作用力先减小后增大C．小球的速度先增大后减小D．小球的速度先减小后增大2．A【解析】从C到D，电场强度先增大后减小，则电场力先增大后减小，则杆对小球的作用力先增大后减小，故A正确，B错误；因直杆处于AB的连线的中垂线上，所以此线上的所有点的电场方向都是水平向右的，对带电小球进行受力分析，受竖直向下的重力，水平向右的电场力和水平向左的弹力，水平方向上受力平衡，竖直方向上的合力大小等于重力，重力大小不变，加速度大小始终等于重力加速度，所以带电小球一直做匀加速直线运动，故CD错误。3．（2015·山东卷）直角坐标系xOy中，M、N两点位于x轴上，G、H两点坐标如图，M、N两点各固定一负点电荷，一电荷量为Q的正点电荷置于O点时，G点处的电场强度恰好为零。静电力常量用k表示。若将该正点电荷移到G点，则H点处场强的大小和方向分别为A．243akQ，沿y轴正向B．243akQ，沿y轴负向C．245akQ，沿y轴正向D．245akQ，沿y轴负向OyxH(0，a)G(0，—a)NM3二、图像问题4．（2017·广西钦州市钦州港经济技术开发区高三）两个等量正点电荷位于x轴上，关于原点O呈对称分布，下列能正确描述电场强度E随位置x变化规律的图是A．B．C．D．4．A【解析】根据场强的叠加，知两正电荷的中点场强为零，周围的电场线是排斥状的，靠近电荷处场强比较强。故A正确，BCD错误。5．（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45．AC【解析】由图知x1处的电势等于零，所以q1和q2带有异种电荷，A正确，图象的斜率描述该处的电场强度，故x1处场强不为零，B错误；负电荷从x1移到x2，由低电势向高电势移动，电场力做正功，电势能减小，故C正确；由图知，负电荷从x1移到x2，电场强度越来越小，故电荷受到的电场力减小，所以D错误．6．（2017·新课标全国Ⅰ卷）在一静止点电荷的电场中，任一点的电势与该点到点电荷的距离r的关系如图所示。电场中四个点a、b、c和d的电场强度大小分别Ea、Eb、Ec和Ed。点a到点电荷的距离ra与点a的电势a已在图中用坐标（ra，a）标出，其余类推。现将一带正电的试探电荷由a点依次经b、c点移动到d点，在相邻两点间移动的过程中，电场力所做的功分别为Wab、Wbc和Wcd。下列选项正确的是A．Ea：Eb=4:1B．Ec：Ed=2:1C．Wab:Wbc=3:1D．Wbc:Wcd=1:36．AC【解析】由题图可知，a、b、c、d到点电荷的距离分别为1m、2m、3m、6m，根据点电荷的场强公式2rQkE可知，1422abbarrEE，1422cddcrrEE，故A正确，B错误；电场力做功qUW，a与b、b与c、c与d之间的电势差分别为3V、1V、1V，所以31abbcWW，11cdbcWW，故C正确，D错误。7．（2014·上海卷）静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷5A．在x2和x4处电势能相等B．由x1运动到x3的过程电势能增大C．由x1运动到x4的过程电场力先增大后减小D．由x1运动到x4的过程电场力先减小后增大8．（2015·广东卷）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的带电荷量比N大B．M带负电荷，N带正电荷C．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8．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，电荷量相等，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。69．（2016·全国新课标Ⅱ卷）如图，P为固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为aa、ab、ac，速度大小分别为va、vb、vc，则A．aaabac，vavcvbB．aaabac，vbvcvaC．abacaa，vbvcvaD．abacaa，vavcvb9．D【解析】在点电荷的电场中，场强大小2QEkr，由图可知acbrrr，可得acbEEE，而带电粒子运动的加速度qEam，则acbaaa；而由动能定理：kqUE可知电场力做负功，动能减小，由图abcbUU，则vavcvb，故选D。10．（2017·福建省莆田第一中学高三模拟）如图甲所示，两个点电荷Q1、Q2固定在x轴上距离为L的两点，其中Q1带正电荷位于原点O，a、b是它们的连线延长线上的两点，其中b点与O点相距3L。现有一带正电的粒子q以一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动(粒子只受电场力作用)，设粒子经过a，b两点时的速度分别为va、vb，其速度随坐标x变化的图象如图乙所示，则以下判断正确的是A．Q2带负电且电荷量大于Q1B．b点的场强一定为零7C．a点的电势比b点的电势高D．粒子在a点的电势能比b点的电势能小10．BD【解析】在b点前做减速运动，b点后做加速运动，在b点的加速度为0，则在b点受到两点电荷的电场力平衡，Q1带正电荷，则Q2带负电，且根据库仑定律知，|Q2|＜|Q1|，故A错误；粒子通过b点的加速度为零，说明电场力为零，则b点的场强一定为零，故B正确；粒子从a运动到b的过程中，粒子的动能先减小，根据能量守恒知其电势能增大，根据正电荷在电势高处电势能大，可知粒子在a点的电势能比b点的电势能小，a点的电势比b点的电势低，故C错误，D正确。11．（2014·上海卷）静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷A．在x2和x4处电势能相等B．由x1运动到x3的过程电势能增大C．由x1运动到x4的过程电场力先增大后减小D．由x1运动到x4的过程电场力先减小后增大12.【来源】河南省漯河高中2016-2017学年高二上学期期末物理模拟试卷（3）（多选题）如图甲所示，有一绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电荷，圆环平面与竖直平面重合．﹣光滑细杆沿垂直圆环平面的轴线穿过圆环，细杆上套有一个质量为m=10g的带正电的小球，小球所带电荷量q=5.0×10﹣4C．小球从c点由静止释放，其沿细杆由C经B向A运动的v﹣t图象如图乙所示．小球运动到B点时，速度图象的切线斜率最大（图中标出了该切线）．则下列说法正确的是（）8A．在O点右侧杆上，B点场强最大，场强大小为E=1.2V/mB．由C到A的过程中，小球的电势能先减小后变大C．由C到A电势逐渐降低D．C、B两点间的电势差UCB=0.9V答案及解析：12.ACD【考点】电势差与电场强度的关系；电场强度；电势能．【分析】通过乙图的v﹣t图象判断出加速度，加速度最大时受到的电场力最大，电场强度最大，由电场力做功即可判断电势能，由W=qU求的电势差【解答】解：A、由乙图可知，小球在B点的加速度最大，故受力最大，加速度有电场力提供，故B点的电场强度最大，a=，a=，解得E=1.2V/m，故A正确；B、从C到A电场力一直做正功，故电势能一直减小，故B错误，C正确；D、由C到B电场力做功为W=，CB间电势差为U==0.9V，故D正确故选：ACD三、轨迹类（电势和电势能）问题13.（2017·河北省张家口市高一期末考试）某电场的电场线分布如图所示（实线），以下说法正确的是A．c点场强大于b点场强B．b和c处在同一等势面上C．若将一试探电荷+q由a点移动到d点，电荷的电势能将增大9D．若某一点电荷只在电场力的作用下沿虚线由a点运动到d点，可判断该电荷一定带负电参考答案：A14.【来源】河南省信阳市永和中学2016-2017学年高三上学期第一次检测物理试卷如图所示，在平面直角坐标系xoy内，固定有A、B、C、D四个带电量均为Q的点电荷，它们关于两坐标轴对称，其中A、B带正电，C、D带负电它们产生电场的等势面如图中虚线所示，坐标轴上abcd是图中正方形的四个顶点，则（）A．将电子沿路径a→b→c移动，电场力先做负功，后做正功B．将电子沿路径a→o→c移动，电场力做正功C．b、d两点场强相同，电势不相等D．b、d两点电势相等，场强不相等答案及解析：14.C【考点】电势差与电场强度的关系；电场的叠加．【分析】电场线与等势面垂直，电场线的疏密程度可以反映场强的大小．顺着电场线的方向电势逐渐降低．结合电场的叠加原理分析．【解答】解：A、将电子沿路径a→b→c移动，从a到b，电场力做正功，从b到c，电场力做负功，故A错误；B、将电子沿路径a→o→c移动，电势不变，电场力不做功，故B错误；CD、根据对称性可知，b、d两点的场强大小相等，方向相同：均由b指向d，则场强相同．b、10d两点间的电场线由b指向d，所以b点的电势高于d点的电势．故C正确，D错误．故选：C．15．（2016·全国新课标Ⅰ卷）学&科网如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知A．Q点的电势比P点高B．油滴在Q点的动能比它在P点的大C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小15．AB【解析】带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直平面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称，可以判断合力的方向竖直向上，而重力方向竖直向下，可知电场力的方向竖直向上，运动电荷是负电荷，所以匀强电场的方向竖直向下，所以Q点的电势比P点高，带负电的油滴在Q点的电势能比它在P点的小，在Q点的动能比它在P点的大，故AB正确，C错误。在匀强电场中电场力是恒力，重力也是恒力，所以合力是恒力，所以油滴的加速度恒定，故D错误