電場及帶電粒子在電場中的運動 -2024屆新高考物理沖刺專項訓練（原卷版）

電場及帶電粒子在電場中的運動一、單選題1．（2024·四川南充·一模）電容器儲能已經(jīng)廣泛應用于電動汽車，風光發(fā)電儲能，電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量調(diào)節(jié)。電容器儲能的原理是，當電容器充電后，所帶電荷量為Q，兩極板間的電勢差為U，則板間儲存了電能。如圖是電容為C的電容器兩極板間電勢差u和所帶電荷量q的圖像，則（）A．該電容器的電容C隨電荷量q增大而增大B．圖像中直線的斜率等于該電容器電容CC．電源對該電容器充電為Q時，電源對該電容器做的功為QUD．電源對該電容器充電為Q時，該電容器儲存的電能為2．（2024·江蘇南通·一模）萊頓瓶是一種儲存電荷的裝置，在玻璃瓶外面貼有一層金屬篟，內(nèi)部裝食鹽水，從瓶口處插入金屬探針，下端浸在食鹽水中，鹽水和金屬箔構(gòu)成電容器的兩極?，F(xiàn)要增大電容器的電容，下列操作中可行的是（）A．多加入一些食鹽水 B．減小食鹽水的濃度C．將金屬探針上移少許 D．減小金屬箔的高度3．（23-24高三下·浙江·開學考試）用高壓電暈等方法可以把電荷永久固定在一些絕緣材料上形成駐極體。駐極體在生活中有著廣泛的應用，如駐極體話筒、靜電貼膜和靜電吸附口罩。若把負離子駐入到聚丙烯熔噴布（無紡布）上可以作為口罩的吸附層（如圖所示），假設負離子均勻分布在熔噴布上，下面說法正確的是（

）A．若手碰熔噴布電荷會泄漏掉B．若玻璃球外平整地貼上一層駐極體熔噴布，玻璃球內(nèi)的電場強度為零C．口罩的靜電吸附作用只能吸附帶電的微小顆粒D．若用力把熔噴布拉伸使其面積增大，這些駐極體電荷的電勢能將增大4．（2024·廣東廣州·一模）科學家研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛在沒有風的情況下也能向上“起飛”。如圖，當?shù)厍虮砻鎺в胸撾姾?，空氣中有正電荷時，蜘蛛在其尾部吐出帶電的蛛絲，在電場力的作用下實現(xiàn)向上“起飛”。下列說法正確的是（

）A．蜘蛛往電勢高處運動 B．電場力對蛛絲做負功C．蛛絲的電勢能增大 D．蛛絲帶的是正電荷5．（2024·廣東·一模）電視機顯像管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，電子槍均勻發(fā)射的電子束經(jīng)加速電場加速后高速通過偏轉(zhuǎn)電場，最后打在熒光屏上呈現(xiàn)光斑，在顯像管偏轉(zhuǎn)極板上加上不同的電壓，光斑在熒光屏上呈現(xiàn)不同情況，以上極板帶正電時為正，下列說法正確的是（）A．若在偏轉(zhuǎn)極板加上如圖甲所示的偏轉(zhuǎn)電場，則可以在熒光屏上看到一個固定的光斑B．若在偏轉(zhuǎn)極板加上如圖乙所示的偏轉(zhuǎn)電場，則可以看到一個光斑在熒光屏的O點下側(cè)移動C．若在偏轉(zhuǎn)極板加上如圖丙所示的偏轉(zhuǎn)電場，則可以看到一個光斑在熒光屏上從上向下移動D．若在偏轉(zhuǎn)極板加上如圖丁所示的偏轉(zhuǎn)電場，則可以看到一個光斑在熒光屏上O點兩側(cè)做往復運動6．（2024·廣東深圳·一模）兩塊平行金屬板安裝在絕緣基座上，A板連接感應起電機的正極，B板連接負極，一個由錫紙包裹的乒乓球用絕緣細線懸掛于A、B兩板之間，搖動起電機，乒乓球在電場力作用下與A、B兩板往返運動碰撞，下列說法正確是（）A．A板的電勢低于B板的電勢B．乒乓球往返運動過程中始終帶正電C．A→B的運動過程中電場力對乒乓球做負功D．A→B的運動過程中乒乓球電勢能減小7．（2024·山東德州·模擬預測）如圖將直角△ABC上，AB兩點分別固定放置電荷量為Q和的正電荷，AC邊長為l，在C點放置一點質(zhì)量為m電荷量為q的電荷，已知q<<Q，給電荷q一個初速度（）A．不管q帶正電還是負電，電荷q都不可能做勻速圓周運動B．若電荷q可以做圓周運動，則電荷q帶負電，且∠CBA=30°，圓周運動的速度大小為C．若q做勻速圓周運動，則電荷q運動過程中電場強度不變D．若給電荷q的初速度能沿CD方向做直線運動，則整個運動過程中電荷q的電勢能一定先減小再增大8．（2024·山東棗莊·一模）磷脂雙分子層是構(gòu)成細胞膜的基本支架，分子層之間具有彈性，可近似類比成勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧。細胞膜上的離子泵可以輸運陰陽離子，使其均勻地分布在分子層上，其結(jié)構(gòu)示意如圖所示。已知無限大均勻帶電薄板周圍的電場為勻強電場，靜電力常量為k，介質(zhì)的相對介電常數(shù)為，細胞膜的面積。當內(nèi)外兩膜層分別帶有電荷量Q和-Q時，關(guān)于兩分子膜層之間距離的變化情況，下列說法正確的是（）A．分子層間的距離增加了 B．分子層間的距離減小了C．分子層間的距離增加了 D．分子層間的距離減小了二、多選題9．（2024·浙江·一模）如圖所示為某絕緣空心球的示意圖，是過球心的水平截面的圓周上六個點等分點，分別在和固定等量的正負電荷，即和，而是球的某一直徑且與水平面垂直，設無窮遠處為電勢零點，則（）A．兩點的電場強度相同B．三點的電勢分別記為，則C．將一正的試探電荷從點沿圓弧移到點的過程中電場力先做正功再做負功D．若處的電荷仍固定不動，將處的電荷移到處，則電荷的電勢能將減小10．（2024·廣東佛山·一模）開爾文滴水起電機的結(jié)構(gòu)如圖所示。中空金屬圓筒、通過導線分別與金屬杯、相連，盆中的水通過管從滴管、滴出，分別經(jīng)、落入、中。整個裝置原不帶電，若某次偶然機會，滴出一滴帶少量正電荷的水滴，落入金屬杯中，則由于靜電感應，后續(xù)滴下的水滴總是帶負電，這樣、就會帶上越來越多的異種電荷。關(guān)于上述過程，下列說法正確的是（）

A．帶正電荷，則帶正電荷B．帶正電荷，則帶負電荷C．關(guān)閉、的閥門，僅向靠近時，帶電量減少D．此過程中水的重力勢能部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的電勢能11．（2024·福建廈門·二模）《廈門志·風俗記》中記載：“（廈門人）俗好啜茶，…如啜酒然，以餉客，客必辨其色、香、味而細啜之，名曰功夫茶?！痹诓枞~生產(chǎn)過程中有道茶葉茶梗分離的工序，可通過電暈放電、感應極化等方式讓茶葉茶梗都帶上正電荷，且茶葉的比荷小于茶梗的比荷，之后兩者通過靜電場便可分離。如圖所示，圖中A、B分別為帶電量不同的兩個帶電球，之間產(chǎn)生非勻強電場，茶葉、茶梗通過電場分離，并沿光滑絕緣分離器落入小桶。假設有一茶梗P電荷量為，質(zhì)量為，以1m/s的速度離開A球表面O點，最后落入桶底，O點電勢為1×104V，距離桶底高度為0.8m，桶底電勢為零。不計空氣阻力、茶葉茶梗間作用力及一切碰撞能量損失，重力加速度g取10m/s2，則（）A．M處電場強度大于N處電場強度B．茶葉落入左桶，茶梗落入右桶C．茶梗P落入桶底速度為D．茶梗P落入桶底速度為12．（2024·安徽合肥·一模）如圖所示，水平地面上固定有一足夠大的導體板，上表面絕緣，右端接地。板上放置著兩滑塊M、N，其中M帶正電，N不帶電且絕緣?；瑝KM、N的質(zhì)量分別為m、2m。N的正上方P處固定一電荷量為Q的正點電荷。現(xiàn)給滑塊M向右的初速度，經(jīng)過一段時間與滑塊N發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間極短，碰后滑塊N向右運動距離l恰好靜止。已知兩滑塊與導體板間的動摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g，兩滑塊均視為質(zhì)點，整個過程滑塊電荷量不變。則下列說法中正確的是（）A．M在運動過程中的電勢能不變B．M在運動過程中的加速度不變C．碰撞前M運動的時間為D．碰撞前M克服摩擦力所做的功為13．（2024·貴州畢節(jié)·二模）如圖，豎直面內(nèi)有半徑為的四分之一光滑圓弧軌道BC，固定在光滑的水平地面上，且圓弧軌道最低點與水平地面相切。空間加有水平向右的勻強電場，點位于點左上方，相對于點的水平距離和豎直高度均為，一可視為質(zhì)點的帶電小球從點以某一速度水平拋出，恰能從點無碰撞地沿圓弧切線進入軌道，小球離開軌道后，運動到點（點未畫出）時速度減為零，則（）A．小球帶負電 B．CD段長度為C．小球從點拋出時的速度為 D．從點到點過程中小球的電勢能增加了14．（2024·四川涼山·一模）如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立直角坐標系xoy，整個空間存在平行xoy平面與y軸正方向成45°角的勻強電場E。質(zhì)量為m的帶電小球從坐標原點O沿x軸的正方向以速度v水平拋出，經(jīng)過一段時間小球以v的速度穿過y軸正半軸某點（圖中未畫出），不計空氣阻力，則（

）A．小球可能帶負電B．小球所受電場力的大小為mgC．小球電勢能最大時動能最小D．小球電勢能最大時水平速度等于豎直速度三、解答題15．（2024·廣東·一模）地表附近存在著環(huán)境電場，該電場可視為場強大小為E、方向豎直向下的勻強電場，蜘蛛可以通過向空中吐出帶電蛛絲實現(xiàn)飛行如圖，在無風的天氣里，質(zhì)量為m的蜘蛛，從地面向空中吐出4根蛛絲，恰好可以使它脫離地面；在有水平風的天氣里，時蜘蛛從地面向空中吐出n（且為偶數(shù)）根蛛絲，T時刻咬斷一半蛛絲，經(jīng)過一段時間后落到地面完成“遷徙”，假設蜘蛛吐出的每根蛛絲都相同，且電荷集中在蛛絲頂端，蜘蛛自身始終不帶電；已知重力加速度為g，水平風力大小恒為，忽略空氣對蜘蛛的其他作用力。（1）判斷蛛絲的電性，求每根蛛絲的帶電量q；（2）蜘蛛要實現(xiàn)空中“遷徙”求n的值；（3）求蜘蛛“遷徙”一次飛行的水平距離x（計算結(jié)果可以保留根號）。16．（2024·江西·模擬預測）2023年11月，首臺國產(chǎn)質(zhì)子治療裝置在上海正式走向臨床治療（如圖甲），該裝置的原理是質(zhì)子加速后匯聚到圓柱形管道中軸線形成質(zhì)子束，然后經(jīng)高能運輸線運送至各治療室?，F(xiàn)有質(zhì)子加速后，沿圓柱形管道中軸線以勻速運動，如圖乙，現(xiàn)由于某些客觀原因，管道需要“拐彎”到另一對接圓柱形管道，對接管道與原管道夾角，現(xiàn)在“拐彎”處矩形ABCD區(qū)域內(nèi)加上電場或磁場，使得管道中質(zhì)子從該區(qū)域出射時剛好沿對接管道的中軸線運動（從ED的中點并與水平方向成射出）。已知：，質(zhì)子電荷量，質(zhì)子質(zhì)量，質(zhì)子重力不計，下面有