物理2012新题分类汇编 电场高考真题模拟新题 23页

I单元　电场 I1　电场的力的性质 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎20．I1[2011·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1－5所示中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)(　　)‎ 图1－5‎ ‎【解析】 D　负电荷所受电场力的方向与电场强度的方向相反，且电荷受力方向指向运动轨迹的凹侧，A、C错误；B选项中负电荷所受电场力具有沿速度方向的分力，质点的速率是递增的，B错误；D选项中质点所受电场力具有沿速度反方向的分力，质点的速率是递减的，D正确．‎ ‎1．I1、I2[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 D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 ‎【解析】 D　负电荷受电场力方向与电场方向相反，当负电荷沿电场线方向移动时，电场力对电荷做负功，电势能一定增加，故D选项正确；电场中某点电势是否为零与电场强度的大小及物体是否带电无关，与选取的零电势点有关，故AB选项错误；沿电场线的方向电势降低，所以同一电场线上的各点，电势不会相等，选项C错误．‎ ‎3．I1[2011·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＝3　　　　　　B．n＝4‎ C．n＝5 D．n＝6‎ ‎【解析】 D　设1、2两球间距离为r，由库仑定律可得，接触前1、2两球间的作用力为F＝k.由于小球完全相同，当小球互相接触时会平分电荷，即当小球3与小球2接触后各带电荷，当小球3再与小球1接触时会再次平分所带电荷，最后小球1带电荷q，移走小球3后，1、2两球间的作用力为F′＝k，因F′＝F，可解得n＝6，选项D正确．‎ ‎21．I1[2011·广东物理卷] 图8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 ‎(　　)‎ 图8‎ 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 ‎21．I1[2011·广东物理卷] BD　【解析】 集尘极接直流高压电源正极，带正电荷，放电极接电源负极，带负电荷，故电场方向由集尘极指向放电极，B选项正确；尘埃在电场力作用下向集尘极运动，受力方向与电场方向相反，故尘埃带负电荷，A、C选项错误；由F＝qE可知，当电场强度E不变时，F与q成正比，故D选项正确．‎ 图1－4‎ ‎19. I1[2011·重庆卷] 如图1－4所示，电量为＋q和－q的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有(　　)‎ A. 体中心、各面中心和各边中点 B．体中心和各边中点 C．各面中心和各边中点 D．体中心和各面中心 的合场强为零，同理，a、d处电荷在该处产生的合场强为零，g、e处电荷在该处产生的合场强竖直向下，h、f处电荷在该处产生的合场强竖直向上，该处到g、e、h、f处距离相等，故此处合场强为零，同理，其他各面中心处合场强也为零．‎ ‎(3)在ab边中点处，分别画出a、b、c、d处电荷在该处产生的场强的方向，并利用平行四边形定则合成，如图丙所示，知a、b、c、d处电荷在此处合场强不为零，同理e、f、g、h处电荷在该处产生的合场强也不为零，又由于a、b、c、d处电荷与e、f、g、h处电荷距该中心距离又不全相同，故该处合场强不为零．‎ 综上所述，选项D正确．‎ 图7‎ ‎8．I1、I2[2011·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 ‎8．I1、I2[2011·江苏物理卷] AB　【解析】 根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面，可大致画出电场线的形状，在电场力的作用下粒子轨迹向下弯曲，根据曲线运动的特点，可以说明电场力指向轨迹内侧，与场强方向相反，所以粒子带负电，A正确；等势面先是平行等距，后变得稀疏，则电场强度先是不变，后变小，即电场力(加速度)先不变，后变小，B正确；根据电场力做功W＝qU，电场力做负功，所以粒子速度不断减小，C错误；电场力始终做负功，由功能关系可知，粒子电势能始终增加，所以D错误．‎ I2　电场的能的性质 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 图1－6‎ ‎21．I2[2011·山东卷] 如图1－6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 ‎【解析】 BC　两等量异种电荷产生的电场如图所示，由图可知，d点的电场线比b点的电场线密集，所以d点的场强大于b点的场强，A项错误，B项正确．a、c两点关于MN对称，b点在MN上，同一点电荷从a到b和从b到c电场力做的功相同，由W＝qU可知Uab＝Ubc，C项正确．a点电势高于c点电势，同一正电荷在a点的电势能大于在c点的电势能，D项错误．‎ ‎1．I1、I2[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 D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 ‎【解析】 D　负电荷受电场力方向与电场方向相反，当负电荷沿电场线方向移动时，电场力对电荷做负功，电势能一定增加，故D选项正确；电场中某点电势是否为零与电场强度的大小及物体是否带电无关，与选取的零电势点有关，故AB选项错误；沿电场线的方向电势降低，所以同一电场线上的各点，电势不会相等，选项C错误．‎ 图7‎ ‎8．I1、I2[2011·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 ‎8．I1、I2[2011·江苏物理卷] AB　【解析】 根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面，可大致画出电场线的形状，在电场力的作用下粒子轨迹向下弯曲，根据曲线运动的特点，可以说明电场力指向轨迹内侧，与场强方向相反，所以粒子带负电，A正确；等势面先是平行等距，后变得稀疏，则电场强度先是不变，后变小，即电场力(加速度)先不变，后变小，B正确；根据电场力做功W＝qU，电场力做负功，所以粒子速度不断减小，C错误；电场力始终做负功，由功能关系可知，粒子电势能始终增加，所以D错误．‎ I3　电容器　带电粒子在电场中的匀变速运动 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎17．I3[2011·全国卷] 通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80 μs，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1.0×109 V，云地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs.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1×105 A B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W C．闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/m D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J ‎【解析】 AC　在 60 μs的短暂时间内的平均电流就可以当作瞬时电流，即＝＝A＝1×105 A，所以A正确；整个闪电过程中的平均功率若这样计算就错了：＝＝＝W＝1×1014W，因为题中整个闪电过程的时间是0.2～0.3 s而不是60 μs，所以B错误；闪电前电场强度E＝＝ V/m＝1×106 V/m，C正确；整个闪电过程向外释放的能量大约是W＝qU＝6×109 J，所以D错误．‎ ‎20．I3[2011·安徽卷] 如图1－12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(　　)‎ 图1－12‎ A．00时，粒子被加速，则最多连续被加速的次数 N＝，得N＝25‎ 分析可得，粒子在连续被加速的次数最多且u＝U0时也被加速的情况下，最终获得的动能最大．‎ 粒子由静止开始加速的时刻 t＝T0＝T0　(n＝0,1,2，…)‎ 最大动能Ekm＝2×qU0＋qU0‎ 解得Ekm＝qU0.‎ ‎20．I3[2011·福建卷] 反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似．如图1－9所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间 图1－9‎ 往返运动．已知电场强度的大小分别是E1＝2.0×103 N/C和E2＝4.0×103 N/C，方向如图1－9所示，带电微粒质量m＝1.0×10－20 kg，带电量q＝－1.0×10－9 C，A点距虚线MN的距离d1＝1.0 cm.不计带电微粒的重力，忽略相对论效应．求：‎ ‎(1) B点到虚线MN的距离d2；‎ ‎(2) 带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t.‎ ‎20．I3[2011·福建卷] 【答案】 (1)带电微粒由A运动到B的过程中，由动能定理有 ‎|q|E1d1－|q|E2d2＝0①‎ 由①式解得d2＝d1＝0.50 cm②‎ ‎(2)设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律有 ‎|q|E1＝ma1③‎ ‎|q|E2＝ma2④‎ 设微粒在虚线MN两侧运动的时间分别为t1、t2，由运动学公式有 d1＝a1t⑤‎ d2＝a2t⑥‎ 又t＝t1＋t2⑦‎ 由②③④⑤⑥⑦式解得 t＝1.5×10－8 s I4　带电粒子在电场中的非匀变速运动 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ I5　实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ I6　实验：练习使用示波器 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ I7　电场综合 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎18．I7[2011·安徽卷] 图1－9甲为示波管的原理图．如果在电极YY′之间所加的电压按图1－9乙所示的规律变化，在电极XX′之间所加的电压按图1－9丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是(　　)‎ 图1－9‎ 图1－10‎ ‎【解析】 B　由图可知，电极XX′之间加扫描电压，电极YY′之间加正弦式交变电压，并且有相同的周期，在0时刻，UY＝0，电子在YY′之间没有偏转，UX为负向最大电压，电子只在XX′之间偏转，并且向左有最大偏转，故选项A、C错误；在0～t1之间，UY>0，UX<0，电子在XX′之间由左向右水平移动，同时在YY′之间由正中间先向上运动，再向下运动，在荧光屏看到的图形是选项B，故选项D错误，选项B正确．‎ ‎【答案】 (1)收集效率η为81%，即离下板0.81d0的尘埃恰好到达下板的右端边缘，‎ 设高压电源的电压为U，则在水平方向有 L＝v0t①‎ 在竖直方向有 ‎0．81d0＝at2②‎ 其中 a＝＝＝③‎ 当减小两板间距时，能够增大电场强度，提高装置对尘埃的收集效率．收集效率恰好为100%时，两板间距即为dm.如果进一步减小d，收集效率仍为100%.因此，在水平方向有 L＝v0t④‎ 在竖直方向有 dm＝a′t2⑤‎ 其中 a′＝＝＝⑥‎ 联立①～⑥各式可得 dm＝0.9d0⑦‎ ‎(2)通过前面的求解可知，当d≤0.9d0时，收集效率η均为100%.⑧‎ 当d＞0.9d0时，设距下板x处的尘埃恰好到达下板的右端边缘，此时有 x＝2⑨‎ 根据题意，收集效率为 η＝⑩‎ 联立①②③⑨⑩式解得 η＝0.812‎ ‎(3)稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量为 ＝η×nmbdv0‎ 当d≤0.9d0时，η＝1，因此 ＝nmbdv0‎ 当d>0.9d0时，η＝0.812，因此 ＝0.81nmbv0 绘出的图线如下 ‎24．I7[2011·北京卷] 静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和d为已知量．一个带负电的粒子在电场中以x＝0为中心、沿x轴方向做周期性运动．已知该粒子质量为m、电量为－q，其动能与电势能之和为－A(0