专题14静电场及其应用 -2023-2024两年高考物理真题分类解析

2023-2024两年高考物理分类解析 专题14 静电场及其应用 2024高考题 1. （2024高考江西卷）极板间一蜡烛火焰带有正离子、电子以及其他的带电粒子，两极板电压保持不变，当电极板距离减小时，电场强度如何变？电子受力方向？（ ） A. 电场强度增大，方向向左 B. 电场强度增大，方向向右 C. 电场强度减小，方向向左 D. 电场强度减小，方向向右 2. （2024高考江苏卷）在静电场中有a、b两点，试探电荷在两点的静电力F与电荷量q满足如图所示的关系，请问a、b两点的场强大小关系是（　　） A. B. C. D. 3. （2024高考江西卷） 如图所示，垂直于水平桌面固定一根轻质绝缘细直杆，质量均为m、带同种电荷的绝缘小球甲和乙穿过直杆，两小球均可视为点电荷，带电荷量分别为q和Q。在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标原点，初始时刻小球甲从处由静止释放，开始向下运动。甲和乙两点电荷的电势能（r为两点电荷之间的距离，k为静电力常量）。最大静摩擦力等于滑动摩擦力f，重力加速度为g。关于小球甲，下列说法正确的是（　　） A. 最低点的位置 B. 速率达到最大值时的位置 C. 最后停留位置x的区间是 D. 若在最低点能返回，则初始电势能 2023高考题 1 （2023高考全国甲卷）在一些电子设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚焦。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是 A. B. C. D. 2. （2023学业水平等级考试上海卷）如图所示，a为匀强电场，b为非匀强电场，三个电荷用绝缘轻杆连接成正三角形，则整个系统所受合力的情况是 A. a为0，b为0 B. a为0，b不为0 C. a不为0，b为0 D. a不为0，b不为0 3. （2023学业水平等级考试上海卷）三个大小相同的导体小球x、y、z分别带电+4μC、0μC和-10μC，小球x先于小球y接触，分开后小球y再与小球z接触，最后小球y的带电量为 A. -4μC B. -3μC C.-2μC D.-1μC 4. （2023高考湖南卷）如图，真空中有三个点电荷固定在同一直线上，电荷量分别为Q1、Q2和Q3，P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°、和30°。若P点处的电场强度为零，q > 0，则三个点电荷的电荷量可能为（ ） A. Q1= q，，Q3= q B. Q1= －q，，Q3= －4q C. Q1= －q，，Q3= －q D. Q1= q，，Q3= 4q 5. （2023高考海南卷）如图所示，正三角形三个顶点固定三个等量电荷，其中带正电，带负电，为边的四等分点，下列说法正确的是（ ） A. 、两点电场强度相同 B. 、两点电势相同 C. 负电荷在点电势能比在点时要小 D. 负电荷在点电势能比在点时要大 6. （2023高考海南卷）如图所示，一光滑绝缘轨道水平放置，直径上有A、B两点，AO = 2cm，OB = 4cm，在AB固定两个带电量分别为Q1、Q2的正电荷，现有一个带正电小球静置于轨道内侧P点（小球可视为点电荷），已知AP：BP = n：1，试求Q1：Q2是多少（ ） A. 2n2：1 B. 4n2：1 C. 2n3：1 D. 4n3：1 7．（2023年6月高考浙江选考科目）某带电粒子转向器的横截面如图所示，转向器中有辐向电场。粒子从M点射入，沿着由半径分别为R1和R2的圆弧平滑连接成的虚线（等势线）运动，并从虚线上的N点射出，虚线处电场强度大小分别为E1和E2，则R1、R2和E1、E2应满足（ ） A． B． C． D． 8. （2022新高考福建卷）我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为，推进器产生的推力为。已知氙离子的比荷为；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则（　　） A. 氙离子的加速电压约为 B. 氙离子的加速电压约为 C. 氙离子向外喷射形成的电流约为 D. 每秒进入放电通道的氙气质量约为 9. （2023高考河北卷）如图，在轴上放置四个点电荷和位于点两侧，位于点两侧。点在轴上，且。取无穷远处电势为零，电荷位置与电荷量满足一定关系，使得以点为球心、以为半径的球面上各点的电势均为零。下列说法正确的是（　　） A. 两点电场强度的方向一定沿轴正方向 B. 若在点放一正点电荷，则两点的电势一定升高 C. 试探电荷沿轴运动过程中，若静电力始终不做功，则它受到的静电力始终为零 D. 试探电荷沿轴运动过程中，若静电力始终不做功，则点的电场强度一定为零 10.（12分） （2023高考全国乙卷）如图，等边三角形位于竖直平面内，AB边水平，顶点C在AB边上方，3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下，BC边中点N处的电场强度方向竖直向上，A点处点电荷的电荷量的绝对值为q，求 （1）B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负； （2）C点处点电荷的电荷量。 11．（2023高考北京卷）如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是连线中垂线上的两点，O为的交点，．一带负电的点电荷在E点由静止释放后（ ） A．做匀加速直线运动 B．在O点所受静电力最大 C．由E到O的时间等于由O到F的时间 D．由E到F的过程中电势能先增大后减小 1原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024两年高考物理分类解析 专题14 静电场及其应用 2024高考题 1. （2024高考江西卷）极板间一蜡烛火焰带有正离子、电子以及其他的带电粒子，两极板电压保持不变，当电极板距离减小时，电场强度如何变？电子受力方向？（ ） A. 电场强度增大，方向向左 B. 电场强度增大，方向向右 C. 电场强度减小，方向向左 D. 电场强度减小，方向向右 【答案】B 【解析】 由题知，两极板电压保持不变，则根据电势差和电场强度的关系有 当电极板距离减小时，电场强度E增大，再结合题图可知极板间的电场线水平向左，则可知电子受到的电场力方向向右。B正确。 2. （2024高考江苏卷）在静电场中有a、b两点，试探电荷在两点的静电力F与电荷量q满足如图所示的关系，请问a、b两点的场强大小关系是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 根据可知图像斜率表示电场强度，由图可知 根据题意无法得出和的数量关系。D正确。 3. （2024高考江西卷） 如图所示，垂直于水平桌面固定一根轻质绝缘细直杆，质量均为m、带同种电荷的绝缘小球甲和乙穿过直杆，两小球均可视为点电荷，带电荷量分别为q和Q。在图示的坐标系中，小球乙静止在坐标原点，初始时刻小球甲从处由静止释放，开始向下运动。甲和乙两点电荷的电势能（r为两点电荷之间的距离，k为静电力常量）。最大静摩擦力等于滑动摩擦力f，重力加速度为g。关于小球甲，下列说法正确的是（　　） A. 最低点的位置 B. 速率达到最大值时的位置 C. 最后停留位置x的区间是 D. 若在最低点能返回，则初始电势能 【答案】BD 【解析】 全过程，根据动能定理 解得 故A错误； B．当小球甲的加速度为零时，速率最大，则有 解得 故B正确； 小球甲最后停留时，满足 解得位置x的区间 故C错误； 若在最低点能返回，即在最低点满足 结合动能定理 又 联立可得 故D正确。 2023高考题 1 （2023高考全国甲卷）在一些电子设备中，让阴极发射的电子束通过适当的非匀强电场，可以使发散的电子束聚焦。下列4幅图中带箭头的实线表示电场线，如果用虚线表示电子可能的运动轨迹，其中正确的是 A. B. C. D. 【参考答案】D 【命题意图】本题考查对电场线的理解，电子在非匀强电场中的运动及其相关知识点。 【解题思路】根据电子所受电场力与电场线切线方向相反，且指向轨迹的凹侧，可知正确的是D。 2. （2023学业水平等级考试上海卷）如图所示，a为匀强电场，b为非匀强电场，三个电荷用绝缘轻杆连接成正三角形，则整个系统所受合力的情况是 A. a为0，b为0 B. a为0，b不为0 C. a不为0，b为0 D. a不为0，b不为0 【参考答案】B 【名师解析】a为匀强电场，整个系统所受电场力为零，b为非匀强电场，整个系统所受电场力不为零，B正确。 3. （2023学业水平等级考试上海卷）三个大小相同的导体小球x、y、z分别带电+4μC、0μC和-10μC，小球x先于小球y接触，分开后小球y再与小球z接触，最后小球y的带电量为 A. -4μC B. -3μC C.-2μC D.-1μC 【参考答案】A 【名师解析】根据完全相同导体小球接触后电荷量均分，可知x先于小球y接触，分开后小球y带电荷量为+2C，再与小球z接触，先中和后将剩余-8C均分，最后小球y的带电量为-4C，A正确。 4. （2023高考湖南卷）如图，真空中有三个点电荷固定在同一直线上，电荷量分别为Q1、Q2和Q3，P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°、和30°。若P点处的电场强度为零，q > 0，则三个点电荷的电荷量可能为（ ） A. Q1= q，，Q3= q B. Q1= －q，，Q3= －4q C. Q1= －q，，Q3= －q D. Q1= q，，Q3= 4q 【参考答案】D 【名师解析】根据场强叠加原理，可知要使P点处的电场强度为零，若Q1、Q3为正电荷，则Q2只能为负电荷，排除选项AB；若Q1= q，，Q3= 4q，画出这三个点电荷在P点产生电场场强矢量图，建立坐标轴如图。设Q1P=r，根据点电荷电场强度公式，E3=k，E2=k， E3cos30°=k·=，E2cos60°= k·=，二者相等，选项D正确C错误。 5. （2023高考海南卷）如图所示，正三角形三个顶点固定三个等量电荷，其中带正电，带负电，为边的四等分点，下列说法正确的是（ ） A. 、两点电场强度相同 B. 、两点电势相同 C. 负电荷在点电势能比在点时要小 D. 负电荷在点电势能比在点时要大 【参考答案】BC 【名师解析】 根据场强叠加以及对称性可知，MN两点的场强大小相同，但是方向不同，选项A错误； 因在AB处的正电荷在MN两点的合电势相等，在C点的负电荷在MN两点的电势也相等，则MN两点电势相等，选项B正确；因负电荷从M到O，因AB两电荷的合力对负电荷的库仑力从O指向M，则该力对负电荷做负功，C点的负电荷也对该负电荷做负功，可知三个电荷对该负电荷的合力对其做负功，则该负电荷的电势能增加，即负电荷在M点的电势能比在O点小；同理可知负电荷在N点的电势能比在O点小。选项C正确，D错误。 6. （2023高考海南卷）如图所示，一光滑绝缘轨道水平放置，直径上有A、B两点，AO = 2cm，OB = 4cm，在AB固定两个带电量分别为Q1、Q2的正电荷，现有一个带正电小球静置于轨道内侧P点（小球可视为点电荷），已知AP：BP = n：1，试求Q1：Q2是多少（ ） A. 2n2：1 B. 4n2：1 C. 2n3：1 D. 4n3：1 【参考答案】C 【名师解析】 对小球受力分析如图所示 由正弦定理有 其中 ∠CPH = ∠OPB，∠CHP = ∠HPD = ∠APO 其中△APO中， 同理有 其中 ， 联立有 Q1：Q2= 2n3：1，C正确。 7．（2023年6月高考浙江选考科目）某带电粒子转向器的横截面如图所示，转向器中有辐向电场。粒子从M点射入，沿着由半径分别为R1和R2的圆弧平滑连接成的虚线（等势线）运动，并从虚线上的N点射出，虚线处电场强度大小分别为E1和E2，则R1、R2和E1、E2应满足（ ） A． B． C． D． 【参考答案】A 【名师解析】带电粒子沿转向器中圆弧虚线运动，电场力提供向心力，qE1=m，qE2=m，联立解得=，A正确。 。 8. （2022新高考福建卷）我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为，推进器产生的推力为。已知氙离子的比荷为；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则（　　） A. 氙离子的加速电压约为 B. 氙离子的加速电压约为 C. 氙离子向外喷射形成的电流约为 D. 每秒进入放电通道的氙气质量约为 【参考答案】AD 【命题意图】此题考查动能定理、动量定理及其相关知识点。 【名师解析】 氙离子经电场加速，根据动能定理有 可得加速电压为，选项A正确，B错误； 在△t时间内，有质量为△m的氙离子以速度喷射而出，形成电流为，由动量定理可得 进入放电通道的氙气质量为，被电离的比例为，则有 联立解得，选项D正确； 在△t时间内，有电荷量为△Q的氙离子喷射出，则有， 联立解得。选项C错误。 9. （2023高考河北卷）如图，在轴上放置四个点电荷和位于点两侧，位于点两侧。点在轴上，且。取无穷远处电势为零，电荷位置与电荷量满足一定关系，使得以点为球心、以为半径的球面上各点的电势均为零。下列说法正确的是（　　） A. 两点电场强度的方向一定沿轴正方向 B. 若在点放一正点电荷，则两点的电势一定升高 C. 试探电荷沿轴运动过程中，若静电力始终不做功，则它受到的静电力始终为零 D. 试探电荷沿轴运动过程中，若静电力始终不做功，则点的电场强度一定为零 【参考答案】BD 【名师解析】 以点为球心、以为半径的球面为等势面，由电场强度和等势面的关系可知，两点电场强度的方向与半径垂直，与轴重合。由于无法判断各个电荷的电性，故两点电场强度的方向无法判断，故A错误； 取无穷远处为零电势点，由于正点电荷周围的电势为正值，若在0点放一正点电荷，则两点的电势一定升高，故B正确； 试探电荷沿轴运动过程中，根据电荷分布，若静电力始终不做功，则经过轴且垂直于轴的平面为等势面，但静电力不一定为零，故C错误； 根据以点为球心、以为半径的球面为等势面，可知点的电场强度方向应与轴重合，再根据经过轴且垂直于轴的平面为等势面，可知点的电场强度方向应与轴垂直，同一点电场强度的方向是唯一的，故点的电场强度一定为零，故D正确。 10.（12分） （2023高考全国乙卷）如图，等边三角形位于竖直平面内，AB边水平，顶点C在AB边上方，3个点电荷分别固定在三角形的三个顶点上。已知AB边中点M处的电场强度方向竖直向下，BC边中点N处的电场强度方向竖直向上，A点处点电荷的电荷量的绝对值为q，求 （1）B点处点电荷的电荷量的绝对值并判断3个点电荷的正负； （2）C点处点电荷的电荷量。 【参考答案】q 【命题意图】本题考查场强叠加及其相关知识点。 【解题思路】【解析】（1）根据题述，可知A、B两点各带等量正电荷，A、B两点电荷在M点产生的电场相互抵消， C点带正电荷，设为Q，在M点产生的电场方向竖直向下。所以B点电荷所带电量为q。 （2）设等边三角形边长为L，则AN=Lcos30°=L， 根据点电荷电场强度公式，A点电荷在N点产生的电场强度EA=k，方向垂直BC由A指向N； B点电荷在N点产生的电场强度EB=k，方向由B指向C； C点电荷在N点产生的电场强度EC=k，方向由C指向B； 要使N点场强竖直向上，则有：EBcos30°+ EAcos60°＞ECcos30°， EBsin30°=EAsin60°+ECsin30° 即k sin30°= k sin60°+ ksin30° 解得：Q=q。 【易错提醒】场强是矢量，场强叠加必须运用平行四边形定则进行。 11．（2023高考北京卷）如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是连线中垂线上的两点，O为的交点，．一带负电的点电荷在E点由静止释放后（ ） A．做匀加速直线运动 B．在O点所受静电力最大 C．由E到O的时间等于由O到F的时间 D．由E到F的过程中电势能先增大后减小 【参考答案】C 【名师解析】带负电的点电荷在E点由静止释放，将围绕O点做简谐运动，在O点所受电场力为零，AB错误；根据简谐运动的对称性可知，点电荷由E到O的时间等于由O到F的时间，C正确；点电荷由E到F的过程中电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，D错误。 1原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$