最新2年高考及模擬之電場
高考題薈萃
2023年高考新題
1．2010·重慶·1７某電容式話筒的原理示意圖如題18圖所示，e為電源，r為電阻，薄片p和q為兩金屬基板。對著話筒說話時，p振動而q可視為不動。在p、q間距增大過程中，
a．p、q購車的電容器的電容增大
b．p上電荷量保持不變
c．m點的電勢比n點的低
d．m點的電勢比n點的高
【答案】d
【解析】電容式話筒與電源串聯，電壓保持不變。在p、q間距增大過程中，根據電容決定式得電容減小，又根據電容定義式得電容器所帶電量減小，電容器的放電電流通過r的方向由m到n，所以m點的電勢比n點的高。d正確
2.2010·全國卷ⅰ·16關於靜電場，下列結論普遍成立的是
a．電場中任意兩點之間的電勢差只與這兩點的場強有關
b．電場強度大的地方電勢高，電場強度小的地方電勢低
c．將正點電荷從場強為零的一點移動到場強為零的另一點，電場力做功為零
d．在正電荷或負電荷產生的靜電場中，場強方向都指向電勢降低最快的方向
【答案】c
【解析】在正電荷的電場中，離正電荷近，電場強度大，電勢高，離正電荷遠，電場強度小，電勢低；而在負電荷的電場中，離正電荷近，電場強度大，電勢低，離負電荷遠，電場強度小，電勢高，a錯誤。電勢差的大小決定於兩點間距和電場強度，b錯誤；沿電場方向電勢降低，而且速度最快，c正確；場強為零，電勢不一定為零，如從帶正電荷的導體球上將正電荷移動到另一帶負電荷的導體球上，電場力做正功。
【命題意圖與考點定位】考查靜電場中電場強度和電勢的特點，應該根據所學知識舉例逐個排除。
3. 2010·天津·5在靜電場中，將一正電荷從a點移到b點，電場力做了負功，則
a．b點的電場強度一定比a點大 b．電場線方向一定從b指向a
c．b點的電勢一定比a點高d．該電荷的動能一定減小
答案：c
4. 2010·全國卷ⅱ·17在雷雨雲下沿豎直方向的電場強度為v/m.已知一半徑為1mm的雨滴在此電場中不會下落，取重力加速度大小為10m/,水的密度為kg/。
這雨滴攜帶的電荷量的最小值約為
a．2c b. 4c c. 6c d. 8c
5. 2010·江蘇物理·5空間有一沿x軸對稱分布的電場，其電場強度e隨x變化的影象如圖所示。下列說法正確的是
（a）o點的電勢最低
（b）x2點的電勢最高
（c）x1和- x1兩點的電勢相等
（d）x1和x3兩點的電勢相等
答案：c
【解析】沿x軸對稱分布的電場，由題圖可得其電場線以o點為中心指向正、負方向，沿電場線電勢降落（最快），所以o點電勢最高，a錯誤，b錯誤；根據u=ed，電場強度是變數，可用e-x圖象面積表示，所以c正確；兩點電場強度大小相等，電勢不相等，d錯誤。
6. 2010·福建·18物理學中有些問題的結論不一定必須通過計算才能驗證，有時只需要通過一定的分析就可以判斷結論是否正確。如圖所示為兩個彼此平行且共軸的半徑分別為和的圓環，兩圓環上的電荷量均為q（q>0），而且電荷均勻分布。
兩圓環的圓心和相距為2a，聯線的中點為o，軸線上的a點在o點右側與o點相距為r（ra．
b．c．
d．【答案】d k^s*
【解析】當時，點位於圓心o處，可以把o1、o2兩個帶電圓環均等效成兩個位於圓心處的點電荷，根據場強的疊加容易知道，此時總場強e=0，將r=0代入各選項，排除ab選項；當r=a時，a點位於圓心o2處，帶電圓環o2由於對稱性在a點的電場為0，根據微元法可以求得此時的總場強為，將r=a代入cd選項可以排除c。
7. 2010·新課標·17靜電除塵器是目前普遍採用的一種高效除塵器。某除塵器模型的收塵板是很長的條形金屬板，圖中直線為該收塵板的橫截面。
工作時收塵板帶正電，其左側的電場線分布如圖所示；粉塵帶負電，在電場力作用下向收塵板運動，最後落在收塵板上。若用粗黑曲線表示原來靜止於點的帶電粉塵顆粒的運動軌跡，下列4幅圖中可能正確的是(忽略重力和空氣阻力)
【答案】a
【解析】粉塵受力方向為電場線方向，從靜止開始運動應該是a圖情況，不會是bcd情況，a正確。
8．2010·北京·18用控制變數法，可以研究影響平行板電容器電容的因素（如圖）。設兩極板正對面積為s，極板間的距離為d,靜電計指標偏角為θ。實驗中，極板所帶電荷量不變，若
a.保持s不變，增大d,則θ變大
b.保持s不變，增大d,則θ變小
c.保持d不變，減小s,則θ變小
d.保持d不變，減小s,則θ不變
【答案】a
【解析】由知保持s不變，增大d，電容減小，電容器帶電能力降低，電容器電量減小，靜電計所帶電量增加，θ變大；保持d不變，減小s，電容減小，θ變大。正確答案a。
9.2010·上海物理·9三個點電荷電場的電場線分布如圖所示，圖中a、b兩點出的場強
大小分別為、，電勢分別為，則
（a）＞，＞
（b）＜，＜
（c）＞，＜
（d）＜，＞
【解析】根據電場線的疏密表示場強大小，沿電場線電勢降落（最快），選c。本題考查電場線與場強與電勢的關係。難度：易。
10．2010·海南物理·4如右圖， m、n和p是以為直徑的半圈弧上的三點，o點為半圓弧的圓心，．電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置於m、n兩點，這時o點電場強度的大小為；若將n點處的點電荷移至p點，則o點的場場強大小變為，與之比為
a． b． c． d．
【答案】b
【解析】依題意，每個點電荷在o點產生的場強為，則當n點處的點電荷移至p點時，o點場強如圖所示，合場強大小為，則，b正確。
11. 2010·安徽·16如圖所示，在xoy平面內有乙個以o為圓心、半徑r=0.1m的圓，p為圓周上的一點，o、p兩點連線與軸正方向的夾角為θ。
若空間存在沿軸負方向的勻強電場，場強大小e=100v/m，則o、p兩點的電勢差可表示為
a. b.
c. d.
【答案】a
【解析】在勻強電場中，兩點間的電勢差u=ed，而d是沿場強方向上的距離，所以，故：，選項a正確。
12．2010·海南物理·11利用靜電除塵器可以消除空氣中的粉塵．靜電除塵器由金屬管a和懸在管中的金屬絲b組成，a和b分別接到高壓電源正極和負極，其裝置示意圖如右圖所示．a、b之間有很強的電場，距b越近，場強填：「越大」或「越小」)。b附近的氣體分子被電離成為電子和正離子，粉塵吸附電子後被吸附到_______（填「a」或「b」）上，最後在重力作用下落入下面的漏斗中．
【答案】越大 a
【解析】電極截面如圖所示，由電場線可判斷越靠近b場強越大；粉塵吸附電子後帶負電，因此向正極a運動。
13. 2010·天津·12質譜分析技術已廣泛應用於各前沿科學領域。湯姆孫發現電子的質譜裝置示意如圖，m、n為兩塊水平放置的平行金屬極板，板長為l，板右端到屏的距離為d，且d遠大於l，o』o為垂直於屏的中心軸線，不計離子重力和離子在板間偏離o』o的距離。
以屏中心o為原點建立xoy直角座標系，其中x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向。
（1）設乙個質量為m0、電荷量為q0的正離子以速度v0沿o』o的方向從o』點射入，板間不加電場和磁場時，離子打在屏上o點。若在兩極板間加一沿+y方向場強為e的勻強電場，求離子射到屏上時偏離o點的距離y0;
(2)假設你利用該裝置**未知離子，試依照以下實驗結果計算未知離子的質量數。
上述裝置中，保留原電場，再在板間加沿-y方向的勻強磁場。現有電荷量相同的兩種正離子組成的離子流，仍從o』點沿o』o方向射入，屏上出現兩條亮線。在兩線上取y座標相同的兩個光點，對應的x座標分別為3.
24mm和3.00mm，其中x座標大的光點是碳12離子擊中屏產生的，另一光點是未知離子產生的。儘管入射離子速度不完全相同，但入射速度都很大，且在板間運動時o』o方向的分速度總是遠大於x方向和y方向的分速度。
解析：（1）離子在電場中受到的電場力
離子獲得的加速度
離子在板間運動的時間
到達極板右邊緣時，離子在方向的分速度
離子從板右端到達屏上所需時間
離子射到屏上時偏離點的距離
由上述各式，得
（2）設離子電荷量為，質量為，入射時速度為，磁場的磁感應強度為，磁場對離子的洛倫茲力
已知離子的入射速度都很大，因而離子在磁場中運動時間甚短，所經過的圓弧與圓周相比甚小，且在板間運動時，方向的分速度總是遠大於在方向和方向的分速度，洛倫茲力變化甚微，故可作恒力處理，洛倫茲力產生的加速度
是離子在方向的加速度，離子在方向的運動可視為初速度為零的勻加速直線運動，到達極板右端時，離子在方向的分速度
離子飛出極板到達屏時，在方向上偏離點的距離
當離子的初速度為任意值時，離子到達屏上時的位置在方向上偏離點的距離為，考慮到⑥式，得
由⑩、⑾兩式得
其中 上式表明，是與離子進入板間初速度無關的定值，對兩種離子均相同，由題設條件知，座標3.24mm的光點對應的是碳12離子，其質量為，座標3.00mm的光點對應的是未知離子，設其質量為，由⑿式代入資料可得
故該未知離子的質量數為14。
14．2010·江蘇物理·15製備奈米薄膜裝置的工作電極可簡化為真空中間距為d的兩平行極板，如圖甲所示，加在極板a、b間的電壓uab作週期性變化，其正向電壓為u0，反向電壓為-ku0（k>1），
電壓變化的週期為2r，如圖乙所示。在t=0時，極板b附近的乙個電子，質量為m、電荷量為e，受電場作用由靜止開始運動。若整個運動過程中，電子未碰到極板a，且不考慮重力作用。
（1）若，電子在0—2r時間內不能到達極板a，求d應滿足的條件；
（2）若電子在0—2r時間未碰到極板b，求此運動過程中電子速度隨時間t變化的關係；
（3）若電子在第n個週期內的位移為零，求k的值。
【答案】（1）
（2）v=[t-(k+1)n]，(n=0,1,2, ……,99)和v=[(n+1)(k+1) -kt]，(n=0,1,2, ……,99)
（3）【解析】（1）電子在 0～τ時間內做勻加速運動
加速度的大小
位移在τ～2τ時間內先做勻減速運動，後反向做勻加速運動
加速度的大小
初速度的大小
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