2014高考物理专题原创卷：电场(含13年各类精选题)

电场一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分，其中第3、4、8小题为多选题．)1．[2013·黄冈模拟]英国物理学家法拉第引入了“电场”和“磁场”的概念，并用画电场线和磁感线的方法来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础．下列相关说法正确的是() A．电荷和电荷、通电导体和通电导体之间的相互作用是通过电场发生的B．磁极和磁极、磁极和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的C．电场线和电场线不可能相交，磁感线和磁感线可能相交D．通过实验可发现电场线和磁感线的存在解析：电荷和电荷之间的相互作用是通过电场发生的；通电导体和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，选项A错误．磁极和磁极、磁极和通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的，选项B 正确．电场线和电场线不可能相交，磁感线和磁感线也不可能相交，选项C错误．通过实验可模拟电场线和磁感线，但是通过实验不能发现电场线和磁感线的存在，选项D错误．答案：B2．[2013·南京一模]如图所示，匀强电场中有一圆，其所在平面与电场线平行，O为圆心，A、B为圆周上的两点．现将某带电粒子从A点以相同的初动能向不同方向发射，到达圆周上各点时，其中过B点的动能最大．不计重力和空气阻力，则该电场的电场线一定是与()A．OB平行B．OB垂直C．AB平行D．AB垂直解析：由题设条件，在圆周平面内，从A点以相同的动能向不同方向发射带电粒子，带电粒子会经过圆周上不同的点，且经过B 点时带电粒子的动能最大，又知，电场线平行于圆平面．根据动能定理，电场力对到达B点的带电粒子做功最多，为qU AB，因此U AB最大，过B点的切线一定是等势线，而电场线的方向与等势线垂直，OB垂直于过B点的切线，故该电场的电场线一定是与OB平行，选项A正确．答案：A3．图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点．则该粒子() A．带负电B．在c点受力最大C．在b点的电势能大于在c点的电势能D．由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化解析：物体做曲线运动时，合外力的方向指向轨迹的凹侧，可知粒子与正电荷排斥，粒子带正电，A错；越靠近正电荷，电场线越密，电场强度越大，粒子所受电场力越大，所以粒子在c点受力最小，B 错；粒子从b点运动到c点的过程中，电场力做正功，电势能减小，故C对；点a、b、c所在的圆为等间距的同心圆，靠近正电荷电场强度较大，由公式U＝Ed可知，U ab>U bc，所以由a点到b点比由b 点到c点电场力对粒子做的功多，根据动能定理可知D对．答案：CD4．[2013·长春市三模]如图所示，在正方形ABCD区域内有平行于AB边的匀强电场，E、F、G、H是各边中点，其连线构成正方形，其中P点是EH的中点．一个带正电的粒子(不计重力)从F点沿FH 方向射入电场后恰好从D点射出．以下说法正确的是() A．粒子的运动轨迹一定经过P点B．粒子的运动轨迹一定经过PE之间某点C．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由ED之间某点射出正方形ABCD区域D．若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E点射出正方形ABCD区域解析：粒子从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出，其轨迹是抛物线，则过D点做速度的反向延长线一定与水平位移交于FH的中点，而延长线又经过P点，所以粒子轨迹一定经过PE之间某点，选项B正确；由平抛知识可知，当竖直位移一定时，水平速度变为原来的一半，则水平位移也变为原来的一半，所以选项D正确．答案：BD5．[2013·长春一调]如图所示为示波管的示意图，以屏幕的中心为坐标原点，建立如图所示的直角坐标系xOy，当在XX′这对电极上加上恒定的电压U XX′＝2 V，同时在YY′电极上加上恒定的电压U YY′＝－1 V时，荧光屏上光点的坐标为(4，－1)，则当在XX′这对电极上加上恒定的电压U XX′＝1 V，同时在YY′电极上加上恒定的电压U YY′＝2 V时，荧光屏上光点的坐标为()A．(2，－2)B．(4，－2)C．(2,2) D．(4,2)解析：偏转位移与电压成正比，所以答案为C.答案：C6．[2013·湖南十二校联考]如图甲所示，MN为很大的薄金属板(可理解为无限大)，金属板原来不带电．在金属板的右侧，距金属板距离为d的位置上放入一个带正电、电荷量为q的点电荷，由于静电感应产生了如图甲所示的电场分布．P是点电荷右侧与点电荷之间的距离也为d 的一个点，几位同学想求出P 点的电场强度大小，但发现问题很难．几位同学经过仔细研究，从图乙所示的电场得到了一些启示，经过查阅资料他们知道：图甲所示的电场分布与图乙中虚线右侧的电场分布是一样的．图乙中两异号点电荷的电荷量均为q ，它们之间的距离为2d ，虚线是两点电荷连线的中垂线．由此他们分别求出了P 点的电场强度大小，一共有以下四个不同的答案(k 为静电力常量)，其中正确的是 ( )A.8kq 9d 2B.kq d 2C.3kq 4d 2D.10kq 9d 2 解析：负电荷在P 点的场强大小为k q (3d )2＝kq 9d 2，正电荷在P 点的场强大小为kq d 2，所以P 点的电场强度大小为k q d 2－k q 9d 2＝8kq 9d 2，A 正确．答案：A7．[2013·南昌调研]如图所示，两根平行放置、长度均为L 的直导线a 和b ，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，当a 导线通有电流强度为I ，b 导线通有电流强度为2I ，且电流方向相反时，a 导线受到磁场力大小为F 1，b 导线受到磁场力大小为F 2，则a 通电导线的电流在b 导线处产生的磁感应强度大小为( )A.F 22ILB.F 1ILC.2F 1－F 22ILD.2F 1－F 2IL解析：由题意可知，对a 导线，F 1＝B 0IL ＋F ba ，对b 导线，F 2＝B 02IL ＋F ab ，其中F ab ＝B 2IL ，F ba ＝F ab ，可得a 导线在b 处产生的磁感应强度为B ＝2F 1－F 22IL，可知答案选C. 答案：C8．[2013·浏阳二模]如图所示，在平面直角坐标系中有一底角是60°的等腰梯形，坐标系中有方向平行于坐标平面的匀强电场，其中O(0,0)点电势为6 V，A(1，3)点电势为3 V，B(3，3)点电势为0 V，则由此可判定()A．C点电势为3 VB．C点电势为0 VC．该匀强电场的电场强度大小为100 V/mD．该匀强电场的电场强度大小为100 3 V/m解析：由题意可知C点坐标为(4,0)，在匀强电场中，任意两条平行的线段，两点间电势差与其长度成正比，所以U ABAB＝U OCOC，代入数值得φC＝0 V，A错、B对；作BD∥AO，如图所示，则φD＝3 V，即AD是一等势线，电场强度方向OG⊥AD，由几何关系得OG＝ 3cm，由E＝Ud得E＝100 3 V/m，C错、D对．答案：BD二、计算题(本题共2小题，共36分．需写出规范的解题步骤)9．[2013·浙江省六校联考]如下图所示，板长为L的平行板电容器倾斜固定放置，极板与水平线夹角θ＝30°，某时刻一质量为m，带电荷量为q的小球由正中央A点静止释放，小球离开电场时速度是水平的，(提示：离开的位置不一定是极板边缘)落到距离A点高度为h的水平面处的B点，B点放置一绝缘弹性平板M，当平板与水平夹角α＝45°时，小球恰好沿原路返回A 点．求：(1)电容器极板间的电场强度E ；(2)平行板电容器的板长L ；(3)小球在AB 间运动的周期T .解析：(1)由带电小球沿水平方向做匀加速运动可知qE cos θ＝mg ，解得：E ＝23mg 3q. (2)小球垂直落在弹性挡板上，且α＝45°，有v 0＝v y ＝2gh根据动能定理：qE ·12L tan θ＝12m v 20. 解得：L ＝3h .(3)由于小球在复合场中做匀加速运动L 2cos θ＝12g tan θ·t 21 解得t 1＝L g sin θ＝6h g平抛运动的时间为t 2＝2hg 小球由A 点静止释放到返回A 点的总时间为：t ＝2t 1＋2t 2＝2(6h g ＋2hg )，此即为小球在AB 间运动的周期T .答案：(1)23mg 3q (2)3h (3)2(6h g ＋2hg )10．[2013·衡水一模]在电场方向水平向右的匀强电场中，一带电小球从A 点竖直向上抛出，其运动的轨迹如图所示．小球运动的轨迹上A 、B 两点在同一水平线上，M 为轨迹的最高点．小球抛出时的动能为8.0 J ，在M 点的动能为6.0 J ，不计空气的阻力．求：(1)小球水平位移x 1与x 2的比值；(2)小球落到B 点时的动能E k B ；(3)小球从A 点运动到B 点的过程中最小动能E kmin .解析：(1)如图所示，带电小球在水平方向上受电场力的作用做初速度为零的匀加速运动，竖直方向上只受重力作用做竖直上抛运动，故从A 到M 和M 到B 的时间相等，则x 1∶x 2＝1∶3.(2)小球从A 到M ，水平方向上电场力做功W 电＝6 J ，则由能量守恒可知，小球运动到B 点时的动能为E k B ＝E k0＋4W 电＝32 J.(3)由于合运动与分运动具有等时性，设小球所受的电场力为F ，重力为G ，则有：⎩⎪⎨⎪⎧ F ·x 1＝6 J G ·h ＝8 J ⇒⎩⎪⎨⎪⎧ 12·F 2m t 2＝6 J 12·G 2m t 2＝8 J ⇒F G ＝32由图可知，tan θ＝F G ＝32⇒sin θ＝37， 则小球从A 运动到B 的过程中速度最小时速度一定与等效G ′垂直，故E kmin ＝12m (v 0sin θ)2＝247J. 答案：(1)1∶3 (2)32 J (3)247 J。