2021北京高三一模物理匯編電場(教師版)

ABpA2021京高三一模物理匯編：電場ABpA一選題共7小題）．（2021西城區(qū)一模）真空中靜止的點電荷的電場線分如圖所示A、為同一條電場線上的兩點。已知A點的場強為E，點的場強為，、B兩之間距離為，電荷量為+q的探電荷在A點電勢能為E，B點的電勢能為。關(guān)AB兩的說法正確的是（）A該試探電荷在A點受靜電力較小B該試探電荷在B點有的電勢能大C．AB兩間的電勢差等于）D．A、點間的電勢差等于．（2021海淀區(qū)一模）如圖所示AB兩個等量正點電荷連線上的兩點（其為線中點）C為連線中垂線上的一點。今將一帶負電的試探電荷自A直線移到沿直線移到C下列說法中正確的是（）AB點場強比點的場強大B．A點的電勢比C點電高C．A移到B的過程中，電場力對該試探電荷做正功D．B點移到的過程中，該試探電荷的電勢能保不變．（2021東城區(qū)一模）如圖所示的電場中，實線表示電線，虛線表示等差等勢面A、、C為場中的三個點。下列說法正確的是（）1/

AABBABABABABAABBABABABAB11222AA點勢比B高B．A點場強比B點小C．電荷在A點電勢能比在B點電勢能大D．點和間的電勢差是點A間電勢差的．（2021朝陽區(qū)一模）如圖所示，在點電荷形成的電場有AB兩點，已知A點場強度大小為E，向垂直于連線，電勢為；電場強度大小為，向與AB連線成θ角，電勢為φ。列選項正確的是（）A＜

B．＝

C．＜

D．＝．（2021石景山區(qū)一模）在真空中有一豎直向上的勻強場E，個帶電液滴在電場中O點處于靜止?fàn)顟B(tài)。將突增大到E，向不變，作用一段時間。再突然使反，保持E大不變，再經(jīng)過一段同樣長的時間，液滴恰好返回到O點在這兩段相同的時間里（）A電場力做功相同C．力做功相同

B動能的變化量相等D．力量的大小相等．（2021門頭溝區(qū)一模）如圖所示，是某電場的電場線一條等勢線。下列說法正確的是（）AA點B點的電場強度相同B．A點的電勢高于B點的電勢C．A近的等差等勢線比近稀疏2/

D．電在B點有的電勢能比在A點小．（2021豐臺區(qū)一模）元電荷的值早是由物理學(xué)家密立根測得的。實驗裝置如圖所示：兩塊金屬板水平放置，間距為，電壓為U，質(zhì)量為的油滴懸浮在兩板間保持靜止。已知力加速度，兩板間電場可視為強電場。下列說法說法正確的是（）A懸浮油滴帶正電B懸浮油滴的電荷量為C．浮油滴的比荷為D．滴電荷量不一定是電子電荷量的整數(shù)倍二實題共1小題）．（2021門頭溝區(qū)一模）利用電流傳感器研究電容器的電過程的電路如圖1所，其中電源電動勢E。先使開關(guān)與連，電容器充電結(jié)束后把開關(guān)S向2電容器通過電阻箱R放。傳感器將電流信息傳入計算機，屏幕上顯示出電流I時間化的曲線如圖3所。（1實驗中電阻箱的示數(shù)如圖所示，其阻值R或負）

。＝時電容器的極板帶

電（選“正”3/

1C1211122（2圖畫出了對應(yīng)較短時間eq\o\ac(△,t)eq\o\ac(△,)的長矩形，該矩形面積的物理意義是，算該電容器的電＝F。1C1211122（3一同學(xué)在深入研究的過程中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)改變一個或幾個物理量時It圖像會發(fā)生有規(guī)律的變化，圖的虛線示意了可能的變化情形。如果只增大電阻RI﹣t圖的變化應(yīng)該是選項（填寫相應(yīng)選項的字母）；如果只增大電容C，I﹣t圖的變化應(yīng)該選項（填寫相應(yīng)選項的字母）。三計題共4小題）．（2021海淀區(qū)一模）類比是一種重要的科學(xué)思想方法在物理學(xué)史上，法拉第通過類比不可壓縮流體中的流速線提出用電場線來描述電場。（1靜電場的分布可以用電場線來形象描述，已知靜電力常量為。①真空中有一電荷量為Q正點電荷，其周圍電場的電場線分布如圖1所。距離點電荷r處一點P，請根據(jù)庫侖定律和電場強度的定義，推導(dǎo)出P場強大小E的達；②如圖示，若在A、兩點放置的是電荷量分別+q和﹣的點電荷，已知A、B間距離為，AB連的中點，求C點電場強度的大小E的達式，并根據(jù)電場線的分布情況比較和的大小關(guān)系。（2有一足夠大的靜止水域，在水面下足夠深的地方放置一大小可以忽略的球形噴頭，其向各方向均勻噴水流。穩(wěn)定后水在空間各處流動速度大小和方向是不同的，為了形象地描述空間中水的速度的布，可引入水的流線。不可壓縮，該情景下水流速線的狀與圖的電場線相似，箭頭方向為速度方向流線分的疏密反映水流速的大小。①已知噴頭單位時間噴出水的體積為Q，寫出噴頭單獨存在時，距離噴頭為r處流速大小v的達式；②如圖示，水面下的A點一大小可以忽略的球形噴頭，當(dāng)噴頭單獨存在時可以向空間各方向均勻噴水，單位時間噴出水的體積為；水面下的B有一大小可以忽略的球形吸收器，當(dāng)吸收器單獨存在時可以均勻吸收空間各方向的水，單位時間吸收水的體積為Q。時開啟噴頭和吸收器，水流速線的形狀與圖電場線相似。若A、的距離為，為A、連的中點。噴和吸收器對水的作用是獨立的，空間水的流速和電場的場強一樣都為矢量，遵循矢量疊加原理，類比圖2處場強度的計算方，求圖點處水流速大小v的表達式。4/

kkkk01201122mem．（?豐臺區(qū)一模）我國的東方超環(huán)EAST是研究可控核聚變反應(yīng)的超大型科學(xué)實驗裝置。裝中的中性化室將加速到很高能量的離子束變成中性粒子束，注入到發(fā)生聚變反應(yīng)的等離子體中，將等子體加熱到發(fā)生聚變反應(yīng)所需點火溫度。沒有被中性化的高能帶電離子對實驗裝置有很大的破壞作用，因此要利剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)將所有帶電離子從粒子束剝離出來。剩余離子電偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的原理如圖所示，讓混合子束經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場，未被中性化的帶電離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)被極板吞噬，中性粒子繼續(xù)沿原有方向運動被注入到kkkk01201122mem子束中的帶電離子主要由動能為E、、的種正離子組。所有離子的電荷量均為q，質(zhì)量均為m兩極板間電壓為U間距為d（1若離子的動能由場加速獲得，其初動能為零，求加速電壓U；（2要使三種帶電離子都被極板吞噬，求：a離子在電場中運動的最長時間；．偏轉(zhuǎn)極板的最短長度；（3剩余離子偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)還可以利用磁偏轉(zhuǎn)進行帶電離子的剝離。如圖所示，粒子束寬度為d，吞噬板長為。要使三種能量的離子都能打到吞噬板上，求磁感應(yīng)強度大小的取值范圍。．（2021?石山區(qū)一模）利用電場來加速和制帶電粒子的運動，在現(xiàn)代科學(xué)實驗和技術(shù)設(shè)備中有廣泛的用。如圖所示，、為直置的平行金屬板S、為板上正對的小孔，兩板間所加電壓為U，金屬板P和水放置在N板側(cè)，關(guān)于小孔S、所在直線對稱，兩板間加有恒定的偏轉(zhuǎn)電壓。現(xiàn)有一質(zhì)子（H）和α粒（）從小孔處后由靜止釋放，經(jīng)加速后穿過小孔S水平向右進入偏轉(zhuǎn)電場。已知α子的質(zhì)量為，電荷量為q。（1求α粒進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度大?。唬?請判斷質(zhì)子和α粒在偏轉(zhuǎn)電場中的運動軌跡是否相同，并說明理由；（3交換M、兩的性，使大量電子加速后連續(xù)不斷地穿過小孔水向右進入偏轉(zhuǎn)電場，且進入偏轉(zhuǎn)電場的速度均為v＝m/s。已知極板Q的長度L，間距d＝3，兩極板間改為頻率為50Hz交變電壓＝sinπt（V）。電子質(zhì)量

31

kg，電荷量e1.6×1019

C。要在偏轉(zhuǎn)極板的右側(cè)始終能檢測到電子，求U滿的條件。5/

ABAB．（豐臺區(qū)一模）守恒是物理學(xué)中的重要思想。請嘗試用守恒思分析問題。如圖所示，將帶正電荷Q的導(dǎo)體球近不帶電的導(dǎo)體。沿虛線將導(dǎo)體分成AB兩分，這兩部分所帶電荷量分別為Q、Q。斷這兩部分電荷量的正負及大小關(guān)系，并說明理由。6/

BAABABABpPApACp2021京高三一模物BAABABABpPApACp一選題共7小題）．【分析】點電荷形成的電場，離場源電荷越遠，電場強度越小，電場力越小。對正點電荷電勢減小，電勢能也減小。點電荷形成的電場非勻強電場，利用電勢與電場強度關(guān)系求解。電勢的定義式求解電勢。【解答】解：A、電荷產(chǎn)生的電場場強

＞r知＞，F(xiàn)＝可F＞，該試探電荷在A點受到的靜電力較大，故A錯。B由沿著電場線方向電勢逐漸降低可知φ＞，由E＝φ知，E＞，該試探荷在A點有的電勢能較大，故B錯。C、

知，間電場強度逐漸減小，故無法用，故誤；D、A、點之間的電勢差；故選：D?！军c評】明確點電荷電場線的分布，電場線與電勢的關(guān)系，是解題的關(guān)鍵。．【分析】兩個等量同種電荷，它們在點O處產(chǎn)生的電強度大小相等，方向相反BC連上每一點（除B點）電場線方向由B指C根據(jù)電場力做功正負，判斷電勢能的變化：電場力做負功，電荷的電勢能增加．【解答】解：A、個等量同種電荷，方向相，則中點的電場強度為零，故A錯；、連線的電場先方向從A向B，將一帶電量為q的點電荷自A沿線移到B再沿直線移到，電勢能增加＝可φ＞。故B正，錯；故選：?！军c評】對等量同種電荷和等量異種電荷的電場線和等勢面分布情況和特點要熟悉，考試常常做章．．【分析】同一等勢面上各點電勢相同，順著電場線方向電勢降低．根據(jù)＝分電勢能的關(guān)．7/

ppABABBA122211626【解答】解：A、著電場線方向電勢降低，AppABABBA122211626B電場線越密電場強度越大，故錯；C、著電場線方向電勢降低＝知電荷在A點電勢能比在B點電勢能大，故C正；D、于確定等勢面之間的電勢差的關(guān)系，故D錯。故選：?！军c評】本題關(guān)鍵是根據(jù)電場線及其與等勢面的關(guān)系判斷出電勢高低、由＝來定電勢能的大?。痉治觥窟\用幾何的方法找出點電荷的置并判斷電性，求出A、B點到Q的離之比由點電荷場強公式E＝

求解場強關(guān)系，并比較電勢的高低?！窘獯稹拷猓簝蓷l電場線延長線交于一點，即為點電荷Q的置根據(jù)電場線方向可知Q帶電，設(shè)A和r，幾何知識得到：＝θ根據(jù)點電荷場強公式E＝

，可得A＞E，為B點離負點電荷Q，所以φ＞，故C確錯誤。故選：。【點評】本題考查對點電荷電場的掌握程度，在電場問題中，畫電場線、等勢線及其他圖形，將象問題變得直觀形象，是常用方法。．【分析】將突然增大到的程中帶電液滴做勻加速直線運動，接著再突然使E反，滴做勻減速直線運動，經(jīng)過相等的時間返回時，兩個過程的位移大小相等、方向相反，根據(jù)移公式求出突然使E反時與液滴返回到O點的度關(guān)系，再根據(jù)動量定理研究合力沖量的大小關(guān)系，根據(jù)速度關(guān)系研究動能的變化關(guān)系，根據(jù)重力做功的正負分析重力做功的關(guān).【解答】解：液滴在重力和電場力qE作下靜止，由平衡條件知，且qE＝mg。將E大為后電場力＞qE＝，則E反前液滴將沿豎直向上的方向運動。8/

217211422627222G22G28122pp設(shè)E反向前液滴運動的時間為，未速度為v217211422627222G22G28122ppE反后液滴返回O點程的加速度大小為a，v＝tx＝at﹣x＝vt﹣at聯(lián)立知，＝7aA反前電場力做功為W＝，反向后液滴返回O點過程電場力做功W＝qEx則電場力做功相同；B由動能定理可知E反前液滴動能的變化量eq\o\ac(△,E)eq\o\ac(△,)＝xE反后滴返回點程動能的變化量△E＝ma，可見動能的變化量不相等；C、反前重力做功W＝mgx，E反向后重力做功W＝mgx，可見重力做功不相同；D、E反前合力的沖量大小為Imat，反后合力的沖量大小為I＝mat，可見合力沖量的大不相等。故選：A?！军c評】本題考查多過程的物體運動問題，解題的關(guān)鍵在于分析兩個返回過程初速度與末速度的系。．【分析】電場線越密，場強越大，電場線某點的切線方向表示場強的方向；電場與等勢面垂直，沿電場線的方向電勢降低，電場強度大的地方等差等勢面密，根據(jù)E＝φ判?！窘獯稹拷猓篈、圖可知，則A處電場強度大，故A錯；B沿電場線的方向電勢降低，故錯；C、A電場線密，故錯誤；D、據(jù)＝可知，負電荷在電勢高處的電勢能小，所以負電荷在B點有的電勢能比在A點小。故選：D?！军c評】無論是電場線或是等差等勢面，都是密的地方場強大，疏的地方場強小；電勢高低的判方法可以根據(jù)電勢的定義式來判斷，但一般都是按沿電場線方向電勢降低來判斷。．【分析】平行金屬板板間存在勻強電場，根據(jù)公式U＝Ed求兩電勢差．油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，電場力與重力平衡，由平衡條件求解．【解答】解：A、行金屬板板間存在勻強電，9/

電場力與重力平衡重力豎直向下，電場力一定豎直向上，所以油滴BC油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則有mgqE＝解得該油滴的電荷量q，油滴的比荷為＝，B正；D、進了幾百次的測量以后，但都是某個最小電荷量的整數(shù)倍，也就是電子的電荷量，故D錯；故選：?！军c評】本題是帶電體在電場中平衡問題，掌握U和衡條件，即正確求解．二實題共1小題）．【分析】（1）電阻箱的讀數(shù)注意乘以相應(yīng)的倍率；結(jié)合電容器充放電的特點可知與電源正極相連帶正電、與負極相連帶負電；（2類比恒定電流下I﹣圖象與坐標(biāo)軸所圍面積的意義；由電容器的定義式，以求出電容；（3分析I﹣圖參數(shù)的所代表的物理意義?！窘獯稹拷猓海?）電阻箱的讀數(shù)為R＝＝電器的極與電源的正極相連。（2如果該電流是恒定電流，可以知道It圖象與坐標(biāo)軸所圍面積代表的是通過某一截面的電荷量，此矩形的面積近似等于時間eq\o\ac(△,t)eq\o\ac(△,)內(nèi)過的荷量。曲線與坐標(biāo)軸所圍的部分含有方格數(shù)是（42間）4

＝5

，則整個過程電容器放出的電量為＝45×8×105＝3.6×10C（3.36×10

～3

C

均正確）。由電容器的定義式可得電容器的電容大小為：（F～6）（3調(diào)整電阻后開關(guān)撥到2的間，因為電容器兩極間的初始電壓U等電源電動勢而不變，由初始電流值變小，由電容定義式，電容器所帶的電荷總量不變，故A正。

，知10/

CCD18增大電容時，由＝知容器的電荷增多，虛線應(yīng)該在實線上方，電容器兩端的電壓值還等于電源電動勢，由，BC錯誤。CCD18【點評】要充分熟悉與電容器相關(guān)公式，掌握一定的電學(xué)實驗知識。三計題共4小題）．【分析】（1）①根據(jù)點電荷在電場中所受電場力大小為

和，解電場強度的表達式；②根據(jù)電場的疊加求解點的電場強度的大小的表達式。（2①根據(jù)單位時間噴出的水的體積與時間的關(guān)系求解水的流速表達式；②根據(jù)噴頭在C點起的流速類比求解吸收器在點引起的流速，利用類似于電場的疊加原理，求解C點的實際流速?！窘獯稹拷猓海?）①在距該正點電荷處置探電荷其所受電場力大小為電場強度大小的定義為聯(lián)立以上兩式得②根據(jù)電場的疊加C點電強度的大小的達式為如圖所示，過C作A，交某條電場線于點斜向上方，因此＞（2①當(dāng)噴頭單獨存在時，噴頭向空間各方向均勻噴水，在距噴頭r處流速度大小為v，則eq\o\ac(△,v)?4eq\o\ac(△,?)eq\o\ac(△,)t因此，在距噴頭處的流速大小為②噴頭在點引起的流速為吸收器在點引起的流速為當(dāng)噴頭和吸收器都存在時，類似于電場的疊加11/

C151520k答：（）點場強大小E的表達式；C151520k②點的電場強度的大小的達式為E＝k

，q＞q（2①距離噴頭為r處流速大小v的達式②點處水流速大小v的表達v＝

【點評】本題主要是考查涉及點電荷電場的知識，本題是采用類比的方法進行分析，注意電場是，疊加時運用平行四邊形定則。．【分析】1）在加速電場中，根據(jù)動能定理求得加速電壓；（2所有離子達到極板上，運動時間最長的離子偏轉(zhuǎn)距離為，根據(jù)類平拋運動求得時間；上極板左邊緣進入的全能量離子要恰好達到下極板的右邊緣，此過程離子水平方向飛行的距離即為極板最短長度根據(jù)運動學(xué)公式求得；（3離子束上邊緣進入三分之一能量離子到達板上邊緣，半徑最小，磁感應(yīng)強度最大，離子束下邊緣進入全部能量離子到達吞噬下邊緣，半徑最大，磁感應(yīng)強度最小，洛倫茲力提供向心力，即可求得感應(yīng)強度的范圍。【解答】解：（1）在加速電場中，根據(jù)動能定理得﹣0解得（2a.所有離子達到極板上，運時間最長的離子偏轉(zhuǎn)距離為d離子在偏轉(zhuǎn)電場中的加速度為＝聯(lián)立解得：要使所離子都能被極板吞噬，上極板左邊緣進入的全能量離子要恰好達到下極板的右邊緣，根據(jù)Lvt聯(lián)立解得L（2由分析可知，離子束上邊緣進入三分之一能量離子到達板上邊緣，磁感應(yīng)強度最大12/

132k6132k6洛倫茲力提供向心力，則其中聯(lián)立解得：＝離子束下邊緣進入的全部能量離子到達吞噬下邊緣，半徑最大，此時洛倫茲力提供向心力：其中＝聯(lián)立解得：＝磁感應(yīng)強度大小的取值范圍為。答：（）若離子的動能E由場加速獲得，其初動能為零為；（2．離子在電場中運動的最長時為；．偏轉(zhuǎn)極板的最短長度為；（3磁感應(yīng)強度大小的取值范圍為。【點評】對于帶電粒子在電場荷磁場中的運動情況分析，一般是確定圓心位置，根據(jù)幾何關(guān)系求徑，結(jié)合洛倫茲力提供向心力求解未知量；對于帶電粒子在電場中運動時，一般