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1、2020年高考物理試題分類匯編:靜電場
1.(2020福建卷).如圖,在點電荷Q產(chǎn)生的電場中,將兩個帶正電的試探電荷、分別置于A、B兩點,虛線為等勢線。取無窮遠處為零電勢點,若將、移動到無窮遠的過程中外力克服電場力做的功相等,則下列說法正確的是
A.A點電勢大于B點電勢
B.A、B兩點的電場強度相等
C.的電荷量小于的電荷量
D.在A點的電勢能小于在B點的電勢能
答案:C
2.(2020江蘇卷).真空中,A、B兩點與點電荷Q的距離分別為r和3r則A、B兩點的電場強度大小之比為
A.3:1 B.1:3
C.9:1 D.1:9
2、
【解析】根據(jù)庫侖定律,選C。
【答案】C
3.(2020江蘇卷).一充電后的平行板電容器保持兩板間的正對面積、間距和電荷量不變,在兩板間插入一電介質(zhì),其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是
A.C和U均增大 B.C增大,U減小
C.C減小,U增大 D.C和U均減小
【解析】根據(jù),電容C增大,根據(jù),U減小,B正確。
【答案】B
4.(2020上海卷).A、B、C三點在同一直線上,AB:BC=1:2,B點位于A、C之間,在B處固定一電荷量為Q的點電荷。當在A處放一電荷量為+q的點電荷時,它所受到的電場力為F;移去A
3、處電荷,在C處放一電荷量為-2q的點電荷,其所受電場力為( )
(A)-F/2 (B)F/2 (C)-F (D)F
答案:B
5(2020天津卷).兩個固定的等量異號點電荷所產(chǎn)生電場的等勢面如圖中虛線所示,一帶負電的粒子以某一速度從圖中A點沿圖示方向進入電場在紙面內(nèi)飛行,最后離開電場,粒子只受靜電力作用,則粒子在電場中
A.做直線運動,電勢能先變小后變大
B.做直線運動,電勢能先變大后變小
C.做曲線運動,電勢能先變小后變大
D.做曲線運動,電勢能先變大后變小
解析:兩個固定的的等量異號點電荷產(chǎn)生電場的等勢面與電場線垂直,且沿電場線電勢減小,所以
4、等量異號點電荷和它們間的直線電場線如圖所示。當帶負電的粒子進入電場受到與其速度垂直的電場力而偏轉(zhuǎn)做曲線運動。
電子在斜向左的電場力作用下向左偏轉(zhuǎn),電場力做正功粒子的動能增加,電勢能減小。答案C。
6.(2020浙江卷).用金屬做成一個不帶電的圓環(huán),放在干燥的絕緣桌面上。小明同學用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后,將筆套與頭發(fā)摩擦后,將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán),當距離約為0.5cm是圓環(huán)被吸引到筆套上,如圖所示。對上述現(xiàn)象的判斷與分析,下列說法正確的是( )
A.摩擦使筆套帶電
B.筆套靠近圓環(huán)時,圓環(huán)上、下都感應出異號電荷
C.圓環(huán)被吸引到筆套的過程中,
5、圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力
D.筆套碰到圓環(huán)后,筆套所帶的電荷立刻被全部中和
答案:ABC
7.(2020全國新課標).如圖,平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度,兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器,則在此過程中,該粒子
A.所受重力與電場力平衡
B.電勢能逐漸增加
C.動能逐漸增加
D.做勻變速直線運動
[答案]BD
[解析]要使粒子在電場中直線運動,必須使合力與運動方向在一直線上,由題意可受力分析可知,受重力豎直向下,電場力垂直極板向上,合力水平向左。故A錯。因電場力做負功,故電勢能增加。B正確。合力做負功,故動能減少。C
6、錯。因合力為定值且與運動方向在一直線上,故D正確。
8.(2020上海卷).如圖,質(zhì)量分別為mA和mB的兩小球帶有同種電荷,電荷量分別為qA和qB,用絕緣細線懸掛在天花板上。平衡時,兩小球恰處于同一水平位置,細線與豎直方向間夾角分別為q1與q2(q1>q2)。兩小球突然失去各自所帶電荷后開始擺動,最大速度分別為vA和vB,最大動能分別為EkA和EkB。則( )
(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
答案:A、C、D
Oo
x(cm)
y(cm)
A(6,0)
B(0,)
●
●
9.(2020安徽
7、卷).如圖所示,在平面直角 中,有方向平行于坐標平面的勻強電場,其中坐標原點處的電勢為0 V,點處的電勢為6 V, 點處的電勢為3 V, 則電場強度的大小為 ( )
A.200V/m B.200 V/m
Oo
x(cm)
y(cm)
A(6,0)
B(0,)
●
●
●
Co
Eo
θo
C.100 V/m D. 100 V/m
18A;
解析:OA中點C的電勢為3V,連BC得等勢線,作BC的垂線得電場線如圖,由得:,故A對。
10.(2020重慶卷).空中P、Q兩點處各固定一個
8、點電荷,其中P點處為
正點電荷,P、Q兩點附近電場的等勢面分布如題20圖所
示,a、b、c、d為電場中的四個點。則
A.P、Q兩點處的電荷等量同種
B.a(chǎn)點和b點的電場強度相同
C.c點的電熱低于d點的電勢
D.負電荷從a到c,電勢能減少
答案:D
11.(2020海南卷)關(guān)于靜電場,下列說法正確的是
A. 電勢等于零的物體一定不帶電
B. 電場強度為零的點,電勢一定為零
C. 同一電場線上的各點,電勢一定相等
D. 負電荷沿電場線方向移動時,電勢能一定增加
解析:考察電場和電勢概念,選D
12.(2020海南卷)三個相同的金屬小球1.2.3.分別置于絕緣支
9、架上,各球之間的距離遠大于小球的直徑。球1的帶電量為q,球2的帶電量為nq,球3不帶電且離球1和球2很遠,此時球1、2之間作用力的大小為F?,F(xiàn)使球3先與球2接觸,再與球1接觸,然后將球3移至遠處,此時1、2之間作用力的大小仍為F,方向不變。由此可知
A..n=3 B..n=4
C..n=5 D.. n=6
解析:設(shè)1、2距離為R,則:,3與2接觸后,它們帶的電的電量均為:,再3與1接觸后,它們帶的電的電量均為,最后有上兩式得:n=6
13.(2020全國理綜).(16分)(注意:在試題卷上作答無效)
如圖,一平行板電容器的兩個極板豎直放置,在兩極板間有一
10、帶電小球,小球用一絕緣清線懸掛于O點。先給電容器緩慢充電,使兩級板所帶電荷量分別為﹢Q和﹣Q,此時懸線與豎直方向的夾角為π/6。再給電容器緩慢充電,直到懸線和豎直方向的夾角增加到π/3,且小球與兩極板不接觸。求第二次充電使電容器正極板增加的電荷量。
【解析】根據(jù)力的平衡和力的合成(如下圖),,根據(jù)電場強度與電勢差的關(guān)系及電容的定義得,所以;第二次充電后,,所以第二次充電使電容器正極板增加的電荷量.
14.(2020廣東卷).圖5是某種靜電礦料分選器的原理示意圖,帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強電場后,分落在收集板中央的兩側(cè),對礦粉分離的過程,下列表述正確的有
A.帶正電的礦粉落在右
11、側(cè)
B.電場力對礦粉做正功
C.帶負電的礦粉電勢能變大
D.帶正電的礦粉電勢能變小
答案:BD
15.(2020北京高考卷).“約瑟夫森結(jié)”由超導體和絕緣體制成.若在結(jié)兩端加恒定電壓U,則它會輻射頻率為ν的電磁波,且ν與U成正比,即ν=kU.已知比例系數(shù)k僅與元電荷的2倍和普朗克常數(shù)h有關(guān),你可能不了解此現(xiàn)象的機理,但仍可運用物理學中常用的方法,在下列選項中,推理比例系數(shù)的值可能為
A. B. C.2he D.
答案:B
16.(2020北京高考卷).(20分)
勻強電場的方向沿x軸正
12、方向,電場強度E隨x的分布如圖所示,圖中E0和d均為已知量.將帶正電
的質(zhì)點A在O點由靜止釋放.A離開電場足夠遠后,再將另一帶正電的質(zhì)點B放在O點也由靜止釋放.
當B在電場中運動時,A、B間的相互作用力及相互作用能均為零;B離開電場后,A、B間的相互作用視為
O
x
E0
E
d
靜電作用.已知A的電荷量為Q,A和B的質(zhì)量分別為m和.不計重力.
(1)求A在電場中的運動時間t;
(2)若B的電荷量為q=Q,求兩質(zhì)點相互作用能的最大值Epm;
(3)為使B離開電場后不改變運動方向,求B所帶電荷量的最大值qm.
答案:
(1)由牛頓第二定律,A在電場中運動的加
13、速度a==
A在電場中做勻變速直線運動 d=at2
解得運動時間 t==
(2)設(shè)A、B離開電場時的速度分別為υA0、υB0,由動能定理,有
QE0d=m,QE0d= ①
A、B相互作用過程中,動量和能量守恒.A、B相互作用力為斥力,A受的力與其運動方向相同,B受的力與其運動方向相反,相互作用力對A做正功,對B做負功.A、B靠近的過程中,B的路程大于A的路程,由于相互作用力大小相等,相互作
14、用力對B做功的絕對值大于對A做功的絕對值,因此相互作用力做功之和為負,相互作用能增加.所以,當A、B最接近時相互作用能最大,此時兩者速度相同,設(shè)為υ′,有
(m+)υ′= mυA0+υB0 ②
Epm=(m+)-(m+)υ′2 ③
已知=Q,由①、②、③式解得
相互作用能的最大值 Epm=QE0d
(3)考慮A、B在x > d區(qū)間的運動,由動量守恒、能量守恒,且在初態(tài)和末態(tài)均無相互作用,有
mυA+υB=
15、mυA0+υB0 ④
m+=m+ ⑤
由④、⑤解得 υB=-υB0+υA0
因B不改變運動方向,故 υB=-υB0+υA0 ≥ 0 ⑥
由①、⑥解得 q≤Q
即B所帶電荷量的最大值qm=Q
17.(2020山東卷).圖中虛線為一組間距相等的同心圓,圓心處固定一帶正電的點電荷。一帶電粒子以一定初速度射入電場,實線為粒子僅在電場力作用下的運動軌跡,a、b、c
16、三點是實線與虛線的交點。則該粒子
A.帶負電
B.在c點受力最大
C.在b點的電勢能大于在c點的電勢能
D.由a點到b點的動能變化大于有b點到c點的動能變化
答案:CD
18.(2020四川卷).(19分)
如圖所示,ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道,AB段光滑水平,BC段為光滑圓弧,對應的圓心角θ= 370,半徑r=2.5m,CD段平直傾斜且粗糙,各段軌道均平滑連接,傾斜軌道所在區(qū)域有場強大小為E=2×l05N/C、方向垂直于斜軌向下的勻強電場。質(zhì)量m=5×l0-2kg、電荷量q=+1×10-6C的小物體(視為質(zhì)點)被彈簧槍發(fā)射后,沿水平軌道向左滑行,在C點以速度v0=3m/s
17、沖上斜軌。以小物體通過C點時為計時起點,0.1s以后,場強大小不變,方向反向。已知斜軌與小物體間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。設(shè)小物體的電荷量保持不變,取g=10m/s2.sin370=0.6,cos370=0.8。
(1)求彈簧槍對小物體所做的功;
(2)在斜軌上小物體能到達的最高點為P,求CP的長度。
24.解:
(1)設(shè)彈簧槍對小物體做功為Wf,由動能定理得Wf-mgr(l-cosθ)=mv02 ①
代人數(shù)據(jù)得Wf=0.475J ②
說明:①式4分,②式2分。
(2)取沿平直斜軌向上為正方向。設(shè)小物體通過C點進入電場后的加速度為a1,
由牛頓第二定律得-mgsinθ-
18、μ(mgcosθ+qE)=ma1 ③
小物體向上做勻減速運動,經(jīng)t1=0.1s后,速度達到v1,有
v1=v0+a1t1③
由③④可知v1=2.1m/s,設(shè)運動的位移為s1,有
sl-v0t1+a1t12 ⑤
電場力反向后,設(shè)小物體的加速度為a2,由牛頓第二定律得
-mgsinθ-μ(mgcosθ-qE)=ma2 ⑥
設(shè)小物體以此加速度運動到速度為0,運動的時間為t2,位移為s2,有
0=v1+a2t2 ⑦
s2=v1t2+a2t22 ⑧
設(shè)CP的長度為s,有 s=s1+s2 ⑨
聯(lián)立相關(guān)方程,代人數(shù)據(jù)解得 s=0.57m⑩
說明:③⑥式各3分,④⑤⑦
19、⑧⑨式各1分,⑩式2分。
19.(2020安徽卷). 如圖1所示,半徑為均勻帶電圓形平板,單位面積帶電量為,其軸線上任意一點(坐標為)的電場強度可以由庫侖定律和電場強度的疊加原理求出:=2,方向沿軸?,F(xiàn)考慮單位面積帶電量為的無限大均勻帶電平板,從其中間挖去一半徑為的圓板,如圖2所示。則圓孔軸線上任意一點(坐標為)的電場強度為 ( )
Oo
ro
●
x
Qo
圖2
Oo
Ro
●
x
Po
圖1
A. 2
B. 2
C. 2
D. 2
20A;
解析:當時,=0,則,當挖去半徑為r的圓孔時,應在E中減掉該圓孔對應的場強,即。選項A正確。