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2012年高考物理试题汇编——电场2


2012年高考物理试题分类汇编 ———静电场

1.(2012福建卷).如图,在点电荷Q产生的电场中, 将两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点, 虚线为等势线。取无穷远处为零电势点,若将q1、q2 移动到无穷远的过程中外力克服电场力做的功相等, 则下列说法正确的是( ) A.A点电势大于B点电势 B.A、B两点的电场强度相等 C. q1的电荷量小

于q2的电荷量 D. q1在A点的电势能小于q2在B点的 电势能
2.(2012江苏卷).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.3:1 B.1:3 C.9:1 D.1:9

5(2012天津卷).两个固定的等量异号点电荷 所产生电场的等势面如图中虚线所示,一带负 电的粒子以某一速度从图中A点沿图示方向进 入电场在纸面内飞行,最后离开电场,粒子只 受静电力作用,则粒子在电场中
A.做直线运动,电势能先变小后 变大 B.做直线运动,电势能先变大后 变小 C.做曲线运动,电势能先变小后变大 D.做曲线运动,电势能先变大后变小

解析:两个固定的的等量异号点电荷 产生电场的等势面与电场线垂直,且 沿电场线电势减小,所以等量异号点 电荷和它们间的直线电场线如图所示。 当带负电的粒子进入电场受到与其速 度垂直的电场力而偏转做曲线运动。 电子在斜向左的电场力作用下向左偏转,电场力 做正功粒子的动能增加,电势能减小。答案C。 4.(2012上海卷).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

9、(2012安徽卷).如图所示,在平面直角 中,有方 向平行于坐标平面的匀强电场,其中坐标原点处的电 势为0 V,点A处的电势为6 V, 点B处的电势为3 V, 则 电场强度的大小为 ( ) y(cm) A.200V/m B.200 3 V/m B(0, 3 ) C.100 V/m D. 100 V/m


A(6,0 10.(2012重庆卷).空中P、 Q两点处各固定一个点电荷, O x(cm) 其中P点处为正点电荷,P、 Q两点附近电场的等势面分布如题20图所示,a、b、c、d 为电场中的四个点。则 A.P、Q两点处的电荷等量同种 B.a点和b点的电场强度相同 C.c点的电热低于d点的电势 D.负电荷从a到c,电势能减少
)


11、(2012海南卷)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

3.(2012江苏卷).一充电后的平行板电容器保持两板 间的正对面积、间距和电荷量不变,在两板间插入一电介 质,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是 A.C和U均增大 B.C增大,U减小 C.C减小,U增大 D.C和U均减小
【解析】根据,电容C增大,根据,U减小,B正确。 【答案】B

6.(2012浙江卷).用金属做成一个不带电的圆环,放在干燥 的绝缘桌面上。小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后, 将笔套与头发摩擦后,将笔套自上向下慢慢靠近圆环,当距离 约为0.5cm是圆环被吸引到笔套上,如图所示。对上述现象的 判断与分析,下列说法正确的是( ) A.摩擦使笔套带电 B.笔套靠近圆环时,圆环上、下都感应出异号电荷 C.圆环被吸引到笔套的过程中,圆环所受静电力的合力大于圆 环的重力 D.笔套碰到圆环后,笔套所带的电荷立刻被全部中和 7.(2012全国新课标).如图,平行板电容器的两个极板与水平 地面成一角度,两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰 能沿图中所示水平直线通过电容器,则在此过程中,该粒子 A.所受重力与电场力平衡 B.电势能逐渐增加 C.动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动

ABC

BD

12.(2012海南卷)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:设1、2距离为R,则:,3与2接触后,它们带 的电的电量均为:,再3与1接触后,它们带的电的 电量均为,最后有上两式得:n=6

13.(2012全国理综).(16分)如图,一平行板电容器 的两个极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小 球用一绝缘清线悬挂于O点。先给电容器缓慢充电, 使两级板所带电荷量分别为﹢Q和﹣Q,此时悬线与 竖直方向的夹角为π/6。再给电容器缓慢充电,直到 悬线和竖直方向的夹角增加到π/3,且小球与两极板 不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。
【解析】根据力的平衡和力的合成(如下图), ? Eq ? mg tan 根据电场强度与电势差的关系 6 3mgCd; 及电容的定义得 E ? Q ,所以
Cd

Q?

3q

第二次充电后, ' ? Q

3mgCd q

,所以第二次充

电使电容器正极板增加的电荷量.
?Q ? Q'?Q ? 2 3mgCd 3q ? 2Q

14.(2012广东卷).图5是某种静电矿料分选器的原 理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分 落在收集板中央的两侧,对矿粉分离的过程,下列表 述正确的有 A.带正电的矿粉落在右侧 B.电场力对矿粉做正功 C.带负电的矿粉电势能变大 D.带正电的矿粉电势能变小
15.(2012北京高考卷).“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体 制成.若在结两端加恒定电压U,则它会辐射频率为ν的电磁 波,且ν与U成正比,即ν=kU.已知比例系数k仅与元电荷的2 倍和普朗克常数h有关,你可能不了解此现象的机理,但仍可 运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理比例系数的 值可能为 A. h B. 2e C.2he D. 1 h 2he 2e

16.(2012北京高考卷).(20分) 匀强电场的方向沿x轴正方向,电场强度E随x的分 布如图所示,图中E0和d均为已知量.将带正电 的质点A在O点由静止释放.A离开电场足够远后,再 将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放.当B在 电场中运动时,A、B间的相互作用力及相互作用能均 为零;B离开电场后,A、B间的相互作用视为静电作 用.已知A的电荷量为Q,A和B的质量分别为m m E 和 4 .不计重力. E0 (1)求A在电场中的运动时间t; 4 (2)若B的电荷量为q= 9 Q,求两 质点相互作用能的最大值Epm; (3)为使B离开电场后不改变运 x O d 动方向,求B所带电荷量的最大值qm.

(1)由牛顿第二定律,A在电场中运动的加速度a= F = m A在电场中做匀变速直线运动 d= 1 at2 2 2dm 解得运动时间 t= 2d =
a
QE0

QE0 m

(2)设A、B离开电场时的速度分别为υA0、υB0,由动能定理, 有 1 1 m ?2 2 QE0d= 2 m ? A 0 ,QE0d= 2 4 B 0 ① A、B相互作用过程中,动量和能量守恒.A、B相互作用力 为斥力,A受的力与其运动方向相同,B受的力与其运动方向相 反,相互作用力对A做正功,对B做负功.A、B靠近的过程中, B的路程大于A的路程,由于相互作用力大小相等,相互作用力 对B做功的绝对值大于对A做功的绝对值,因此相互作用力做功 之和为负,相互作用能增加.所以,当A、B最接近时相互作用 能最大,此时两者速度相同,设为υ′,有 m m (m+ )υ′= mυA0+ υB0 ②
4 m 2 1 1 m ?2 1 2 B 0 )Epm=( m? A 0 + (m+ 4 )υ′ 2 2 4 2 4



已知q= Q,由①、②、③式解得 1 相互作用能的最大值 Epm= 45 QE0d (3)考虑A、B在x > d区间的运动,由动量守恒、能量守恒, 且在初态和末态均无相互作用,有 m mυA+ mB= mυA0+ υB0 υ ④
1 2 ?A 2m

4 9

4 1 m? 2 1 + 2 4 B= 2

4

m ? A0 +
2

1 m ?2 B0 2 4


5

由④、⑤解得

υB=- 3B0+ υ8 υ A0
5 3 υB=- υB0+ 5 8 υA0 ≥ 0 5

因B不改变运动方向,故
由①、⑥解得



q≤ 16 Q 9
16 9

即B所带电荷量的最大值qm=

Q

17.(2012山东卷).图中虚线为一组间距 相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点 电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场, 实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹, a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该 粒子( CD ) A.带负电 B.在c点受力最大 C.在b点的电势能大于在c点 的电势能 D.由a点到b点的动能变化大 于有b点到c点的动能变化

18.(2012四川卷).(19分) 如图所示,ABCD为固定在竖直平面内的轨道,AB段光滑水平, BC段为光滑圆弧,对应的圆心角θ= 370,半径r=2.5m,CD段平直 倾斜且粗糙,各段轨道均平滑连接,倾斜轨道所在区域有场强大小 为E=2×l05N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量m=5×l02kg、电荷量q=+1×10-6C的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后, 沿水平轨道向左滑行,在C点以速度v0=3m/s冲上斜轨。以小物体 通过C点时为计时起点,0.1s以后,场强大小不变,方向反向。已 知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ=0.25。设小物体的电荷量保持不 变,取g=10m/s2.sin370=0.6,cos370=0.8。 (1)求弹簧枪对小物体所做的功; (2)在斜轨上小物体能到达的 最高点为P,求CP的长度。

解:(1)设弹簧枪对小物体做功为Wf, 1 由动能定理得Wf-mgr(l-cosθ)= 2 02 mv ① 代人数据得Wf=0.475J ②说明:①式4分,②式2分。 (2)取沿平直斜轨向上为正方向。设小物体通过C点进入电场后 的加速度为a1, 由牛顿第二定律得-mgsinθ-μ(mgcosθ+qE)=ma1 ③ 小物体向上做匀减速运动,经t1=0.1s后,速度达到v1,有 v1=v0+a1t1③ 由③④可知v1=2.1m/s,设运动的位移为s1,有 1 sl-v0t1+ 2 a1t12 ⑤ 电场力反向后,设小物体的加速度为a2,由牛顿第二定律得 -mgsinθ-μ(mgcosθ-qE)=ma2 ⑥ 设小物体以此加速度运动到速度为0,运动的时间为t2,位移s2, 1 2 有0=v1+a2t2 ⑦ s2=v1t2+ a2t2 2 ⑧ 设CP的长度为s,有 s=s1+s2 ⑨ 联立相关方程,代人数据解得 s=0.57m⑩ 说明:③⑥式各3分,④⑤⑦⑧⑨式各1分,⑩式2分。

19.(2012安徽卷). 如图1所示,半径为R均匀带电圆形 平板,单位面积带电量为 ? ,其轴线上任意一点P(坐 标为X)的电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原 ? ? x 理求出:E=2??? ?1 ? ?,方向沿X轴。现考虑 单位面积带电量为 ? 0 的无限大均匀带电平板,从其中间 挖去一半径r为的圆板,如图2所示。则圆孔轴线上任意 一点Q(坐标为x)的电场强度为 ( ) x A. 2 ??? 0 2 2
? ?

?r

2

?x

2

?

1

2

? ?

?r
?r

?x
r
2

?

x

1

2

x

Q



Po ●

o

B. 2??? 0 C. 2??? 0

2

?x

?

1 2

r o Ro Oo

O

o

x r

D. 2??? 0 x

r

图1

图 2

解析:当 时, R ? x =0,则 , 当挖去半径为r的圆孔时,应在E中减掉该圆孔对应的 x x 场强 E r ? 2???(1 , 即 E? ? 2??? 。 ) 0
2 2

R ??

x

E ? 2?k? 0

选项A正确。

r ?x
2

2

0

(r ? x )2
2 2

1


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