2019年高考物理 真題同步分類解析 專題05 電場（含解析）

專題5 電場 1.2019全國1卷15如圖，空間存在一方向水平向右的勻強磁場，兩個帶電小球P和Q用相同的絕緣細繩懸掛在水平天花板下，兩細繩都恰好與天花板垂直，則（ ）AP和Q都帶正電荷 BP和Q都帶負電荷CP帶正電荷，Q帶負電荷DP帶負電荷，Q帶正電荷【答案】D 【解析】當(dāng)P帶負電荷，Q帶正電荷，P受Q庫侖力向右，受電場力向左，方向相反；Q 受P庫侖力向左，受電場力向右，方向相反；可以平衡。同樣方法判斷，其他不可以平衡。2. 全國2卷20靜電場中，一帶電粒子僅在電場力的作用下自M點由靜止開始運動，N為粒子運動軌跡上的另外一點，則（ ）A運動過程中，粒子的速度大小可能先增大后減小B.在M、N兩點間，粒子的軌跡一定與某條電場線重合C.粒子在M點的電勢能不低于其在N點的電勢能D.粒子在N點所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點的切線平行【答案】AC【解析】電場力做功，電勢能減少，C正確。粒子在N點所受電場力的方向一定與粒子軌跡在該點的切線垂直，D錯誤。3.全國2卷24.（12分）如圖，兩金屬板P、Q水平放置，間距為d。兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G，PQG的尺寸相同。G接地，PQ的電勢均為（>0）。質(zhì)量為m，電荷量為q（q>0）的粒子自G的左端上方距離G為h的位置，以速度v0平行于紙面水平射入電場，重力忽略不計。（1）求粒子第一次穿過G時的動能，以及她從射入電場至此時在水平方向上的位移大小；（2）若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場，則金屬板的長度最短應(yīng)為多少？【解析】（1）PG、QG間場強大小相等，均為E，粒子在PG間所受電場力F的方向豎直向下，設(shè)粒子的加速度大小為a，有 F=qE=ma設(shè)粒子第一次到達G時動能為Ek，由動能定理有設(shè)粒子第一次到達G時所用時間為t，粒子在水平方向的位移為l，則有l(wèi)=v0t聯(lián)立式解得（2）設(shè)粒子穿過G一次就從電場的右側(cè)飛出，則金屬板的長度最短，由對稱性知，此時金屬板的長度L為4. 全國3卷21如圖，電荷量分別為q和q（q>0）的點電荷固定在正方體的兩個頂點上，a、b是正方體的另外兩個頂點。則（ ） 原題圖 解題圖1 解題圖2Aa點和b點的電勢相等Ba點和b點的電場強度大小相等Ca點和b點的電場強度方向相同D將負電荷從a點移到b點，電勢能增加【答案】BC【解析】在原題圖的基礎(chǔ)上畫解題圖1，O點是QQ的中點，A、B分別是a、b向QQ作垂線的垂足，此圖說明a、b是關(guān)于O點的對稱點。解題圖2是兩等量異種點電荷的電場線，從解題圖2可以看出，a點和b點的電場強度大小相等，a點和b點的電場強度方向相同（電場線的切線），所以B、C正確。5. 全國3卷24.（12分）空間存在一方向豎直向下的勻強電場，O、P是電場中的兩點。從O點沿水平方向以不同速度先后發(fā)射兩個質(zhì)量均為m的小球A、B。A不帶電，B的電荷量為q（q>0）。A從O點發(fā)射時的速度大小為v0，到達P點所用時間為t；B從O點到達P點所用時間為 。重力加速度為g，求（1）電場強度的大??；（2）B運動到P點時的動能。【答案】（1）設(shè)電場強度的大小為E，小球B運動的加速度為a。根據(jù)牛頓定律、運動學(xué)公式和題給條件，有mg+qE=ma解得（2）設(shè)B從O點發(fā)射時的速度為v1，到達P點時的動能為Ek，O、P兩點的高度差為h，根據(jù)動能定理有且有聯(lián)立式得6. 北京卷17如圖所示，a、b兩點位于以負點電荷Q（Q>0）為球心的球面上，c點在球面外，則（ ）Aa點場強的大小比b點大 Bb點場強的大小比c點小Ca點電勢比b點高 Db點電勢比c點低【答案】D 【解析】根據(jù)E=，a點場強大小等于b點場強，A錯誤；b點場強的大小比c點大，B錯誤；。a點電勢與b點相等，C錯誤；b點比c點離-q近，所以b點電勢比c點低，D正確。7.北京卷23（18分）電容器作為儲能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。對給定電容值為C的電容器充電，無論采用何種充電方式，其兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像都相同。（1）請在圖1中畫出上述uq圖像。類比直線運動中由vt圖像求位移的方法，求兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能Ep。（2）在如圖2所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源（忽略內(nèi)阻）。通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進行兩次充電，對應(yīng)的qt曲線如圖3中所示。a兩條曲線不同是_（選填E或R）的改變造成的；b電容器有時需要快速充電，有時需要均勻充電。依據(jù)a中的結(jié)論，說明實現(xiàn)這兩種充電方式的途徑。（3）設(shè)想使用理想的“恒流源”替換（2）中電源對電容器充電，可實現(xiàn)電容器電荷量隨時間均勻增加。請思考使用“恒流源”和（2）中電源對電容器的充電過程，填寫下表（選填“增大”、“減小”或“不變”）。“恒流源”（2）中電源電源兩端電壓通過電源的電流【答案】（1）uq圖線如答圖1；電壓為U時，電容器帶電Q，圖線和橫軸圍成的面積為所儲存的電能Ep故（2）aRb減小電阻R，可以實現(xiàn)對電容器更快速充電；增大電阻R，可以實現(xiàn)更均勻充電。（3）“恒流源”（2）中電源電源兩端電壓增大不變通過電源的電流不變減小8. 天津卷3.如圖所示，在水平向右的勻強電場中，質(zhì)量為的帶電小球，以初速度從點豎直向上運動，通過點時，速度大小為，方向與電場方向相反，則小球從運動到的過程（ ）A.動能增加B.機械能增加C.重力勢能增加D.電勢能增加【答案】B 【解析】動能增加，A錯誤；機械能增加，B正確；重力勢能增加，C錯誤；電勢能增加，即減小，D錯誤。9.天津卷12.（20分）2018年，人類歷史上第一架由離子引擎推動的飛機誕生，這種引擎不需要燃料，也無污染物排放。引擎獲得推力的原理如圖所示，進入電離室的氣體被電離成正離子，而后飄入電極、之間的勻強電場（初速度忽略不計），、間電壓為，使正離子加速形成離子束，在加速過程中引擎獲得恒定的推力。單位時間內(nèi)飄入的正離子數(shù)目為定值，離子質(zhì)量為，電荷量為，期中是正整數(shù)，是元電荷。（1）若引擎獲得的推力為，求單位時間內(nèi)飄入、間的正離子數(shù)目為多少；（2）加速正離子束所消耗的功率不同時，引擎獲得的推力也不同，試推導(dǎo)的表達式；（3）為提高能量的轉(zhuǎn)換效率，要使盡量大，請?zhí)岢鲈鎏斓娜龡l建議?！窘馕觥?（1）設(shè)正離子經(jīng)過電極時的速度為，根據(jù)動能定理，有設(shè)正離子束所受的電場力為，根據(jù)牛頓第三定律，有設(shè)引擎在時間內(nèi)飄入電極間的正離子個數(shù)為，由牛頓第二定律，有聯(lián)立式，且得（2）設(shè)正離子束所受的電場力為，由正離子束在電場中做勻加速直線運動，有考慮到牛頓第三定律得到，聯(lián)立式得（3）為使盡量大，分析式得到三條建議：用質(zhì)量大的離子；用帶電量少的離子；減小加速電壓。10. 江蘇卷5一勻強電場的方向豎直向上，t=0時刻，一帶電粒子以一定初速度水平射入該電場，電場力對粒子做功的功率為P，不計粒子重力，則P-t關(guān)系圖象是（ ）【答案】A【解析】,且P0=0，A正確?！疽族e點】,選D11.江蘇卷9如圖所示，ABC為等邊三角形，電荷量為+q的點電荷固定在A點先將一電荷量也為+q的點電荷Q1從無窮遠處（電勢為0）移到C點，此過程中，電場力做功為-W再將Q1從C點沿CB移到B點并固定最后將一電荷量為-2q的點電荷Q2從無窮遠處移到C點下列說法正確的有（ ）（A）Q1移入之前，C點的電勢為（B）Q1從C點移到B點的過程中，所受電場力做的功為0（C）Q2從無窮遠處移到C點的過程中，所受電場力做的功為2W（D）Q2在移到C點后的電勢能為-4W【答案】ABD【解析】逐項研究（A）根據(jù)電勢的定義，正確；（B）因為C和B為等勢點，根據(jù)，正確；（C）因為有兩個電荷并且對稱，所以C點的電勢為，所以，Q2從無窮遠處移到C點的過程中，所受電場力做的功為W=-，C錯誤；（D）Q2在移到C點后的電勢能為，D正確。 9