2019年高考物理 真题同步分类解析 专题05 电场（含解析）

专题5 电场 1.2019全国1卷15如图，空间存在一方向水平向右的匀强磁场，两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，则（ ）AP和Q都带正电荷 BP和Q都带负电荷CP带正电荷，Q带负电荷DP带负电荷，Q带正电荷【答案】D 【解析】当P带负电荷，Q带正电荷，P受Q库仑力向右，受电场力向左，方向相反；Q 受P库仑力向左，受电场力向右，方向相反；可以平衡。同样方法判断，其他不可以平衡。2. 全国2卷20静电场中，一带电粒子仅在电场力的作用下自M点由静止开始运动，N为粒子运动轨迹上的另外一点，则（ ）A运动过程中，粒子的速度大小可能先增大后减小B.在M、N两点间，粒子的轨迹一定与某条电场线重合C.粒子在M点的电势能不低于其在N点的电势能D.粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线平行【答案】AC【解析】电场力做功，电势能减少，C正确。粒子在N点所受电场力的方向一定与粒子轨迹在该点的切线垂直，D错误。3.全国2卷24.（12分）如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，PQG的尺寸相同。G接地，PQ的电势均为（0）。质量为m，电荷量为q（q0）的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。（1）求粒子第一次穿过G时的动能，以及她从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；（2）若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？【解析】（1）PG、QG间场强大小相等，均为E，粒子在PG间所受电场力F的方向竖直向下，设粒子的加速度大小为a，有 F=qE=ma设粒子第一次到达G时动能为Ek，由动能定理有设粒子第一次到达G时所用时间为t，粒子在水平方向的位移为l，则有l=v0t联立式解得（2）设粒子穿过G一次就从电场的右侧飞出，则金属板的长度最短，由对称性知，此时金属板的长度L为4. 全国3卷21如图，电荷量分别为q和q（q0）的点电荷固定在正方体的两个顶点上，a、b是正方体的另外两个顶点。则（ ） 原题图 解题图1 解题图2Aa点和b点的电势相等Ba点和b点的电场强度大小相等Ca点和b点的电场强度方向相同D将负电荷从a点移到b点，电势能增加【答案】BC【解析】在原题图的基础上画解题图1，O点是QQ的中点，A、B分别是a、b向QQ作垂线的垂足，此图说明a、b是关于O点的对称点。解题图2是两等量异种点电荷的电场线，从解题图2可以看出，a点和b点的电场强度大小相等，a点和b点的电场强度方向相同（电场线的切线），所以B、C正确。5. 全国3卷24.（12分）空间存在一方向竖直向下的匀强电场，O、P是电场中的两点。从O点沿水平方向以不同速度先后发射两个质量均为m的小球A、B。A不带电，B的电荷量为q（q0）。A从O点发射时的速度大小为v0，到达P点所用时间为t；B从O点到达P点所用时间为 。重力加速度为g，求（1）电场强度的大小；（2）B运动到P点时的动能。【答案】（1）设电场强度的大小为E，小球B运动的加速度为a。根据牛顿定律、运动学公式和题给条件，有mg+qE=ma解得（2）设B从O点发射时的速度为v1，到达P点时的动能为Ek，O、P两点的高度差为h，根据动能定理有且有联立式得6. 北京卷17如图所示，a、b两点位于以负点电荷Q（Q0）为球心的球面上，c点在球面外，则（ ）Aa点场强的大小比b点大 Bb点场强的大小比c点小Ca点电势比b点高 Db点电势比c点低【答案】D 【解析】根据E=，a点场强大小等于b点场强，A错误；b点场强的大小比c点大，B错误；。a点电势与b点相等，C错误；b点比c点离-q近，所以b点电势比c点低，D正确。7.北京卷23（18分）电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。（1）请在图1中画出上述uq图像。类比直线运动中由vt图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep。（2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的qt曲线如图3中所示。a两条曲线不同是_（选填E或R）的改变造成的；b电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径。（3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）。“恒流源”（2）中电源电源两端电压通过电源的电流【答案】（1）uq图线如答图1；电压为U时，电容器带电Q，图线和横轴围成的面积为所储存的电能Ep故（2）aRb减小电阻R，可以实现对电容器更快速充电；增大电阻R，可以实现更均匀充电。（3）“恒流源”（2）中电源电源两端电压增大不变通过电源的电流不变减小8. 天津卷3.如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为的带电小球，以初速度从点竖直向上运动，通过点时，速度大小为，方向与电场方向相反，则小球从运动到的过程（ ）A.动能增加B.机械能增加C.重力势能增加D.电势能增加【答案】B 【解析】动能增加，A错误；机械能增加，B正确；重力势能增加，C错误；电势能增加，即减小，D错误。9.天津卷12.（20分）2018年，人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机诞生，这种引擎不需要燃料，也无污染物排放。引擎获得推力的原理如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极、之间的匀强电场（初速度忽略不计），、间电压为，使正离子加速形成离子束，在加速过程中引擎获得恒定的推力。单位时间内飘入的正离子数目为定值，离子质量为，电荷量为，期中是正整数，是元电荷。（1）若引擎获得的推力为，求单位时间内飘入、间的正离子数目为多少；（2）加速正离子束所消耗的功率不同时，引擎获得的推力也不同，试推导的表达式；（3）为提高能量的转换效率，要使尽量大，请提出增天的三条建议。【解析】 （1）设正离子经过电极时的速度为，根据动能定理，有设正离子束所受的电场力为，根据牛顿第三定律，有设引擎在时间内飘入电极间的正离子个数为，由牛顿第二定律，有联立式，且得（2）设正离子束所受的电场力为，由正离子束在电场中做匀加速直线运动，有考虑到牛顿第三定律得到，联立式得（3）为使尽量大，分析式得到三条建议：用质量大的离子；用带电量少的离子；减小加速电压。10. 江苏卷5一匀强电场的方向竖直向上，t=0时刻，一带电粒子以一定初速度水平射入该电场，电场力对粒子做功的功率为P，不计粒子重力，则P-t关系图象是（ ）【答案】A【解析】,且P0=0，A正确。【易错点】,选D11.江苏卷9如图所示，ABC为等边三角形，电荷量为+q的点电荷固定在A点先将一电荷量也为+q的点电荷Q1从无穷远处（电势为0）移到C点，此过程中，电场力做功为-W再将Q1从C点沿CB移到B点并固定最后将一电荷量为-2q的点电荷Q2从无穷远处移到C点下列说法正确的有（ ）（A）Q1移入之前，C点的电势为（B）Q1从C点移到B点的过程中，所受电场力做的功为0（C）Q2从无穷远处移到C点的过程中，所受电场力做的功为2W（D）Q2在移到C点后的电势能为-4W【答案】ABD【解析】逐项研究（A）根据电势的定义，正确；（B）因为C和B为等势点，根据，正确；（C）因为有两个电荷并且对称，所以C点的电势为，所以，Q2从无穷远处移到C点的过程中，所受电场力做的功为W=-，C错误；（D）Q2在移到C点后的电势能为，D正确。 9