专题09 电场性质2023年高考物理三模试题分项汇编（全国通用）（解析版）

这是一份专题09 电场性质2023年高考物理三模试题分项汇编（全国通用）（解析版），共40页。
专题09 电场的性质1、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）如图甲所示为粒子直线加速器原理图，它由多个横截面积相同的同轴金属圆筒依次组成，序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源相连，交变电源两极间的电势差的变化规律如图乙所示。在时，奇数圆筒比偶数圆筒电势高，此时和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为0）的中央有一自由电子由静止开始在各间隙中不断加速。若电子的质量为m，电荷量为e，交变电源的电压为U，周期为T。不考虑电子的重力和相对论效应，忽略电子通过圆筒间隙的时间。下列说法正确的是（　　）A. 电子在圆筒中也做加速直线运动B. 电子离开圆筒1时的速度为C. 第n个圆筒的长度应满足D. 保持加速器筒长不变，若要加速比荷更大的粒子，则要调大交变电压的周期【答案】C【解析】A．由于金属圆筒处于静电平衡状态，圆筒内部场强为零，则电子在金属圆筒中做匀速直线运动，故A错误；B．电子离开圆筒1时，由动能定理得所以电子离开圆筒1瞬间速度为故B错误；C．电子从金属圆筒出来后要继续做加速运动，在金属圆筒中的运动时间为交变电源周期的一半，即，电子在圆筒中做匀速直线运动，所以第n个圆筒长度为故C正确；D．由C可知，保持加速器筒长不变，若要加速比荷更大的粒子，则要调小交变电压的周期，故D错误。故选C。2、（2023·浙江省温州市高三下学期第三次适应性考试）关于以下几幅插图，下列说法正确的是（　　）
 A. 甲图，用头发屑可以模拟电场线，图中的电荷一定是带正电B. 乙图，可变电容器是通过改变铝片之间的距离从而改变电容的C. 丙图，优质的话筒线外面包裹着金属网，目的是为了增强话筒线的导电性能D. 丁图，加油站给车加油前，触摸一下静电释放器，可将人体的静电释放到大地【答案】D【解析】A．甲图利用头发屑模拟的电场线，从该图不能看出电场线的方向，则不能确定该电场一定是正电荷形成的，故A错误；B．乙图的可变电容器的原理是改变铝片之间的相对面积从而达到改变电容的目的，故B错误；C．丙图，优质的话筒线外面包裹着金属网，应用了静电屏蔽的原理，避免外界干扰，不会增强话筒线的导电性能，故C错误；D．在加油站给车加油前，要用手触摸一下静电释放器，是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，故D正确。故选D。3、（2023·浙江省诸暨市高三下学期第三次适应性考试）如图所示为某静电除尘装置的简化原理图。矩形通道的上下两平行金属板长为L，间距为d，后面板为绝缘材料，分布均匀的带负电的尘埃质量为m、电荷量为q、以水平速度进入通道，单位时间内进入通道的带电尘埃数为n。已知两金属板极之间的电压恒为，带电尘埃碰到极板立即被收集中和，不计尘埃重力及尘埃间的相互作用，下列说法正确的是（　　）A. 带电尘埃被收集到下极板B. 除尘装置对带电尘埃收集率为75％C. 单位时间内带电尘埃减少的电势能为D. 若电压增大到，则带电尘埃能被全部收集【答案】C【解析】A．尘埃带负电，上极板与电源正极相连，上极板带正电，带电尘埃被收集到上极板，A错误；B．带电尘埃在极板间最大偏转距离，最长运动时间为，根据牛顿第二定律可知，尘埃的加速度为根据题意可知，收集效率为η=%B错误；C．单位时间内带电尘埃减少的电势能为C正确；D．若电压增大到，带电尘埃在极板间最大偏转距离，最长运动时间为，根据牛顿第二定律可知，尘埃的加速度为则收集效率为 =%若电压增大到，则带电尘埃仍不能被全部收集。D错误。故选C。4、（2023·四川省绵阳市高三下学期三诊）如图所示，a、b、c、d是矩形的四个顶点，，空间中有平行于矩形所在平面的匀强电场。已知a点的电势为，b点的电势为，d点电势为。一质子从b点以初速度射入该电场，入射方向与成角，不计质子的重力，则下列判断正确的是（　　）A. c点的电势为B. 电场强度大小为C. 质子可能运动到c点，所用时间为D. 质子可能运动到a点，到达a点时的电势能减少了【答案】BC【解析】A．在匀强电场中，沿着电场线方向每前进相同的距离，电势变化相等，故有解得A错误；B．ad中点与c点连线为等势线，d到等势线的距离为，则电场强度大小为方向与等势线垂直指向d点，B正确；C．由上可知，质子速度与电场强度方向垂直，做类平抛运动，垂直于电场强度方向做匀速运动，位移大小为运动时间为C正确；D．质子做类平抛运动，不可能运动到a点，D错误。故选BC。5、（2023·四川省成都市树德中学高三下学期三诊）如图甲所示，光滑绝缘水平面上有一带负电荷的小滑块，可视为质点，在处以初速度沿x轴正方向运动。小滑块的质量为，带电量为。整个运动区域存在沿水平方向的电场，图乙是滑块电势能随位置x变化的部分图像，P点是图线的最低点，虚线AB是图像在处的切线，并且AB经过（1，2）和（2，1）两点，重力加速度g取。下列说法正确的是（    ）A. 在处的电场强度大小为20V/mB. 滑块向右运动的过程中，加速度先增大后减小C. 滑块运动至处时，速度的大小为2.5m/sD. 若滑块恰好能到达处，则该处的电势为-50V【答案】D【解析】A．Ep-x图像斜率的绝对值表示滑块所受电场力的大小，所以滑块在x=1m处所受电场力大小为解得电场强度大小故A错误；B．滑块向右运动时，电场力先减小后增大，所以加速度先减小后增大，故B错误；C．滑块从x=1m到x=3m运动过程中电势能减小，电场力做功由动能定理得解得滑块运动至处时，速度的大小为故C错误；D．若滑块恰好到达x=5m处，则滑块恰好到达x=5m处则滑块从x=1m到x=5m运动过程中由解得滑块到达处的电势能处的电势为故D正确。故选D。6、（2023·四川省成都市石室中学高三下学期三诊）如图，水平面内的等边三角形的边长为L，顶点C恰好位于绝缘倾斜直轨道的最低点，光滑直轨道上端点D到A、B两点的距离均为L，为绝缘竖直轨道，O为边的中点。一对电荷量分别为、的点电荷分别固定于A、B两点。在D处将质量为m、电荷量为的小球（忽略它对原电场的影响）套在轨道上D端，将小球分别沿和由静止开始释放，已知静电力常量为k，重力加速度大小为g，忽略一切阻力，下列说法正确的是（　　）A. D点的电场强度与C点的电场强度不同B. 小球沿下滑过程中，其电场强度先增大后减小C. 小球沿下滑过程中，其电势能先增大后减小D. 小球沿到达O点速度与沿到达C点的速度大小不相等【答案】B【解析】A．D点的电场强度与C点的电场强度大小相等，方向相同，都沿着与BA平行的方向，A错误；B．小球沿DC轨道下滑过程中，A、B两点电荷对其电场大小相同，合场强与DC垂直，由于小球运动过程距离A、B两点电荷的距离先减小后增大，其电场强度先增大后减小，B正确；C．小球沿DC到达轨道最低点C过程，A、B两点电荷对其合电场力垂直于轨道，电场力不做功，电势能不变，C错误；D．小球沿运动过程，受到的电场力也与轨道垂直，故小球沿到达O点与沿到达C点过程都只有重力做功，由动能定理得小球到达O点与到达C点的速度大小相等，D错误。故选B。7、（2023·四川省成都市七中高三下学期三诊）如图所示，两个半径不等的均匀带电圆环带电荷量相等，P环的半径大于Q环的，P带正电，Q带负电。两圆环圆心均在O点，固定在空间直角坐标系中的平面上。在x轴上，到O点的距离相等，c在y轴上，到O点的距离小于Q环的半径。取无限远处电势为零，则（　　）A. O点场强为零，电势也为零B. 两点场强相同，电势相等C. 电子在c处的电势能大于在a处的D. 电子沿x轴从a到b，电场力先做正功后做负功【答案】C【解析】A．由对称性可知，圆环在O处产生的电场强度均为零，所以O处的合场强为零，带等量异种电荷，电场线从P指向Q，电场线分布具有轴对称性，平面上的电场线分布示意图如图新示，可知x轴正方向有沿x轴负方向指向O的电场分量，x轴负方向有沿x轴正方向指向O的电场分量，由沿电场线方向电势降低可知O处电势小于0，A错误；B．由对称性可知两点场强太小相同，方向均指向Q点，即方向相反，两点电势相等，B错误；C．从O到c电场有沿y轴正方向的分量，把电子从a处移到O处，再从O处移到c处，电场力一直做负功，电势能增加，所以电子在c处具有的电势能大于在a处的，C正确；D．电子沿x轴从a移动到b，电场力先做负功后做正功，D错误。故选C。8、（2023·山东省齐鲁名校大联盟高三下学期三模）如图所示，在匀强电场中一带正电粒子先后经过a、b两点。已知粒子的比荷为k，粒子经过a点时速率为，经过b点时速率为，粒子经过a、b两点时速度方向与连线的夹角分别为、，连线长度为L。若粒子只受电场力作用，则下列无法确定的是（    ）A. 场强的大小 B. 场强的方向C. a、b两点的电势差 D. 粒子在a、b两点的电势能之差【答案】D【解析】AB．设电场力方向与ab所在直线夹角为，如图所示垂直电场方向速度分量相同，根据几何知识有解得垂直电场力方向做匀速运动，运动的时间为沿电场力方向速度变化量为电场强度的大小为故AB可以确定，不符合题意；C．根据匀强电场电场强度可知a、b两点的电势差可求，故C可以确定，不符合题意；D．根据功能关系有电荷量未知，无法确定粒子在a、b两点的电势能之差，故D无法确定，符合题意。故选D。9、（2023·江苏省南京市高三下学期三模）如图所示，其空中有一足够大的水平向右的匀强电场，质量均为m、带电量分别为和的两小球同时从O点以速度斜向右上方射入匀强电场中，方向与水平方向成角，A、B（图中未画出）两点分别为两小球运动轨迹的最高点，带正电的小球经过A点的速度大小仍然为，若仅把带正电的小球射入速度变为，其运动轨迹的最高点记为C。不考虑两球间的库仑力。下列说法错误的是（　　）A. 两小球同时到A、B两点B. 与之比为C. 两小球到达A、B两点过程中电势能变化量之比为D. 带正电的小球经过C点的速度大小【答案】C【解析】A．由题可知，将带电小球的运动分解成水平方向和竖直方向的运动，由受力可知，两小球在竖直方向只受重力，故在竖直方向做竖直上抛运动，竖直方向的初速度为上升道最高点时，竖直方向速度为零，由此可知，两球到达A、B两点的时间相同，A正确；C．水平方向只受电场力，故水平方向做匀变速直线运动，水平方向的初速度为由题可知，带正电的小球有带负电的小球有解得可见到达最高点时两小球的速度大小相等，水平方向只有电场力做功，由动能定理可知，两球到达A、B两点过程中电势能变化量之比为，C错误；B．由上分析可知解得故故与之比为，B正确；D．由题可知联立得D正确。本题选择错误的，故选C。10、（2023·江苏省淮安市高三下学期4月三统）如图所示，真空中有一个边长为L的正方体，正方体的两个顶点处分别放置一对电荷量都为q的正、负点电荷。图中的a、b、c、d是其他的四个顶点，下列表述正确的是（    ）A. a点电势高于c点电势 B. a、c两点电场强度的比值为C. a、b、c、d四个顶点处电场方向不相同 D. 将正点电荷移到c点，b点的电场强度不变【答案】B【解析】A．因ac两点在过等量异号电荷连线的中垂面上，可知a点电势等于c点电势，选项A错误；B．a点电场强度两电荷在c点产生的场强竖直方向的分量低消，则水平方向叠加的电场强度则a、c两点电场强度的比值为的比值为，选项B正确；C．a、b、c、d四个顶点都处在两电荷连线的中垂面上，则四点处电场方向相同，选项C错误；D．原来b点在两电荷连线的中垂面上，b点场强方向垂直中垂面指向负电荷一方；将正点电荷移到c点，b点仍在两电荷连线的中垂面上，b点场强方向仍垂直中垂面指向负电荷一方，但是由于两个中垂面不同，则b点的电场强度一定不同，则场强要变化，选项D错误。故选B。 11、（2023·河北省唐山市高三下学期三模）空间中的一个正六边形的三个顶点上固定三个点电荷，电量均为，O为正六边形的中心，A为正六边形的一个顶点，如图所示。用、分别表示O、A两点的场强，用、分别表示O、A两点的电势，则（　　）A. ， B. ，C. ， D. ，【答案】B【解析】令正六边形的边长为L，左侧两个点电荷在O点电场强度的方向之间的夹角为，则O、A两点的场强分别为，可知O、A两点的电势分别为，可知即有，故选B。12、（2023·江苏省八市高三下学期三模补偿训练）如图，将一个不带电的金属球壳放入匀强电场后，其周围的电场分布如图所示，A、D是电场中的两个点，B、C是球壳上的两个点，下列说法正确的是（　　）A. A点与D点的电场强度相同 B. A点与D点的电势相同C. 将正试探电荷从A移到B，电势能增加 D. 将负试探电荷从C移到D，电势能增加【答案】D【解析】A．由图可知，A点与D点的电场强度大小相等，方向不同，则A点与D点的电场强度不同，故A错误；B．沿电场线电势降低，则A点的电势高于D点电势，故B错误；C．将正试探电荷从A移到B，电场力做正功，电势能减小，故C错误；D．将负试探电荷从C移到D，电场力做负功，电势能增加，故D正确。故选D。13、（2023·湖南省平江县高三下学期第三次质检）沿电场中某条电场线方向建立x轴，该电场线上各点电场强度E随x的变化规律如图所示，坐标轴上的点0、x1、x2和x3分别与x轴上O、A、B、C四点相对应，相邻两点间距相等。一个带正电的粒子从O点由静止释放，运动到A点的动能为Ek，仅考虑电场力作用，则下列说法正确的是（　　）A. 从O点到C点，电势先升高后降低 B. 粒子先做匀加速运动，后做变加速运动C. 粒子运动到C点时动能大于3Ek D. 粒子在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量【答案】CD【解析】【分析】A．由O点到C点，沿电场方向，电势一直降低，A错误；B．电场强度大小一直在变化，电场力也就在不断变化，带正电的粒子的加速度在不断变化，是变加速运动，B错误；C．根据E随x的变化规律可知，由A到C电场强度平均值大于OA段电场强度平均值，A到C电场力做功大于2Ek，则粒子运动到C点时动能大于3Ek，C正确；D．粒子在AB段平均电场力大于BC段平均电场力，则AB段电场力做的功大于BC段电场力做的功，所以在AB段电势能减少量大于BC段电势能减少量，D正确。故选CD。14、（2023·河北省石家庄市高三下学期质检三）在如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流i随时间t变化的图线如图乙所示，规定通过P点的电流方向向右为正方向。下列说法正确的是（　　）A. 0至0.5ms内，电容器C正在充电B. 0.5ms至1ms内，电容器上极板带正电C. 1ms至1.5ms内，Q点的电势比P点的电势高D. 若电容器C的电容加倍，则电流的周期将变为4ms【答案】C【解析】A．0至0.5ms内，由图乙可知，电流逐渐增大，则线圈中的磁场能增大，电容器中的电场能减小，电容器正在放电，故A错误；B．0.5ms至1ms内，由图乙可知，通过P点的电流向右且逐渐减小，则线圈中的磁场能减小，电容器中的电场能增大，电容器正在充电，电容器下极板带正电，故B错误；C．1ms至1.5ms内，由图乙可知，通过P点的电流向左且逐渐增大，则线圈中的磁场能增大，电容器中的电场能减小，电容器正在放电，电容器下极板带正电，上极板带负电，可知Q点的电势比P点的电势高，故C正确；D．根据若电容器C的电容加倍，则电流的周期将变为，故D错误。故选C。15、（2023·湖南省永州市高三下学期第三次适应性考试）微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（　　）A. 静止时，电流表示数为零，且电容器两极板不带电B. 电路中的电流表示数越大，说明手机的加速度越大C. 由静止突然向后加速时，电流由a向b流过电流表D. 由静止突然向前加速时，电流由a向b流过电流表【答案】C【解析】A．静止时，N板不动，电容器的电容不变，则电容器电量不变，则电流表示数为零，电容器保持与电源相连，两极板带电，A错误；C．由静止突然向后加速时，N板相对向前移动，则板间距减小，根据知电容C增大，电压不变，由知电容器电量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，C正确；D．由静止突然向前加速时，N板相对向后移动，则板间距增大，根据知电容C减小，电压不变，由知电容器电量减小，电容器放电，电流由b向a流过电流表，D错误。B．由CD项分析可知，手机“前后”方向运动的加速度越快，电容变化越大，相同时间内电容充电或放电的电荷量大，电路中的电流表示数越大。因此电路中的电流表示数越大，说明手机“前后”方向运动的加速度越快。B错误；故选C。16、（2023·安徽省黄山市高三下学期三模）如图所示，一绝缘圆环水平放置，圆心为O，其上放置四个电荷量相等的点电荷，这四个点电荷处于互相垂直的两直径的两端，一直径两端的电荷均为正电荷，另一直径两端的电荷均为负电荷。直线为圆环的中轴线，且两点关于O点对称。下列说法中正确的是（　　）A. 两点的场强相等B. 将某一试探电荷沿中轴线从O点移到点，所受电场力可能先增大后减小C. 图中相邻两点电荷间的圆弧中点处电势均相同D. 两正电荷所在直径上以O为对称中心的两个点的场强相同、电势相等【答案】AC【解析】AB．根据对称性及电场的矢量叠加可知中轴线的电场强度为0，将某一试探电荷沿中轴线从O点移到点，所受电场力均为0，两点的场强都为0，故A正确，B错误；C．根据对称性分析可知图中相邻两点电荷间的圆弧中点处电势均相同，故C正确；D．两正电荷所在直径上以O为对称中心的两个点的场强大小相等，方向相反、电势相等，故D错误；故选AC。17、（2023·湖南省益阳市一中高三下学期5月三模）在x轴上关于坐标原点对称的a、b两点处固定两个电荷量相等的点电荷，如图所示的E-x图像描绘了x轴上部分区域的电场强度（以x轴正方向为电场强度的正方向）。对于该电场中x轴上关于原点对称的c、d两点，下列结论正确的是（　　）A. 两点场强相同，c点电势更高B. 两点场强相同，d点电势更高C. 两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势高D. 两点场强不同，两点电势相等，均比O点电势低【答案】A【解析】题图中a点左侧，b点右侧的电场强度方向都沿x轴负方向，则a点处为正点电荷，b点处为负点电荷，又两点电荷的电荷量相等，由等量异号点电荷电场特点知c、d两点的场强相同，c点电势更高。故选A。18、（2023·北京市育才学校高三下学期三模）如图所示，真空中ab、cd四点共线且ab=b=cd在a点和d点分别固定有等量的异种点电荷，则下列说法正确的是A. b、c两点的电场强度大小相等，方向相反B. b、c两点的电场强度大小不相等，但方向相同C. 同一负点电荷在b点的电势能比在c点的小D. 把正点电荷从b点沿直线移到c点，电场力对其先做正功后做负功【答案】C【解析】A、B项：由等量异种电荷的电场线分布可知，b、c两点的场强大小相等，方向相同，故A、B错误；C项：由电场线从正电荷指向负电荷即电场线由b指向c，所以b点的电势高于c点电势，根据负电荷在电势低处电势能大，即负电荷在b点的电势更小，故C正确；D项：由C分析可知，电场线从b指向c，正电荷从b沿直线运动到c，电场力一直做正功，故D错误．故应选：C．19、（2023·湖南省邵阳市高三下学期第三次联考）真空中一点电荷形成电场中的部分电场线如图所示，分别标记为1、2、3、4、5，且1、2和5、4分别关于3对称。以电场线3上的某点为圆心画一个圆，圆与各电场线的交点分别为a、b、c、d、e，则下列说法中正确的是（　　）A. 电场强度B. 电势C. 将一正电荷由a点移到d点，电势能增大D. 将一负电荷由b点移到e点，电场力做正功【答案】AC【解析】任意延长两条电场线，交于一点，该点就是点电荷所在的位置，以交点为圆心做过点的圆，如下图所示则根据点电荷的性质可知，该圆上各点的电势相等，场强大小也相等A．点比点离场源电荷更近，因此有，故A正确；B．两点对称，因此电势，故B错误；C．电场线向内汇聚，则为负电荷形成的电场，越靠近负电荷电势越低，而正电荷在电势高的地方电势能更大，点比点离负电荷更远，因此正电荷在点的电势能更大，故C正确；D．点比点离负电荷更近，所以点的电势比点的电势高，而带负电的粒子在电势低的地方电势能大，因此将一负电荷由b点移到e点，电势能增大，电场力做负功，故D错误。故选AC。20、（2023·湖北省孝昌县一中高三下学期三模）如图所示，水平向右的匀强电场中有OA、OB两个挡板，分别与竖直方向夹角为和，正电子、负电子和质子从O点竖直向下以相同的初速度射入电场，三种粒子都打在板上被吸收，只考虑匀强电场给电荷的电场力，不计其它相互作用力，则（　　）A. 正电子和质子打在板上时速度方向相同B. 正、负电子的运动时间比为1：3C. 正、负电子电势能的减少量之比为1：9D. 质子打在板上的位置比正电子落点的电势高【答案】ABC【解析】A．设正电子、质子电荷量为e，负电子电荷量为-e，正电子、负电子质量为m，质子质量为M，正电子飞出后做类平抛运动，打在A板上时速度方向与竖直方向夹角为β，飞行时间为t，电场强度为E，则有 得同理对质子也可得相同的结论，即正电子和质子打在板上时速度方向相同。故A正确；B．根据A选项的分析可得 设负电子落在板上时速度与竖直方向夹角为，飞行时间为 ，则解得 则正、负电子的运动时间比为1：3。故B正确；C．正、负电子在水平方向的位移之比为 则电场力对正、负电子做功之比为1:9，即正、负电子电势能的减少量之比为1：9。故C正确；D．根据A、B选项的分析，质子质量M大于正电子质量m，所以水平方向即水平方向向右质子飞行比正电子飞行远，电场强度水平向右，所以质子打在板上的位置比正电子落点的电势低。故D错误。故选ABC。21、（2023·湖北省孝昌县一中高三下学期三模）电容器是一种重要的电学元件，在电工和电子技术中应用广泛．使用图甲所示电路观察电容器的充电和放电过程．电路中的电流传感器（不计内阻）与计算机相连，可以显示电流随时间的变化．直流电源电动势为E，实验前电容器不带电．先将开关K拨到“1”给电容器充电，充电结束后，再将其拨到“2”，直至放电完毕．计算机显示的电流随时间变化的曲线如图乙所示．则下列说法正确的是（    ）A. 乙图中阴影部分的面积 B. 乙图中阴影部分的面积C. 由甲、乙两图可判断阻值 D. 由甲、乙两图可判断阻值【答案】A【解析】AB．图乙中阴影面积代表充放电中电容器上的总电量，所以两者相等，选项A正确，B错误；CD．由图乙可知充电瞬间电流大于放电瞬间电流，且充电瞬间电源电压与放电瞬间电容器两极板电压相等，由解得选项CD错误。故选A。22、（2023·湖北省高三下学期三模）如图所示，、为两个带等量负电荷的固定点电荷，竖直线为两点电荷连线的中垂线，O点为垂足，。现将一带负电液滴从A点由静止释放，液滴到达B点时的速度大小为v且能到达O点。已知重力加速度为g，不计空气阻力。下列说法正确的是（    ）A. 在中垂线上，O点的电势最低B. A点电场强度一定小于B点电场强度C. 液滴到达B'点时的速度大小为D. 液滴从A点运动到A'点的过程中机械能先增大后减小【答案】AC【解析】A．由等量同种电荷的电场分布以及沿电场线方向电势降低可知，在中垂线上，O电的电势最低，故A正确；B．O点的电场强度为零，无穷远处电场的电场强度也为零，则可知沿着中垂线从O点到无穷远处的过程中，电场强度先增大，后减小，因此A点电场强度一定小于B点电场强度，故B错误；C．B点和B'点关于原点对称，则可知电势相等，则液滴从B点到B'点的过程中，由动能定理可得解得故C正确；D．由于中垂线上的O点电势最低，则可知液滴在O点的电势能最大，而整个过程中电势能和机械能的总和不变，则可知带负电的液滴从A点运动到A'点的过程中机械能先减小后增大，故D错误。故选AC。23、（2023·河南省开封市高三下学期三模）如图所示，空间有水平方向的匀强电场E（末画出），长为L的绝缘轻质细线一端固定在天花板上O点，另一端系质量为m，电荷量为q的带正电小球，现由图示A位置静止释放小球，小球沿圆弧经最低点C恰好能到达B点，已知OB与竖直方向的夹角为且，重力加速度为g，忽略空气阻力。则下列说法正确的是（　　）A. 电场强度B. 小球在B点时的电势能最小C. 小球经过C点时对细线的拉力为D. 小球经过C点时的动能最大【答案】AC【解析】A．根据图形可知，小球向左运动过程中，电场力做负功，则电场方向水平向右，由A到B过程有解得A正确；B．根据上述可知，由A到B过程电场力做负功，因此小球在B点时的电势能最大，B错误；C．由A到C过程有在C点有根据牛顿第三定律有解得C正确；D．由于既有令物理等效最低点位置与圆心连线方向与水方向夹角为，则有小球经过物理等效最低点时的动能最大，即该位置位于AC之间，不在C点，D错误。故选AC。24、（2023·福建省泉州市高三下学期5月适应性练习）如图，在与匀强电场方向平行的平面内取一个圆，圆心为，半径为为圆周上的三个点，为直径，。一群电荷量均为的相同粒子从点以相同的初动能沿纸面向各个方向均匀发射，从圆周上通过的粒子的最大动能为，到达点的粒子的动能为，沿方向射入的粒子从圆周上的点（未画出）射出，不计粒子重力及粒子间的相互作用，则（　　）A. 电场强度方向与垂直B. 电场强度大小为C. 可能没有粒子到达点D. 粒子从到过程电势能减少量小于【答案】BC【解析】A．由动能定理可知设从圆上点离开动能最大，则延长到，使得，过点做圆的切线分别交圆在处，则场强可能是图1和图2两个方向。如图1，场强方向可能沿方向，对应的是粒子到达圆周上动能最大的位置；如图2，场强可能沿与夹角为斜向右下方，对应的是粒子到达圆周上动能最大的位置，A选项错误；B．由B选项正确。C．若电场为图1情况，粒子不可能达到点，C选项正确；D．由曲线运动的性质可知沿着方向射入的粒子的运动轨迹应为速度方向与电场力方向所夹的一条曲线如图3，曲线与圆的交点应在圆弧段（不包括两点），从到电场力做功大于，电势能变化量的绝对值大于，D错误。故选BC。25、（2023·湖北省高三下学期三模）如图所示，一束单色光入射到极限频率为的金属板K上，发射的光电子可沿垂直于平行板电容器极板的方向从左极板上的小孔进入电场，均不能到达右极板，则（　　）A. 该单色光的波长为B. 若仅增大该单色光的强度，则将有电子到达右极板C. 若仅换用频率更大的单色光，则依然没有电子到达右极板D. 若仅将电容器右极板右移一小段距离，电子仍然不能到达右极板【答案】D【解析】A．由题可知，单色光的波长应大于，故A错误；B．若仅增大该单色光的强度，由于入射光的频率不变，则电子仍然不能到达右极板，故B错误；C．若仅换用频率更大的单色光，逸出的光电子的初动能增大，则可能有电子到达右极板，故C错误；D．若仅将电容器右极板右移一小段距离，由于两板间的电压不变，电子仍然不能到达右极板，故D正确。故选D。26、（2023·福建省泉州市高三下学期5月适应性练习）如图，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，为两板间的一固定点。静电计的金属球与电容器的负极板连接，外壳接地。若保持电容器负极板不动，仅将正极板缓慢向左平移一小段距离，则（　　）A. 电容器的电容减小，静电计指针的偏角增大B. 电容器的电容增大，静电计指针的偏角减小C. 两板间的电场强度不变，点的电势降低D. 两板间的电场强度减小，点的电势升高【答案】AC【解析】AB．根据，根据题意，极板所带电荷量不变，极板间距增大，可知电容减小，极板之间的电势差增大，即静电计指针的偏角增大，A正确，B错误；CD．根据结合上述解得极板所带电荷量不变，可知，两板间的电场强度不变，令P点到左极板间距为x，则有由于解得正极板缓慢向左平移一小段距离，x增大，则点的电势降低，C正确，D错误。故选AC。27、（2023·福建省莆田市高三下学期第四次质检）当空气中电场的电场强度大小超过时，空气会被击穿。孤立导体球壳充电后，球壳所带电荷量为Q，已知静电力常量为k，则为了保证空气不被击穿，球壳半径的最小值为（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】均匀带电球壳对壳外某点的场强，可以看做集中在球壳中心的点电荷对求外某点的场强，由可得故选A。28、（2023·福建省宁德市高三下学期5月质检）在某静电场中，x轴上场强E随x的变化关系如图所示，规定x轴正向为场强正方向。一电子仅在电场力的作用下以某一初速度从沿x轴运动到的过程中，则（　　）A. 电势先增大后减小B. 和处的电场强度相同C. 电子的速度先增大后减小D. 电子的电势能先增大后减小【答案】AC【解析】A．从x1处到x2处，场强为负值，电势升高；从x2处到x4处，场强为正值，则场强方向沿x轴正向，则电势逐渐降低，故A正确；B．根据场强E随x变化关系图，x1和x3处的电场强度大小相等，方向相反，故B错误；C．电子从x1处到x2处，电势升高，电场力做正功，根据动能定理，速度增大；电子从x2处沿直线运动到x4处，电场力一直做负功，根据动能定理，则速度一直减小，故C正确；D．从x1处到x2处，电势升高；从x2处到x4处，电势降低，根据公式，则一电子从x1处沿直线运动到x4处，电势能先减小后增大，故D错误。故选AC。29、（2023·福建省南平市高三下学期第三次质检）如图，光滑绝缘水平地面上有一水平绝缘轻弹簧左端固定，右端与一质量为m、电荷量为的滑块P（可视作质点）拴接，沿水平方向建立x轴，沿x轴加一水平方向电场（图中未画出），x轴上的电势随位置x的变化关系如图所示。滑块从弹簧原长处静止释放（未超出弹性限度），沿x轴正方向运动直至速度为零的过程中（　　）A. 电场的电势越来越低，电场强度越来越小B. 滑块的加速度先增大后减小C. 当滑块的速度最大时，弹簧弹性势能与滑块动能之和最大D. 滑块克服弹力做的功等于电势能的减少量【答案】AD【解析】A．由x轴上电势随位置x的变化关系图像，可知电场的电势越来越低，由图像的斜率表示电场强度，可知电场强度越来越小，A正确；B．由题意可知，沿x轴正方向电势降低，即电场方向沿x轴正方向。滑块P沿x轴正方向运动时，受到向右的电场力和向左的弹力，开始两力的合力方向沿x轴正方向，且合力由大变小，当合力是零时，加速度是零，滑块P速度最大，随沿x轴正方向运动位移的增大，电场强度逐渐减小，弹力逐渐增大，其合力方向向左，且逐渐增大，当滑块P速度是零时，弹力最大，因此滑块P的加速度先减小后增大，B错误；C．由题意可知，滑块P运动中，电势能的减少量等于滑块动能的增加量与弹簧的弹性势能的增加量之和，因此滑块P速度是零时，电势能的减少量最大，则有弹簧弹性势能与滑块动能之和最大，C错误；D．由以上分析可知，滑块P速度是零时，电势能的减少量最大，且全部转化为弹簧的弹性势能，即为滑块P克服弹力所做的功，D正确。故选AD。30、（2023·福建省福州市高三下学期5月质检）1909年密立根通过油滴实验测得电子的电荷量，因此获得1923年诺贝尔物理学奖，实验装置如图。两块水平放罝相距为的金属板A、B分别与电源正、负两极相接，从A板上小孔进入两板间的油滴因摩擦带上一定的电荷量。两金属板间未加电压时，通过显微镜观察到某带电油滴P以速度大小竖直向下匀速运动；当油滴P经过板间点（图中未标出）时，给金属板加上电压，经过一段时间，发现油滴P恰以速度大小竖直向上匀速经过点。已知油滴运动时所受空气阻力大小为，其中为比例系数，为油滴运动速率，为油滴的半径，不计空气浮力，重力加速度为。下列说法正确的是（    ）A. 油滴P带负电B. 油滴P所带电荷量的值为C. 从金属板加上电压到油滴向上匀速运动的过程中，油滴的加速度先增大后减小D. 油滴先后两次经过点经历的时间为【答案】AD【解析】A．两金属板加电压，当油滴竖直向上匀速运动时，对油滴受力分析可知，油滴受的电场力竖直向上，由图中两极板电性可知油滴P带负电，A正确；B．两金属板不加电压，油滴P以速度大小竖直向下匀速运动，由平衡条件得给金属板加上电压，油滴P恰以速度大小竖直向上匀速时。由平衡条件得联立解得B错误；C．给金属板加上电压，油滴先向下减速后向上加速，向下减速过程由牛顿第二定律此过程，向下的速度减小，故加速度变小；向上加速过程由牛顿第二定律得此过程，向上的速度增大，故加速度也变小，故全程加速度不断减小直到为零，C错误；D．以竖直向上为正方向，油滴先后两次经过点的过程中，由动量定理得由于始末位置均经过点，总位移为零，故联立解得D正确。故选AD。31、（2023·安徽省江南十校高三下学期5月联考）如图所示，半径为R的双层光滑管道位于竖直平面内，质量为m、带电量为＋q的小球位于管道最低点A，B是最高点，空间存在水平向左、场强大小的匀强电场，现在A点给小球一水平初速度v0，小球恰好能够做完整的圆周运动，重力加速度为g，下列说法正确的是（   ）A. v0的大小为B. 经过B点时小球受到管道外壁的压力大小为C. 经过A点时小球受到管道外壁的支持力大小为D. 若在A点给小球的水平初速度增大一倍，小球经过B点的速度也增大一倍【答案】AC【解析】A．如图所示小球在等效最低点P静止时，受重力、支持力和电场力三力平衡，根据平衡条件，有mgtanθ = qE结合可知θ = 45°且重力和电场力的合力小球恰好能够做完整的圆周运动，说明小球经过等效最高点Q时速度刚好为零，由Q到A根据动能定理，有解得A正确；C．在A点根据向心力公式有解得C正确；BD．由B到A根据动能定理，有解得在B点有解得经过R点时小球受到管道内壁的支持力大小为BD错误。故选AC。32、（2023·安徽省江南十校高三下学期5月联考）某同学用检流计和静电计研究LC振荡电路的规律，某时刻，静电计的指针角度在变大，流过检流计的电流向右，P、Q是电路中两点，则该时刻，下列说法错误的是（　　）A. 若增大电容器两板距离，LC振荡频率减小B. 电容器上极板带正电C. 电流的变化率大小在增加D. P点电势比Q点电势高【答案】A【解析】A．根据平行板电容器公式增大电容器两板之间的距离，电容减小，根据LC振荡频率增大，故A错误；BCD．根据题意静电计的指针角度在变大，流过检流计的电流向右，知电容器在充电，则电容器上极板带正电，下极板带负电，P点电势比Q点电势高，振荡电流减小，且电流变化的越来越快，即电流变化率增加，故BCD正确。本题选择错误选项，故选A。33、（2023·安徽省蚌埠市高三下学期第三次质检）如图所示，两等量负点电荷分别固定在x轴上的M、N两点，a、b、c、d为正方形的四个顶点，b、d位于x轴上，的中点和的中点重合，则下列说法正确的是（    ）A. 质子从a点由静止释放，静电力先做负功后做正功B. 电子从a点沿直线移至c点过程，电子电势能先增大后减小C. 电子从a点沿折线移至c点过程，静电力先做负功后做正功D. 质子从a点垂直正方形所在平面以某一速度释放，质子的电势能可能保持不变【答案】BD【解析】A．质子从a点由静止释放，静电引力先对质子做正功，经过x轴后再对质子做负功，选项A错误； B．电子从a点沿直线移至c点过程，电势先降低后升高，则电子电势能先增大后减小，选项B正确；C．若从MN两点分别向ab做垂线交点为PQ，则当电子从a到P点时，两电荷对电子均做负功；从Q点到b点，两电荷对电子均做正功；同理从b到c也是如此，则选项C错误；D．在ac所在的垂直正方形的平面上，电场线均指向MN连线的中点，则质子从a点垂直正方形所在平面以某一合适的速度释放，质子可以以MN连线的中点做匀速圆周运动，此时质子的电势能保持不变，选项D正确。故选BD。34、（2023·安徽省蚌埠市高三下学期第三次质检）如图所示，直角坐标系在电场强度大小为E的匀强电场中，电场方向与x轴正方向相反，与y轴垂直，M、N是y轴上的两个点，。某时刻将三个质量、电荷量均为m、q的带正电小球a、b、c（均可视为质点）分别从O、M、N三点同时沿平面抛出，其中b的速度沿x轴正方向、大小为，c的速度也沿x轴正方向，a的速度未知，a球在b球向右运动到距y轴最远时与其发生弹性碰撞，之后b球与c球也发生弹性碰撞，若小球碰撞过程时间极短且电荷量不变，不计小球重力及小球间相互作用的静电力。求：（1）a、b球碰撞时的位置坐标；（2）a、b球碰撞后瞬间b的速度大小和方向；（3）c球抛出时的速度大小。【答案】（1）；（2），方向沿y轴正方向；（3）【解析】（1）b球向右运动到距y轴最远时有，解得故a、b球碰撞时的位置坐标为。（2）如图设a球初速度在x轴和y轴方向分速度分别为、，b球运动到碰撞点P时的时间为a球在时间t内在x轴方向的位移为，解得可知a球沿x轴方向分速度为0时与b球发生碰撞，同时有a球在b球发生弹性碰撞，根据动量守恒和能量守恒有解得方向沿y轴正方向。（3） a、b球发生弹性碰撞后b球在电场中做类平抛运动，故可知ab球发生碰撞后到bc球发生碰撞的时间为根据对称性可知b球刚好运动到N点时，c球也运动回到N点，并发生碰撞，可得c球从抛出点到返回N点运动的时间为，所以可得c球抛出时的速度大小为35、（2023·湖南省岳阳县一中高三下学期三模）研究比较复杂的运动时，可以把一个运动分解为两个或几个比较简单的运动，从而使问题变得容易解决。(1)如图，一束质量为m，电荷量为q的粒子，以初速度v0沿垂直于电场方向射入两块水平放置的平行金属板中央，受到偏转电压U的作用后离开电场，已知平行板长为L，两板间距离为d，不计粒子受到的重力及它们之间的相互作用力。试求∶①粒子在电场中的运动时间t；②粒子从偏转电场射出时的侧移量y。(2)深刻理解运动的合成和分解的思想，可以帮助我们轻松处理比较复杂的问题。小船在流动的河水中行驶时，如图乙所示。假设河水静止，小船在发动机的推动下沿OA方向运动，经时间t运动至对岸A处，位移为x1；若小船发动机关闭，小船在水流的冲击作用下从O点沿河岸运动，经相同时间t运动至下游B处，位移为x2。小船在流动的河水中，从O点出发，船头朝向OA方向开动发动机行驶时，小船同时参与了上述两种运动，实际位移x为上述两个分运动位移的矢量和，即此时小船将到达对岸C处。请运用以上思想，分析下述问题∶弓箭手用弓箭射击斜上方某位置处的一个小球，如图丙所示。弓箭手用箭瞄准小球后，以初速度v0将箭射出，同时将小球由静止释放。箭射出时箭头与小球间的距离为L，空气阻力不计。请分析说明箭能否射中小球，若能射中，求小球下落多高时被射中；若不能射中，求小球落地前与箭头的最近距离。           【答案】(1)①；②；(2)能，【解析】(1)①沿垂直电场方向粒子不受外力，做匀速直线运动②粒子在偏转电场中运动的加速度根据运动学公式，得(2)箭能够射中小球，如答图1所示：箭射出后，若不受重力，将沿初速度方向做匀速直线运动，经时间t从P运动至小球初始位置D处，位移为x1=L脱离弓后，若箭的初速度为零，将沿竖直方向做自由落体运动，经相同时间t从P运动至E，位移为x2；箭射出后的实际运动，同时参与了上述两种运动，实际位移x为上述两个分运动位移的矢量和（遵循平行四边形定则），即此时箭将到达F处。小球由静止释放后做自由落体运动，经相同时间t运动的位移与箭在竖直方向的分位移x2相同，即小球与箭同时到达F处，能够射中小球。若不受重力，箭从P运动至小球初始位置D处的时间射中时小球下落的高度h=gt2，解得h=