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）（原卷版）

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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-50V6、（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 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. ，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4ms15、（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. 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。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。