2021年高考物理真题及模拟题分类汇编专题09 静电场（学生版+教师版）

2021年高考真题和模拟题分类汇编  物理

专题09 静电场

选择题

1.(2021·浙江卷)某书中有如图所示的图，用来表示横截面是“<”形导体右侧的电场线和等势面，其中a、b是同一条实线上的两点，c是另一条实线上的一点，d是导体尖角右侧表面附近的一点。下列说法正确的是(　　)

A.实线表示电场线

B.离d点最近的导体表面电荷密度最大

C.“<”形导体右侧表面附近电场强度方向均相同

D.电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零

2.(2021·浙江卷)如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能的是(　　)

A.探测发射台周围风力的大小     B.发射与航天器联系的电磁波

C.预防雷电击中待发射的火箭     D.测量火箭发射过程的速度和加速度

3.(2021·全国乙卷)四个带电粒子的电荷量和质量分别、、、它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与y轴平行，不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是(　　)

A.    B.C.   D.
4.(2021·全国乙卷)如图(a)，在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。由于静电感应，在金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图(b)中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等。若将一正试探电荷先后放于M和N处，该试探电荷受到的电场力大小分别为和，相应的电势能分别为和，则(　　)

A.     B

C.     D.

5.(2021·全国甲卷)某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则(　　)

A.一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功

B.一电子从a点运动到d点，电场力做功为4eV

C.b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右

D.a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大

6.(2021·湖南卷)如图，圆心为的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，和为该圆直径。将电荷量为的粒子从点移动到点，电场力做功为；若将该粒子从点移动到点，电场力做功为。下列说法正确的是(　　)

A.该匀强电场的场强方向与平行

B.将该粒子从点移动到点，电场力做功为

C.点电势低于点电势

D.若只受电场力，从点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动

7.(2021·湖南卷)如图，在位置放置电荷量为的正点电荷，在位置放置电荷量为的负点电荷，在距为的某点处放置正点电荷Q，使得点的电场强度为零。则Q的位置及电荷量分别为(　　)

A.，     B.，  C.，     D.，

8.(2021·河北卷)如图，四个电荷量均为的点电荷分别放置于菱形的四个顶点，其坐标分别为、、和，其中x轴上的两个点电荷位置固定，y轴上的两个点电荷可沿y轴对称移动()，下列说法正确的是(　　)

A.除无穷远处之外，菱形外部电场强度处处不为零

B.当取某值时，可使得菱形内部只存在两个电场强度为零点

C.当时，将一带负电的试探电荷由点移至点，静电力做正功

D.当时，将一带负电的试探电荷放置在点处，其所受到的静电力方向与x轴正方向成倾斜向上

9.(2021·河北卷)铯原子钟是精确的计时仪器，图1中铯原子从O点以的初速度在真空中做平抛运动，到达竖直平面所用时间为；图2中铯原子在真空中从P点做竖直上抛运动，到达最高点Q再返回P点，整个过程所用时间为，O点到竖直平面、P点到Q点的距离均为，重力加速度取，则为(　　)

A 100∶1     B.1∶100     C.1∶200     D.200∶1

10.(2021春·浙江卷)如图所示是某一带电导体周围的电场线与等势面，A、C是同一等势面上的两点，B是另一等势面上的一点。下列说法正确的是(　　)

A.导体内部的场强左端大于右端        

B.A、C两点的电势均低于B点的电势

C.B点的电场强度大于A点的电场强度    

D.正电荷从A点沿虚线移到B点的过程中电场力做正功，电势能减小

11.(2021·广东卷)图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面，在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、b是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是(　　)

A.a点的电势比b点的低                B.a点的电场强度比b点的小

C.液滴在a点的加速度比在b点的小      D.液滴在a点的电势能比在b点的大

12.(2021·北京通州一模)如图甲所示，有一固定的负点电荷N，其右侧距离为L处竖直放置一内壁光滑的绝缘圆筒，圆筒内有一带电小球。将小球从H0高处由静止释放，至小球下落到与N同一水平面的过程中，其动能Ek随高度H(设小球与点电荷N的竖直高度差为H)的变化曲线如图乙所示。下列说法正确的是 (　　)

A.小球可能带负电，也可能带正电

B.在高度H1~H2之间的某点，库仑力在竖直方向上的分力最大

C.该过程中，小球所受合力先增大后减小再增大

D.该过程中，小球的机械能先增大后减小

13.(2021·北京通州一模)把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

A.在t1 ~ t2时间内，电容器两极板间电压逐渐减小

B.在t3 ~ t4时间内，电容器的电容逐渐减小

C.曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积

D.S接1端，只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E

14.(2021·北京通州一模)如图所示，将不带电的枕形导体AB，放在一个点电荷的电场中，点电荷的电荷量为-Q，与导体AB的中心O的距离为R。由于静电感应，在导体AB的两端感应出异种电荷。当达到静电平衡时，下列说法正确的是(　　)

A.导体A端带正电

B.导体AB带上正电

C.导体A端的电势低于B端的电势

D.导体AB的感应电荷在O点产生的电场强度大小为，方向向左

15.(2021·北京通州一模)A、B两个点电荷在真空中所产生电场的电场线(方向未标出)如图所示。图中C点为两点电荷连线的中点，MN为两点电荷连线的中垂线，D为中垂线上的一点，电场线的分布关于MN左右对称。下列说法正确的是(　　)

A.这两个电荷可能是等量同种电荷

B.电子从C点运动到D点，电势能减小

C.电子从C点运动到D点，所受电场力逐渐减小

D.仅在电场力作用下，电子可以沿直线从C点运动到D点

16.(2021·四川泸州三模)如图所示，abcd 为匀强电场中的一直角梯形，其平面与场强方向平行。已知ab=ad=2cm，∠adc=60°，a、b、d三点的电势分别为0V、4V、4V，则(　　)

A.c点的电势为10V

B.匀强电场的场强为400V/m

C.若将电子从a点移到b点，需克服电场力做功4 eV

D.电子和质子分别放在d点时，具有相同的电势能

17.(2021·北京海淀一模)如图3所示，A、B为两个等量正点电荷连线上的两点(其中B为连线中点)，C为连线中垂线上的一点。今将一带负电的试探电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C。下列说法中正确的是

A.B点的场强比C点的场强大

B.A点的电势比C点的电势高

C.从A点移到B点的过程中，电场力对该试探电荷做正功

D.从B点移到C点的过程中，该试探电荷的电势能保持不变

18.(2021·河北唐山一模)如图所示，水平向右的匀强电场，电场强度大小为， A、B、C、D是电场中一条电场线上相邻且间距均为R的四个点，在D点固定正点电荷Q。现使一个带负电的粒子从A点以某一速度向右运动，粒子经过的各点电势φ、粒子的速度v、电势能Ep及机械能E变化正确的(不计带负电粒子的重力及对电场的影响)(　　)

A.   B.   C.   D.

19.(2021·云南曲靖一模)A、B为电场中一直线上的两个点，带正电的点电荷只受电场力的作用，从A点以某一初速度做直线运动到B点，其电势能Ep随位移x的变化关系如图所示。则从A到B过程中，下列说法正确的是(　　)

A.点电荷的速度先增大后减小              B.电荷所受电场力先减小后增大

C.从A到B各点的电势先降低后升高        D.从A到B各点的电势先升高后降低

20.(2021·上海普陀一模)如图甲所示，两平行金属板A、B放在真空中，间距为d，P点在A、B板间，A板接地，B板的电势φ随时间t的变化情况如图乙所示，t＝0时，在P点由静止释放一质量为m、电荷量为e的电子，当t＝2T时，电子回到P点。电子运动过程中未与极板相碰，不计重力，则下列说法正确的是(　　)

A.φ1∶φ2＝1∶2

B.φ1∶φ2＝1∶3

C.在0~2T时间内，当t＝T时电子的电势能最小

D.在0~2T时间内，电子的动能增大了

21.(2021·上海普陀一模)如图，A、B两点固定有电荷量分别为+Q1和+Q2的点电荷，A、B连线上有C、D两点，且AC=CD=DB。试探电荷+q只在静电力作用下，从C点向右沿直线运动到D点，电势能先减小后增大，则(　　)

A.Q1一定大于Q2                   B.C、D两点的场强方向可能相同

C.+q的加速度大小先减小后增大      D.+q的动能和电势能的总和先减小后增大

22.(2021·江苏常州一模)疫情期间，我国人民通过戴口罩来阻断疫情传播，体现了“人人为我、我为人人”的优良传统和守望相助的家国情怀。口罩中间层的熔喷布是一种用绝缘材料做成的带有静电的超细纤维布，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于(　　)

A.尖端放电                B.静电屏蔽

C.静电感应和静电吸附      D.静电感应和静电屏蔽

23.(2021·广西柳州一模)避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。图示为避雷针上方有雷雨时避雷针MN附近的电场线分布示意图，电场线关于直线MN对称。虚线ABCD为一重力不计的带电粒子在电场中仅在电场力作用下从A运动到D的轨迹，则(　　)

A.该粒子带负电

B.A点的电势比B点的电势高

C.该粒子在A点时的加速度比在B点时的加速度大

D.运动过程中粒子的电势能先增大后减小

24.(2021·北京东城一模)如图所示的电场中，实线表示电场线，虚线表示等差等势面， A、B、C为电场中的三个点。下列正确的

A.A点电势比B点高

B.A点场强比B点小

C.负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大

D.B点和C点间的电势差是C点和A点间电势差的2倍

计算题

25.(2021·云南曲靖一模)如图所示，电子由P点经加速电压U加速从静止开始沿直线PQ做直线运动，从Q点射出。若在Q的右侧加一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场B，电子能击中在与直线PQ成角方向、与Q点相距d的点M。若撤掉磁场在Q的右侧加一个垂直于PQ向上的匀强电场，电子仍能击中点M(不计电子重力)。求：

(1)电子的比荷；

(2)匀强电场E的大小。

26.(2021·北京海淀一模)类比是一种重要的科学思想方法。在物理学史上，法拉第通过类比不可压缩流体中的流速线提出用电场线来描述电场。

(1)静电场的分布可以用电场线来形象描述，已知静电力常量为k。

①真空中有一电荷量为Q的正点电荷，其周围电场的电场线分布如图20所示。距离点电荷r处有一点P，请根据库仑定律和电场强度的定义，推导出P点场强大小E的表达式；

②如图21所示，若在A、B两点放置的是电荷量分别为和的点电荷，已知A、B间的距离为2a，C为A、B连线的中点，求C点的电场强度的大小的表达式，并根据电场线的分布情况比较和的大小关系。

(2)有一足够大的静止水域，在水面下足够深的地方放置一大小可以忽略的球形喷头，其向各方向均匀喷射水流。稳定后水在空间各处流动速度大小和方向是不同的，为了形象地描述空间中水的速度的分布，可引入水的“流速线”。水不可压缩，该情景下水的“流速线”的形状与图20中的电场线相似，箭头方向为速度方向，“流速线”分布的疏密反映水流速的大小。

①已知喷头单位时间喷出水的体积为，写出喷头单独存在时，距离喷头为r处水流速大小的表达式；

②如图所示，水面下的A点有一大小可以忽略的球形喷头，当喷头单独存在时可以向空间各方向均匀喷水，单位时间喷出水的体积为；水面下的B点有一大小可以忽略的球形吸收器，当吸收器单独存在时可以均匀吸收空间各方向的水，单位时间吸收水的体积为。同时开启喷头和吸收器，水的“流速线”的形状与图21中电场线相似。若A、B间的距离为2a，C为A、B连线的中点。喷头和吸收器对水的作用是独立的，空间水的流速和电场的场强一样都为矢量，遵循矢量叠加原理，类比图21中C处电场强度的计算方法，求图22中C点处水流速大小的表达式。