2020年高考物理真题模拟题汇编09静电场含解析

1专题09静电场1．（2020·江苏省高考真题）如图所示，绝缘轻杆的两端固定带有等量异号电荷的小球（不计重力）。开始时，两小球分别静止在A、B位置。现外加一匀强电场E，在静电力作用下，小球绕轻杆中点O转到水平位置。取O点的电势为0。下列说法正确的有（）A．电场E中A点电势低于B点B．转动中两小球的电势能始终相等C．该过程静电力对两小球均做负功D．该过程两小球的总电势能增加【答案】AB【解析】A．沿着电场线方向，电势降低，A正确；B．由于O点的电势为0，根据匀强电场的对称性AB又ABqq，pEq，所以PAPBEEB正确；CD．A、B位置的小球受到的静电力分别水平向右、水平向左，绝缘轻杆逆时针旋转，两小球静电力对两小球均做正功，电场力做正功，电势能减少，CD错误；故选AB。2．（2020·山东省高考真题）真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示。以下说法正确的是（）2A．a点电势低于O点B．b点电势低于c点C．该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D．该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能【答案】BD【解析】A．由题意可知O点合场强为零，根据同种电荷之间电场线的分布可知aO之间电场线由a到O，故a点电势高于O点电势，故A错误；B．同理根据同种电荷电场线分布可知b点电视低于c点电势，故B正确；C．根据电场线分布可知负电荷从a到b电场力做负功，电势能增加，即该试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势能，故C错误；D．同理根据电场线分布可知负电荷从c点到d点电场力做负功，电势能增加，即该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能，故D正确。故选BD。3．（2020·全国高考课标3卷）如图，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q（q0）的点电荷固定在P点。下列说法正确的是（）A．沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大B．沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小C．正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D．将正电荷从M点移动到N点，电场力所做的总功为负【答案】BC3【解析】A．点电荷的电场以点电荷为中心，向四周呈放射状，如图M是最大内角，所以PNPM，根据点电荷的场强公式2QEkr（或者根据电场线的疏密程度）可知从MN电场强度先增大后减小，A错误；B．电场线与等势面（图中虚线）处处垂直，沿电场线方向电势降低，所以从MN电势先增大后减小，B正确；C．M、N两点的电势大小关系为MN，根据电势能的公式pEq可知正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能，C正确；D．正电荷从MN，电势能减小，电场力所做的总功为正功，D错误。故选BC。4．（2020·全国高考课标2卷）如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点，c、d为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。则（）A．a、b两点的场强相等B．a、b两点的电势相等C．c、d两点的场强相等D．c、d两点的电势相等【答案】ABC4【解析】BD．如下图所示，为等量异种电荷周围空间的电场分布图。本题的带电圆环，可拆解成这样无数对等量异种电荷的电场，沿竖直直径平行放置。它们有共同的对称轴PP，PP所在的水平面与每一条电场线都垂直，即为等势面，延伸到无限远处，电势为零。故在PP上的点电势为零，即0ab；而从M点到N点，电势一直在降低，即cd，故B正确，D错误；AC．上下两侧电场线分布对称，左右两侧电场线分布也对称，由电场的叠加原理可知AC正确；故选ABC。5．（2020·全国高考课标2卷）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的点记为P点。则（）5A．M处的电势高于N处的电势B．增大M、N之间的加速电压可使P点左移C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移【答案】D【解析】A．由于电子带负电，要在MN间加速则MN间电场方向由N指向M，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知M的电势低于N的电势，故A错误；B．增大加速电压则根据212eUmv可知会增大到达偏转磁场的速度；又根据在偏转磁场中洛伦兹力提供向心力有2vevBmR可得mvReB可知会增大在偏转磁场中的偏转半径，由于磁场宽度相同，故根据几何关系可知会减小偏转的角度，故P点会右移，故B错误；C．电子在偏转电场中做圆周运动，向下偏转，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故C错误；D．由B选项的分析可知，当其它条件不变时，增大偏转磁场磁感应强度会减小半径，从而增大偏转角度，使P点左移，故D正确。故选D。66．（2020·浙江省高考真题）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（）A．棒产生的电动势为212BlB．微粒的电荷量与质量之比为22gdBrC．电阻消耗的电功率为242BrRD．电容器所带的电荷量为2CBr【答案】B【解析】A．如图所示，金属棒绕OO轴切割磁感线转动，棒产生的电动势21=22rEBrBrA错误；B．电容器两极板间电压等于电源电动势E，带电微粒在两极板间处于静止状态，则Eqmgd即722212qdgdgdgmEBrBrB正确；C．电阻消耗的功率22424EBrPRRC错误；D．电容器所带的电荷量22CBrQCED错误。故选B。7．（2020·浙江省高考真题）空间P、Q两点处固定电荷量绝对值相等的点电荷，其中Q点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势线分布如图所示，a、b、c、d、e为电场中的5个点，设无穷远处电势为0，则（）A．e点的电势大于0B．a点和b点的电场强度相同C．b点的电势低于d点的电势D．负电荷从a点移动到c点时电势能增加【答案】D【解析】7A．根据电场线与等势面垂直关系，可判断P点处为负电荷，无穷远处电势为0，e点在PQ连线的中垂线上，则0e，A错误；B．a、b两点电场强度大小相同，方向不同，则a、b两点电场强度不同，B错误；C．从Q到P电势逐渐降低，则bd，C错误；8D．由ac，负电荷从a到c电场力做负功，电势能增加，D正确。故选D。8．（2020·浙江省高考真题）如图所示，一质量为m、电荷量为q（0q）的粒子以速度0v从MN连线上的P点水平向右射入大小为E、方向竖直向下的匀强电场中。已知MN与水平方向成45°角，粒子的重力可以忽略，则粒子到达MN连线上的某点时（）A．所用时间为0mvqEB．速度大小为03vC．与P点的距离为2022mvqED．速度方向与竖直方向的夹角为30°【答案】C【解析】A．粒子在电场中做类平抛运动，水平方向0xvt竖直方向212Eqytm由tan45yx可得02mvtEq9故A错误；B．由于02yEqvtvm故粒子速度大小为22005yvvvv故B错误；C．由几何关系可知，到P点的距离为200222mvLvtEq故C正确；D．由于平抛推论可知，tan2tan，可知速度正切tan2tan452tan60可知速度方向与竖直方向的夹角小于30°，故D错误。故选C。9．（2020·四川省泸县第四中学高三其他）如图所示，表面光滑的斜面固定在水平地面，顶端安装有定滑轮，小物块A、B通过绕过定滑轮的绝缘轻绳连接，轻绳平行于斜面，空间有平行于斜面向下的匀强电场．开始时，带正电的小物块A在斜面底端，在外力作用下静止，B离地面一定高度，撤去外力，B竖直向下运动．B不带电，不计滑轮摩擦．则从A和B开始运动到B着地的过程中()A．A的电势能增加B．A和B系统的机械能守恒C．A和B系统减少的重力势能等于A增加的电势能D．轻绳拉力对A做的功大于A的电势能增加量和动能增加量之和【答案】AD【解析】10A.物体A带正电，所以B竖直向下的过程中A沿斜面向上运动，电场力做负功，电势能增大，A正确B.因为电场力对A做负功，电势能增加，而总能量守恒，所以机械能减小，B错误C.根据能量守恒定律可知，整个过程系统重力势能减小量一部分转化成了系统的动能，另一部分转化成A增加的电势能，C错误D.对A物体应用功能关系，可知轻绳拉力对A做的功等于A的电势能增加量和动能增加量以及重力势能的增加量，D正确10．（2020·广东省高三二模）如图所示，在绝缘水平面上固定着一光滑绝缘的圆形槽，在某一过直径的直线上有O、A、D、B四点，其中O为圆心，D在圆上，半径OC垂直于OB．A点固定电荷量为Q的正电荷，B点固定一个未知电荷，使得圆周上各点电势相等．有一个质量为m，电荷量为-q的带电小球在滑槽中运动，在C点受的电场力指向圆心，根据题干和图示信息可知（）A．固定在B点的电荷带正电B．固定在B点的电荷电荷量为3QC．小球在滑槽内做匀速圆周运动D．C、D两点的电场强度大小相等【答案】BC【解析】A．由小球在C点处恰好与滑槽内、外壁均无挤压且无沿切线方向的加速度知：小球在C点的合力方向一定沿CO，且指向O点．A对小球吸引，B对小球排斥，因此小球带负电、B带负电，故A错误；11B．由∠ABC=∠ACB=30°知：∠ACO=30°，AB=AC=L；BC=2ABcos30°=3L由力的合成可得123FF即223(3)BQqQqkkLL3BQQ故B正确；C．圆周上各点电势相等，小球在运动过程中电势能不变，根据能量守恒得知，小球的动能不变，小球做匀速圆周运动，故C正确；D．由库仑定律及场强的叠加知，D点的电场强度大于C点，故D错误．故选BC．11．（2020·宜宾市叙州区第二中学校高三三模）反射式速调管是常用微波器之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似．已知静电场的方向平行于x轴，其电势随x的分布如图所示．一质量202.010kgm，电荷量92.010Cq的带负电的粒子从(1,?0)点由静止开始，仅在电场力作用下在x轴上往返运动．则（）A．x轴左侧电场强度1E和右侧电场强度2E的大小之比1212EEB．粒子在0~0.5cm区间运动过程中的电势能减小C．该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为84.010JD．该粒子运动的周期83.010sT【答案】ACD12【解析】根据UEd可知，左侧电场强度：21220V/m2.010V/m110E，右侧电场强度：22220V/m4.010V/m0.510E，所以1212EE，故A正确．粒子带负电，故在0~0.5cm区间运动过程中的电势能增加，B错误．该粒子运动过程中电势能变化量的最大值为98202.010J4.010JPEUq，C正确．粒子运动到原点时速度最大，根据动能定理有：1kmqExE，其中21.010mx，联立得：82.010JkmE，设粒子在原点左右两侧运动的时间分别为1t、2t，在原点时的速度为mv，由运动学公式有1111mqEvattm，同理可知：2222mqEvattm、212kmmEmv，而周期122()Ttt，联立得：83.010sT，故D正确．故选ACD．12．（2020·长沙市雅礼书院中学高三月考）如图甲，两水平金属板