专题10 静电场-2021年高考物理各地市模拟题专题汇编

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专题10 静电场(解析版)
一、单选题（本大题共20小题）
1.[来源:2021年江苏省盐城市、南京市高考物理一模试卷]实验室中探测到电子在匀强电场中的运动轨迹为一条抛物线.为研究问题方便，建立如图所示的坐标系，该抛物线开口向下，a、b是抛物线上的两点.下列说法正确的是

A. 匀强电场方向可能沿x轴正方向 B. 匀强电场方向可能沿y轴负方向
C. 匀强电场中a点的电势比b点高 D. 电子在b点的动能比在a点的大
【答案】C
【解析】
由电子运动轨迹与受力关系判断匀强电场情况；由电场力做功判断动能变化情况；结合电势能与动能之和不变及EP=qφ判断电势高低。
掌握分析带电粒子在电场中运动轨迹的方法是求解的关键。
【解答】
AB.由电子运动轨迹可知电子受到电场力方向指向轨迹的凹侧，在最高点速度沿x轴方向，所以匀强电场方向不可能沿x轴正方向与y轴负方向，故AB错误；
CD.如果电子从a至b运动，则电场力做负功，动能减小，电势能增加，如果粒子从b向a运动，则电场力做正功，动能增大，电势能减小，所以电子在b点的动能比在a点的小，则电子在b点的电势能比在a点的大，由EP=qφ可知匀强电场中a点的电势比b点高，故C正确，D错误。

2.[来源:2021年安徽省蚌埠市高考物理二模试卷]一平行板电容器两极板保持与恒压直流电源相连接，若在电容器两极板间插入某种绝缘介质，则该电容器(    )
A. 极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大
B. 极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变
C. 极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大
D. 极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变
【答案】B
【解析】
解：两极板保持与恒压直流电源相连接，则电容器两极板的电压不变，将某种绝缘介质插入后，介电常数增大，根据电容的决定式 C=ɛS4πkd知，介电常数增大，电容增大。
由于电压不变，根据C=QU可知，电量Q增大。
由于电容器的电压不变，而板间的距离d也不变，根据E=Ud可知，极板间的电场强度不变，故 ACD错误，B正确；
故选：B。
两极板保持与恒压直流电源相连接，则电容器两极板的电压不变，插入后介电常数增大，根据电容器介电常数的变化判断电容的变化以及电场强度的变化。
本题是电容器的动态分析问题，关键抓住不变量，当电容器与电源终相连，则电势差不变；当电容器与电源断开，则电荷量不变。要掌握C=QU、C=ɛS4πkd、E=Ud三个公式。

3.[来源:2021年云南省昆明一中高考物理第六次复习试卷]真空中，在x轴上的原点处和x=6a处分别固定点电荷M、N，在x=2a处由静止释放一个正试探电荷q，假设试探电荷q只在电场力作用下沿x轴正方向运动，试探电荷q的速度与其在x轴上的位置关系如图所示，则下列说法正确的是(    )

A. 点电荷M、N一定都是负电荷
B. 点电荷M、N所带电荷量绝对值之比为2︰1
C. x=2a处的电势一定高于x=5a处的电势
D. 试探电荷q的电势能一定是先增大后减小
【答案】C
【解析】
根据v-x图象，结合动能定理判断出电场力的方向，然后根据正电荷受到的电场力的方向与电场的方向相同判断出两个点电荷之间的电场的方向的分布，由此判断两个点电荷的电性；根据速度变化结合功能关系判断出电势能的变化；根据最大速度对应的特点，结合库仑定律判断出点电荷的电量之间的关系。
本题主要考查v-x图象，属于新型的图象题目，结合动能定理判断出电场之间的分布是解题的关键。
【解答】
D、试探电荷仅在电场力作用下先加速后减速，其动能先增大后减小，其电势能先减小后增大，选项D错误;
A、试探电荷在x=4a处时速度最大，电势能最小，该处的电场强度一定为零;在x轴上从原点处到x=6a处，电场强度从两头指向x=4a处，点电荷M、N一定都是正电荷，A错;
B、由kQM(4a)2=kQN(2a)2，解得QM=4QN，B错；
C、x=2a处的动能小于x=5a处的动能，因为只有电场力做功，所以动能与电势能之和守恒，则x=2a处电势能大于x=5a处电势能，根据Ep=qφ，x=2a处电势高，故C正确。
故选C。

4.[来源:2021年湖北省宜昌市高考物理模拟试卷（2月份）]如图所示，真空中有三个电荷量相等的点电荷a、b和c，分别固定在水平面内正三角形的顶点上，其中a、b带正电，c带负电，O为三角形中心，A，B，C为三条边的中点。则

A. B，C两点场强相同
B. a、b、c所受库仑力大小之比为1∶1∶3
C. 将某一正试探电荷从B点移动到C点，电势能减小
D. 在O点自由释放电子(不计重力)，会沿OA方向一直运动下去
【答案】B
【解析】
根据电场强度的矢量合成，比较B、C两点的场强；分析每个电荷受到的合力，求出所受库仑力之比；B、C两点电势相等，试探电荷的电势能相等；从O点释放电子，分析电子受力情况，判断电子的运动情况。
本题考查了电场的叠加，正确分析受力情况，根据库仑定律及平行四边形定则解题。
【解答】
A.电场强度是矢量，场强的合成满足平行四边形定则，通过对BC两点的矢量合成可知，B、C两点的场强大小相同，但方向不同，故A错误；
B.设两点电荷之间的库仑力为F，a所受b、c的两个库仑力夹角为120°，合力为F，同理b所受库仑力的合力也为F，c所受a、b的两个库仑力夹角为60°，合力为2Fcos30°=3F，所以a、b、c所受库仑力大小之比为1:1:3，故B正确；
C.由对称性可知，B、C两点的电势相等，将某一正试探电荷从B点移动到C点，电势能不变，故C错误；
D.在O点自由释放电子，电子受到的合力竖直向上，电子沿OA方向加速运动，通过A点后到达某位置时，电子受到的合力为零，速度达最大，继续沿OA方向运动，电子受到的合力沿AO方向，电子做减速运动，所以电子做往复运动，不会沿OA方向一直运动下去，故D错误。
故选B。

5.[来源:2021山东省模拟题]如图所示，在某匀强电场中有一个正六面体，边长l=1 m，已知A、D、H、G点的电势分别为φA=6 V、φD=6 V、φH=14 V、φG=22 V，则下列说法正确的是

A. F点的电势为14 V
B. B点的电势为6 V
C. 匀强电场的场强大小为8 V/m，方向沿DH水平向右
D. 匀强电场的场强大小为82 V/m，方向沿GD斜向上
【答案】D
【解析】
根据题意各点电势情况，确定等势面，结合电场线与等势面垂直，确定场强方向，根据在匀强电场中，沿着两条平行且相等的线段电势降落也相等，确定电势。
该题通过比较几个点的电势，得出该电场的特点与方向，解题的关键是通过使用辅助线来说明问题。
【解答】
CD.在匀强电场中沿任意一条直线电势都是均匀变化的，D、G两点的电势分别为6V、22V，则DG中点的电势为14V，设DG的中点为P点，则PH为等势线，由题意可知AD亦为等势线，电场线既要与AD垂直，也要与PH垂直，可知电场方向沿GD斜向上，场强大小E=φG-φDdGD=82V/m，故C错误，D正确；
AB.在匀强电场中，沿着两条平行且相等的线段电势降落也相等，可知φF=22V，φB=14V，故AB错误。

6.[来源:2021年广东省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷]如图所示，在某静电除尘器产生的电场中，带等量负电荷的两颗微粒只受电场力作用，分别从p点沿虚线pm、pn运动，被吸附到金属圆筒上．下列说法正确的是

A. p点的电势高于n点的电势
B. 微粒在p点的电势能小于在m点的电势能
C. 微粒从p到n的动能变化量大于从p到m的动能变化量
D. 微粒从p到n的电势能变化量等于从p到m的电势能变化量
【答案】D
【解析】
沿电场线方向电势降低，电场力做正功，电势能降低，电场力做负功，电势能增加，在只有电场力做功的情况下，电势能的减少量等于动能的增加量．
【解答】
A、根据电场线指向电势降低的方向，则p点的电势低于n点的电势，故选项A错误；
B、微粒带负电，其从p点到m点运动，电场力做正功，电势能减少，则p点的电势能大于m点的电势能，故选项B错误；
D、根据电场线的分布可知，m、n两点在同一等势面上，所以p、n的电势差等于p、m的电势差，即Upn=Upm，由电势能变化量ΔEp=-eU知，微粒从p到n的电势能变化量等于从p到m的电势能变化量，故选项D正确；
C、由于微粒只受电场力作用，根据动能定理得：eU=ΔEk，则微粒从p到n的动能变化量等于从p到m的动能变化量，故选项C错误。
故选D。

7.[来源:2021年湖南省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷]如图，两个带等量正电的点电荷，分别固定在绝缘水平桌面上的A、B两点，一绝缘圆形细管水平固定在桌面A、B两点间，且圆形细管圆心O位于A、B连线的中点，细管与A、B连线及中垂线交点分别为C、E、D、F。一个带负电的小球在细管中按顺时针方向做完整的圆周运动，不计一切摩擦，下列说法正确的是(    )

A. 小球从C运动到D的过程中，速度先减小后增大
B. 在两个带正电的点电荷产生的电场中，C点的电势比F点的电势低
C. 小球在C、E两点的速度大小相等，有相同的电势能
D. 小在D、F两点所受的电场力相同
【答案】C
【解析】用对称法求解

8.[来源:2021年江苏省扬州市高考物理调研试卷（2月份）（一模）]在x轴上的A、B两点各有一个点电荷，其静电场的电势φ在x轴上分布如图所示，P点电势最低．下列说法正确的是(    )

A. 两点电荷带异种电荷
B. A处的点电荷所带电荷量较小
C. M处的电场强度小于N处的电场强度
D. 电子沿x轴从M点移动到N点，电势能先减小后增大
【答案】B
【解析】
解决本题的突破口是知道φ-x图像的斜率表示场强，确定斜率为零的地方，结合点电荷的场强公式E=kqr2，电势与电势能的关系Ep=qφ等进行分析求解。
【解答】
C.φ-x图像的斜率表示场强，M点斜率大于N点，所以M点场强大于N点场强，故C错误;
A.P点斜率为零，则场强为零，说明A、B带同种电荷，故A错误;
B.设AP=r1，BP=r2，根据点电荷的场强公式，结合P点场强为零，可知kqAr12=kqBr22，据图显然r1Eb，φa >φb B. Ea >Eb，φa