1、2021 届高三 8 月全国名校模拟物理试题分类汇编：电场 1 1、 （、 （20212021北京市北大附中高三上学期北京市北大附中高三上学期 8 8 月调研）月调研）真空中某竖直平面内存在一水平向右的匀强电场，一质 量为 m的带电微粒恰好能沿图示虚线(与水平方向成 角)由 A向 B 做直线运动，已知重力加速度为 g，微粒 的初速度为 v0，则( ) A. 微粒一定带正电 B. 微粒一定做匀速直线运动 C. 可求出匀强电场的电场强度 D. 可求出微粒运动的加速度 【答案】D 【解析】 A.微粒做直线运动的条件是速度方向和合外力的方向在同一条直线上，微粒受到竖直向下的重力，只有微 粒受到水平向左
2、的电场力才能使得合力方向与速度方向相反且在同一条直线上，由此可知微粒所受的电场 力的方向与场强方向相反，则微粒必带负电，故 A错误； B.微粒受到向左的电场力与竖直向下的重力， 合力的方向为左下方， 所以运动过程中微粒做匀减速直线运动， 故 B 错误； CD.由以上的分析可知，电场力：qE tan=mg， sin mg ma ；解得 tan mg E q ， sin g a 由于不知道微粒的电量，所以不能完成该匀强电场的电场强度，可求出微粒运动的加速度故C错误，D正 确； 故选D 2 2、 （、 （20212021北京市首都师大附中高三上学期开学考试）北京市首都师大附中高三上学期开学考试）如图
3、所示为密立根油滴实验示意图。实验中要设法 使带负电的油滴悬浮在电场中。若在实验中观察到某一个带负电的油滴向下加速运动。在该油滴向下运动 的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 静电力做正功 B. 重力和静电力的合力做负功 C. 重力势能的减少量大于电势能的增加量 D. 重力势能的减少量小于动能的增加量 【答案】C 【解析】 A由于下极板带负电，带负电的油滴受电场力向上，因此静电力做负功，A错误； B由于向下加速运动，合力向下，因此重力和静电力的合力做正功，B错误； C，重力做正功等于重力势能的减小量，电场力做负功等于电势能的增加量，由于重力大于电场力，因此重 力做的功大于电场力做功，即重力势能
4、的减少量大于电势能的增加量，C正确； D根据能量守恒，减小的重力势能一部分增加了电势能，一部分增加了油滴的动能，因此重力势能的减少 量大于动能的增加量，D错误。 故选 C。 3 3、 （、 （20212021广东省惠州市高三上学期第一次调研测试）广东省惠州市高三上学期第一次调研测试）如图为一水平放置的平行板电容器，它两极板分别 与电池两极相连，上极板中心有一小孔（小孔对电场的影响可忽略不计） 。小孔正上方P点有一带电粒子， 该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并恰好在下极板处（未与极板接触）返回。若只稍微改变 下极板的位置，则关于从P点开始下落的相同粒子，以下说法正确的是（ ） A. 将
5、下极板向上移动一些，粒子一定打在下极板上 B. 将下极板向下移动一些，粒子一定打在下极板上 C. 无论下极板上移或者下移一些，粒子一定恰好在下极板处返回 D. 无论下极板上移或者下移一些，粒子一定在下极板上方返回 【答案】B 【解析】 设电容器两极板间电压为U，带电粒子质量为m，对下极板未移动前，带电粒子从静止释放到速度为零的 过程，由动能定理得： 0mg hdqU 将下极板向上移动一些时，此时极板间距变为 d ()dd ，设粒子运动到距上极板x处速度为零则有， 0 U x mg hxq d 联立以上两式解得 hd x hdd 因为 d d 所以 1 h hd d x d 说明粒子打不到下极板
6、上； 将下极板向下移动一些，此时dd ，由以上分析可知， x d 说明粒子一定打在下极板上， 综上所述，A错误，B正确，C错误，D 错误。 故选 B。 4 4、 （、 （20212021广东省惠州市高三上学期第一次调研测试）广东省惠州市高三上学期第一次调研测试）一带负电粒子仅在电场力的作用下，从x轴的原点O 由静止开始沿x轴正方向运动，其运动速度v随时间t的变化关系如图所示，则下列说法正确的是（ ） A. 电场为匀强电场 B. 带电粒子运动过程中，其机械能守恒 C. 粒子从O点开始运动到 1 t时刻过程中电势能减少了 2 1 1 2 mv D. 粒子沿x轴做加速度不断减小的加速运动 【答案】C
7、D 【解析】 A根据速度时间图像，图像的倾斜程度逐渐减小，加速度逐渐减小，因为只受电场力，所以电场力逐渐减 小，根据 FqE 场强逐渐减小，A错误； B在运动过程中，受到电场力的作用，机械能不守恒，B错误； C根据速度时间图像，粒子从O点开始运动到 1 t时刻过程中速度一直在增大，根据动能定理 2 1 1 2 Wmv 电场力做正功，电势能减小了 2 1 1 2 mv，C 正确； D根据速度时间图像，图像的倾斜程度逐渐减小，加速度逐渐减小，但是速度一直在增大，所以粒子做的 是沿x轴做加速度不断减小的加速运动，D正确。 故选 CD。 5 5、 （、 （20212021广西省钦州市一中高三上学期开学
8、考试）广西省钦州市一中高三上学期开学考试）如图所示，真空中 M、N 处放置两等量异种电荷，a、 b、c 表示电场中的 3条等势线，d点和 e点位于等势线 a上，f点位于等势线 c上，df平行于 MN。一带正电 的试探电荷从 d 点移动到 f点时，试探电荷的电势能增加，则以下判断正确的是（ ） A. N 点放置的是正电荷 B. d点的电势高于 f点的电势 C. d点的场强与 f点的场强完全相同 D. 将带正电的试探电荷沿直线由 d点移动到 e 点，电场力先做正功、后做负功 【答案】AD 【解析】 AB因正电荷由 d到 f，电势能增加，根据 P Eq 电势升高，故 f点电势高于 d点电势，则 N
9、点为正电荷， B错误 A 正确； Cd 点与 f点关于两电荷的中垂线对称，则场强大小相等但方向不同，C错误； D将带正电的试探电荷沿直线由 d点移动到 e 点，电势先减小后增大，电势能先减小后增大到原来值，故 电场力先做正功后做负功，D 正确。 故选 AD。 6 6、 （、 （20212021北京市首都师大附中高三上学期开学考试）北京市首都师大附中高三上学期开学考试）电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。 实际中的电容器在外形结构上有多种不同的形式，但均可以用电容描述它的特性。 (1)在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质就组成一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。 图 1为一
10、平行板电容器的充电电路，在充电过程中两极板间电势差 u随电荷量 q的变化图像如图 2 所示。类 比直线运动中由 vt图像求位移的方法，在图中画网格线表示当电荷量由 Q1增加到 Q2的过程中电容器增 加的电势能； (2)同平行板电容器一样， 一个金属球和一个与它同心的金属球壳也可以组成一个电容器， 叫做球形电容器。 如图 3 所示，两极间为真空的球形电容器，其内球半径为 R1，外球内半径为 R2，电容为 12 21 () R R C k RR ， 其中 k 为静电力常量。请结合(1)中的方法推导该球形电容器充电后电荷量达到 Q 时所具有的电势能 Ep的表 达式； (3)孤立导体也能储存电荷，也具
11、有电容： a.将孤立导体球看作另一极在无穷远的球形电容器， 根据球形电容器电容的表达式推导半径为 R的孤立导体 球的电容 C 的表达式； b.将带电金属小球用导线与大地相连，我们就会认为小球的电荷量减小为 0。请结合题目信息及所学知识解 释这一现象。 【答案】(1)见解析；(2) 2 21 p 12 2 kQRR E R R ；(3)a. R C k ，b.见解析 【解析】 （1）如图所示 （2）由电容的定义式可知球形电容器充电过程中两极板间电势差 u 随电荷量 q 的变化图像如下图所示，图 中三角形面积表示电荷量达到 Q时电容器所具有的电势能 Ep 的大小，由图可得 1 2 p EQU 根据 Q C U 可得 2 2 p Q E C 将球形电容器电容的表达式代入可得 2 21 12 () 2 P kQRR E R R （3）a. 将孤立导体球看作另一极在无穷远的球形电容器，即 1 RR， 2 R 代入球形电容器电容的表达 式 12 21 () R R C k RR 可得 R C k b. 根据 a中推得的孤立导体球的电容表达式 R C k 可知，球体的半径越大，其电容越大。由于金属小球的半径远小于地球半径，所以地球的电容远大于小球 的电容。二者用导线连接，电势相同，根据 Q=CU 可知，地球的带电量远大于小球的带电量，电荷总量保持不变，所以可以认为小球的电荷量减小为 0。
