专题05 静电场（广东专用）-【好题汇编】2025年高考物理一模试题分类汇编（广东专用）

专题05 静电场 电场力的性质 一、单选题 1．（2025·广东广州·一模）图为边长为L的正方体，下列说法正确的是（　　） A．若在顶点A、B处各固定一正点电荷，电荷量均为+Q，A处点电荷在D点的电场强度EAD和B处点电荷在D点的电场强度EBD大小相等 B．若在顶点A、B处各固定一正点电荷，电荷量均为+Q，D点的场强ED和G点的场强EG等大反向 C．若在AE边上放置一根电流从A流向E的直通电导线，B处的磁感应强度方向沿BD方向指向D D．若在AG，CH，DB，EF四条竖直边上各放置一根电流大小方向都相同的直通电导线，每根导线受到的合安培力都相同 【答案】B 【详解】A．A处点电荷在D点的电场强度 B处点电荷在D点的电场强度 故A错误； B．若在顶点A、B处各固定一正点电荷，电荷量均为+Q，则根据等量同种电荷的电场分布，且D点和G点关于A、B连线对称，所以D点的场强ED和G点的场强EG等大反向，故B正确； C．若在AE边上放置一根电流从A流向E的直通电导线，B处的磁感应强度方向垂直BE斜向右上方，故C错误； D．若在AG，CH，DB，EF四条竖直边上各放置一根电流大小方向都相同的直通电导线，每根导线受到的合安培力大小相同，方向不同，故D错误。 故选B。 二、多选题 2．（2025·广东深圳·一模）打火机的点火装置，利用了压电陶瓷的压电效应，快速挤压后瞬间产生千伏高压，然后放电，其原理可用甲乙两图近似模拟。挤压前，结构如甲图所示，点为正六边形的中心，三个电量均为的点电荷分别位于顶点A、、上，三个电量均为的点电荷分别位于顶点、、上。挤压后，、、、处电荷位置不变，只是A、处的电荷分别沿竖直方向靠近点，并关于点对称，如图乙所示。取无穷远处电势为零，对于点处电场正确的说法是（　　 ）    A．挤压前，电场强度为零 B．挤压前，电势为零 C．挤压后，电势大于零 D．挤压后，电场强度竖直向上 【答案】AB 【详解】A．挤压前，根据图形的对称性知，每个电荷在点产生的场强大小相等，均设为，方向如图 故三个夹角为的方向上的场强大小均为，根据矢量定则知，它们的合场强为零，故A正确； B．根据题意取无穷远处电势为零，故等量异种电荷连线中垂线上的电势均为零，故AD、F、连线中点处的电势为零，故B正确； C．挤压后，还是AD、F、等量异种电荷连线的中点，故处的电势依然为零，故C错误； D．挤压后，A、D到点的距离变小，根据点电荷产生场强的定义式 知竖直向下的场强变大，故合场强为竖直向下，故D错误。 故选AB。 3．（2025·广东广州·一模）如图，无限长均匀带正电的绝缘细杆穿过立方体区域中心O，且与其上下表面垂直。M、N、P、Q为立方体区域的顶点，则（　　） A．M点电场强度沿OM方向 B．P、Q两点电场强度大小相等 C．P、Q两点的电势相等 D．将电子从P移动至N点，电场力做负功 【答案】BC 【详解】A．无限长均匀带正电的细杆产生的电场方向垂直于细杆，并沿径向向外辐射，即垂直于细杆的方向。故M点电场强度不沿OM方向，A错误； B．P和Q是立方体区域的顶点，且相对于细杆对称分布。由于细杆是无限长且均匀带电，电场强度在距离细杆相同距离的点上大小相等。因此，P和Q两点的电场强度大小相等。B正确； C．由于P和Q两点相对于细杆对称，且距离相同，因此它们的电势相等。C正确； D．由上述分可知，P、N两点到细杆距离相等，电势相等，故将电子从P移动至N点，电场力不做功，D错误。 故选BC。 电势能的性质 一、单选题 1．（2025·广东深圳·一模）某房子屋顶造形如图所示，P为顶点，底面四个点a、b、c、d构成正方形，O为正方形中点，一金属球固定于顶点P，由于风的摩擦而成为正场源点电荷，下列说法正确的是（　　） A．四个点a、b、c、d的场强相同 B．试探电荷在O处受到电场力方向竖直向下 C．底面一定是一个等势面 D．点电荷沿移动电势能先减小后增大 【答案】D 【详解】A．四个点a、b、c、d的场强大小相同，方向不同，A错误； B．场源正电荷在O点的电场方向竖直向下，则试探正电荷在O处受到电场力方向竖直向下，试探负电荷在O处受到电场力方向竖直向上，B错误； C．根据，底面上各点到正场源点电荷的距离不相等，所以底面不是一个等势面，C错误； D．根据可知，沿的电势先升高后降低，由可知，点电荷沿移动电势能先减小后增大，D正确。 故选D。 2．（2025·广东江门·一模）一简易静电除尘器如图所示，静电高压电源的负极与矿泉水瓶中的铜丝连接，正极连接铝片，充入烟尘，通电后烟尘在电场中通过某种机制带电，被吸附在铝片上，达到除尘效果。则下列说法正确的是（　　） A．烟尘在电场中带上的是正电 B．矿泉水瓶内越靠近铜丝，电势越高 C．带电后，烟尘向铝片运动的过程中，电势能越来越小 D．带电后，烟尘向铝片运动的过程中，所受电场力越来越大 【答案】C 【详解】A．由于带电烟尘颗粒被吸附在了铝片上，即高压电源的正极，所以烟尘应受到指向正极的电场力，说明烟尘颗粒带负电，故A错误； BC．矿泉水瓶内电场线方向由铝片指向铜丝，沿着电场线方向电势逐渐降低，则越靠近铜丝，电势越低，烟尘带负电，根据可知，烟尘向铝片运动的过程中，电势能越来越小，故B错误，C正确； D．矿泉水瓶内的电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，并非匀强电场，烟尘带电后，向铝片运动的过程中，电场力越来越小，故D错误； 故选C。 3．（2025·广东珠海·一模）如图所示，正方体，在和处放置电量分别为、的点电荷，则下列说法正确的是（　　） A．点电势高于点电势 B．、两点电场强度的比值为 C．、、、四点处电场方向相同 D．将一正试探电荷沿棱从点移动到点，电势能不变 【答案】B 【详解】A．B点到、的距离相等，电势为零，D点到、的距离也相等，电势也为零，即B、D两点电势相等，故A错误； B．设正方向的边长为a，因为等边三角形，故、在B点产生的场强方向互成且大小相等，故B点的电场强度大小为 、在点产生的场强大小相等且方向互相垂直，故点的电场强度大小为 故、两点电场强度的比值为 故B正确； C．平面是、连线的中垂面，根据等量异种电荷的电场线分布特点可知，B、D两点的电场强度方向均平行于且指向一侧，而、在平面内，根据等量异种电荷的电场线分布特点及对称性可知，A、C两点的电场强度方向不同，故C错误； D．A点距较近，其电势大于零，B点电势等于零，故A、B两点电势不同，将一正试探电荷沿棱从点移动到点，电势能改变，故D错误。 故选B。 二、多选题 4．（2025·广东广州·一模）某显微镜原理如图所示，中间金属针被置于一个先抽成真空后充入少量氦气的玻璃泡中，泡内壁镀上一层薄的荧光导电膜，荧光膜与金属针之间加上高压。氦原子与针尖碰撞，变成带正电的氦离子，氦离子沿辐射状电场线运动撞击荧光膜发光获得图样，则下列说法正确的是（　　） A．金属针接高压的负极 B．辐射状场线上靠近金属针的a点（图中未画出）电势比靠近荧光膜的b点电势高 C．氦离子靠近荧光膜的过程中，氦离子的加速度增大 D．氦离子靠近荧光膜的过程中，氦离子的电势能减小 【答案】BD 【详解】A．在显微镜中，氦原子与针尖碰撞，变成带正电的氦离子，随即氦离子沿着辐射状的场线运动至荧光壁，可以判断荧光壁带负电，金属针接高压正极，故A错误； B．在电场中，电势沿电场线方向递减。由于金属针接正高压，电场线从金属针指向荧光膜，因此a点（靠近金属针）的电势比b点（靠近荧光膜）的电势高，故B正确； C．靠近荧光膜时，电场线变疏，故电场强度减小，电场力减小，根据牛顿第二定律可知氨离子的加速度减小，故C错误； D．氦离子靠近荧光膜的过程中，电场力做正功，氦离子的电势能减小，故D正确。 故选BD。 带电粒子在电场中的运动 一、单选题 1．（2025·广东·一模）如图，均匀带正电的绝缘体圆环水平放置在真空中，O点是其圆心，M、N是轴线上关于O点对称的两点。重力不可忽略的带负电小球，由M处静止释放，则该小球从M到N（　　） A．动能先增大后减小 B．电场力先增大后减小 C．电势能先减小后增大 D．加速度先减小后增大 【答案】C 【详解】A．M到O，小球受到竖直向下的重力和电场力，合力方向向下，与位移方向相同，所以合力做正功，根据动能定理可知，动能增大，O到N，重力竖直向下，电场力竖直向上，合力方向可能先向下后向上，也可能一直向下，所以合力可能先做正功后做负功，动能先增大后减小，也可能合力一直做正功，动能一直增大，故A错误； B．根据等量同种点电荷的电场分布特点可知，中垂线上存在电场强度最大位置，所以M到N电场力可能先增大后减小再增大再减小，也可能先减小后增大，故B错误； C．由于运动过程中电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大，故C正确； D．若电场力先增大后减小再增大再减小，则合外力（加速度）先增大后减小再增大，若电场力先减小后增大，则合外力（加速度）可能一直减小，故D错误。 故选C。 二、多选题 2．（2025·广东汕头·一模）我国空间站天和核心舱配备了4台霍尔推进器。如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，经电场加速后以极高速度喷出，在相反的方向上对航天器产生推力。假设核心舱的质量为，电离后的离子初速度为0，加速电压为，单台推进器单位时间喷出的离子数量为，离子质量为，电荷量为，忽略离子间的相互作用力，下列说法正确的是（　　） A．离子喷出加速电场时的速度为 B．单台霍尔推进器的离子向外喷射形成的等效电流为 C．离子在电场中加速的过程中，动能和电势能都增大 D．推进器全部同向开启时，核心舱的加速度为 【答案】ABD 【详解】A．电场对粒子加速有 解得离子喷出加速电场时的速度 故A正确； B．单台霍尔推进器的离子向外喷射形成的等效电流为 故B正确； C．离子在电场中加速的过程中，电场对粒子做正功，粒子动能增加，电势能减小，故C错误； D．推进器全部同向开启时，设单个推进器给核心舱的作用力大小为F，对粒子，根据动量定理有 其中 对核心舱，有 联立以上，解得核心舱的加速度为 故D正确。 故选ABD。 三、解答题 3．（2025·广东广州·一模）如图，半径为R和2R的同心圆a、b将足够大的空间分隔为I、II、III区域，圆心为O。I区存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场；II区存在沿半径方向向外的辐向电场；III区存在方向垂直纸面向外的匀强磁场（图中未标出）。一带电粒子从P点沿半径方向以速度v0射入I区，偏转后从K点离开I区，穿过II区后，以速率进入III区。已知∠POK=60°，忽略带电粒子所受重力。 (1)判断粒子的电性并求出其比荷； (2)求a、b之间的电势差Uab； (3)若粒子第三次从II区进入III区之前能经过P点，求III区磁场磁感应强度大小。 【答案】(1)负电， (2) (3)，， 【详解】（1）粒子从P点沿半径方向射入I区，偏转后从K点离开I区，根据左手定则可知，四指指向与粒子运动方向相反，则带电粒子带负电。设带电粒子所带电量为-q，粒子在I区做匀速圆周运动的半径为r，作出粒子运动轨迹如图（a）所示 根据几何关系有 粒子在I区做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）带电粒子在II区做减速直线运动，根据动能定理有 结合上述解得 （3）带电粒子在III区运动，设轨迹半径为r1，III区磁场磁感应强度大小Bx，则有 结合上述解得 作出粒子运动轨迹，如图（b）所示 设粒子在b圆面上N1射入III区，在N2点离开III区，令∠N1ON2=θ，在I区内运动k1次，III区内运动k2次后，回到P点，则有（k1、k2均为正整数，且有，） 可知，粒子运动轨迹有三种可能性。情况i： 当k1=1，k2=1时，时，带电粒子在III区运动后，沿PO方向直接进入II区时，运动轨迹如图（c）所示 根据几何关系有 结合上述解得， 情况ii： 当k1=2，k2=1时，，带电粒子在III区运动后，进入II区，又在I区运动后，沿OP方向回到P点时，运动轨迹如如图（d）所示 根据几何关系有 结合上述解得， 情况iii： 当k1=3，k2=2时，，带电粒子两次进入III区，又在I区运动后，沿OP方向回到P点时，轨迹如图（e）所示 根据几何关系有r1=2R 结合上述解得 4．（2025·广东深圳·一模）在高压变压器中，线圈绕阻散发的热量通常用流动的绝缘油通过循环带走，而驱动流体的装置称为离子泵。如图所示离子泵核心部分为一中空的柱体，其横截面积为，长为，在柱体两端加电压，其在柱体内部激发匀强电场。在柱体左侧正极通过放电使带电量为的离子均匀进入电场区域，离子与绝缘油不断发生碰撞，驱动绝缘油分子定向移动，当离子运动到右侧的负极时被回收。设离子泵工作过程中带电粒子均匀分布于柱体内的绝缘油中，单位体积内的离子数为。 (1)若测得离子泵中的电流强度为，求离子在柱体内运动的平均速率。 (2)在柱体区域内的离子也会激发电场，且此电场的电场强度在轴线上的大小随距离均匀变化，比例系数为。规定向右为正方向，画出轴线上的分布规律（需写明关键点的数值）。 (3)求某一个离子在柱体中沿轴线从左端运动到右端的过程中的电势能的变化量。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据电流 解得 （2）带电粒子均匀分布于柱体内的绝缘油中，根据对称性，此电场的电场强度在轴线上的中点为0，在轴线上的大小随距离均匀变化，故有 图像如下 （3）图像面积表示初，末位置间的电压，故。则电势能的变化量 因为 故 5．（2025·广东·一模）如图甲，在真空中，N匝电阻不计的正方形线圈处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的关系如图乙，图中T、为已知量。线圈的右端与远处水平正对放置的平行金属板相连，金属板长为L，板间距与线圈边长相等．时刻，一个带电油滴在金属板左端中线处以初速度水平向右射入后，沿直线通过；时刻，以同样的初速度在同一位置射入一个相同的油滴，打在下板中央位置，忽略两板充放电的时间。 (1)判断油滴的带电性质并求其比荷； (2)时刻，再以同样的初速度在同一位置射入一个相同的油滴，求该油滴落在金属板的位置到左端的距离。 【答案】(1)带负电， (2) 【详解】（1）根据楞次定律，至时刻之间，闭合线圈产生逆时针感应电流，上极板电势高，极板间电场强度竖直向下．射入极板间的油滴沿直线通过，所受重力与电场力二力平衡，所以油滴带负电。 设导线框的边长为D，上下极板间有随时间周期性交替的大小不变的电压 极板间电场强度大小 射入极板间的油滴，受力平衡，有 时刻射入极板间的油滴，水平方向做匀速直线运动，设运动时间为，有 解得 所以油滴竖直方向做匀加速直线运动，由， 联立解得， （2）射入极板间的油滴，在之间，竖直方向做匀加速直线运动 偏移量 解得 T时刻竖直方向速度 之间，在未打到板上之前，油滴竖直方向将做速度为的匀速直线运动。设经过时间打到下极板，则 解得 所以油滴在 时刻打在下极板上，落点位置距离左端 解得 6．（2025·广东汕头·一模）如图所示，三维坐标系中，在的空间同时存在沿轴正方向的匀强电场和沿轴负方向的匀强磁场，在的空间存在轴正方向的匀强磁场。带负电的离子从以速度在平面内沿轴正方向发射，恰好做匀速直线运动。两处磁场磁感应强度大小均为，不计离子重力，答案可含。 (1)求匀强电场的电场强度大小； (2)撤去空间内的匀强磁场，离子仍从点以相同速度发射，且经进入的磁场空间，求离子在点的速度； (3)离子在的磁场空间中速度第一次垂直轴时，求离子的坐标。 【答案】(1) (2)，速度与轴正方向夹角 (3) 【详解】（1）离子做匀速直线运动，有 解得 （2）撤去磁场后，离子做类平抛运动，（y方向上）电场力方向上，有 初速度方向上，有 电场力方向上的速度分量 点时的速度大小为 解得 由 得速度与轴正方向夹角 （3）当离子进入的磁场后，在方向做匀速直线运动，在平面做匀速圆周运动，当圆周运动转过的圆心角为时，速度第一次垂直轴 在电场中 在磁场中，平面 解得 又 转过圆心角的时间为 可得此时离子坐标。 7．（2025·广东广州·一模）如图，正方体边长为2L，点G、H分别是AD边和边的中点，正方体区域存在电场强度大小为E方向垂直ABCD平面向下的匀强电场（图中未画出），正方体右半部分区域内均存在磁感应强度大小为B、方向垂直于面的匀强磁场。一带电粒子从点在平面内斜向上射入电场后沿图中曲线运动，经GH的中点进入电磁场区域，并沿直线通过电磁场区域，不计粒子重力。求： (1)粒子沿直线通过电磁场区域时的速度大小； (2)粒子的电荷量与质量之比。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设粒子质量、电量分别为，粒子在电磁场区域时的速度大小为v，题意知粒子沿直线通过电磁场区域，则粒子在电磁场区域只能做匀速直线运动，故粒子受到的电场力与洛伦兹力等大反向，故有 解得 （2）分析可知粒子受到的电场力竖直向下，所以洛伦兹力竖直向上，左手定则可知粒子是垂直于GH方向进入电磁场区域的，综合以上分析可知粒子在电场中做的是类斜抛运动，逆向思维法可知，粒子从GH的中点到点做类平抛运动，则竖直方向有 水平方向有 联立解得 8．【关联现代科技】（2025·广东深圳·一模）上海光源是我国的重大科学装置。该装置中，电子经电场加速，进入波荡器做“蛇形”运动，产生辐射光。电子的电荷量、质量、初速度均已知，不计相对论效应及辐射带来的动能损失，忽略电子所受的重力。 (1)图甲为直线加速器简化模型，两加速电极中心有正对的小孔。为了使电子从右侧出射时动能为，求极板间的加速电压大小。 (2)图乙是波荡器简化模型，匀强磁场均匀分布在多个区域，水平面内沿轴线方向每一区域宽，纵向尺寸足够大。各相邻区域内磁场方向相反并垂直于所示平面。在点放置一电子发射装置，使电子以速率，在所示平面内与轴线成的范围内均匀发散射出。若恰有75%的电子能从I区域右边界射出。求I区域磁感应强度大小。 (3)如图丙，电子在磁感应强度为的匀强磁场中运动时，其轨迹上任意两点间存在规律：。其中、为速度方向角，为两点沿轴线方向的位移。图丁为更接近波荡器真实情况的磁场（沿轴线水平向右为轴正方向，垂直纸面向里为磁场正方向），若电子从点沿轴线向右射入，求处电子速度方向。 【答案】(1) (2) (3)速度方向与轴线夹角45度，方向向右偏下 【详解】（1）根据动能定理 解得 （2）根据左手定则，电子受到洛伦兹力在I区域向下偏转。洛伦兹力提供圆周运动的向心力，则有 解得 根据题干条件，电子在角度范围内分布均匀，可知在入射角度相对轴线偏下的电子刚好无法进入II区域。由几何关系可知，若电子刚好无法从右侧射出，电子轨迹与区域I右边缘相切 联立解得 （3）将空间沿轴线方向分割成微元，经过任何一个微元，电子速度方位角的正弦值变化量近似为，其中为该微元处的平均磁感应强度。无限细分之后求和可知，速度偏向角的正弦值变化量为，其中为图线所围的面积。类比图，横轴下方面积为“负”。故有 沿轴线入射，因此，根据规律则有 解得 因此处，，即速度方向与轴线夹角45度，方向向右偏下。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 静电场 电场力的性质 一、单选题 1．（2025·广东广州·一模）图为边长为L的正方体，下列说法正确的是（　　） A．若在顶点A、B处各固定一正点电荷，电荷量均为+Q，A处点电荷在D点的电场强度EAD和B处点电荷在D点的电场强度EBD大小相等 B．若在顶点A、B处各固定一正点电荷，电荷量均为+Q，D点的场强ED和G点的场强EG等大反向 C．若在AE边上放置一根电流从A流向E的直通电导线，B处的磁感应强度方向沿BD方向指向D D．若在AG，CH，DB，EF四条竖直边上各放置一根电流大小方向都相同的直通电导线，每根导线受到的合安培力都相同 二、多选题 2．（2025·广东深圳·一模）打火机的点火装置，利用了压电陶瓷的压电效应，快速挤压后瞬间产生千伏高压，然后放电，其原理可用甲乙两图近似模拟。挤压前，结构如甲图所示，点为正六边形的中心，三个电量均为的点电荷分别位于顶点A、、上，三个电量均为的点电荷分别位于顶点、、上。挤压后，、、、处电荷位置不变，只是A、处的电荷分别沿竖直方向靠近点，并关于点对称，如图乙所示。取无穷远处电势为零，对于点处电场正确的说法是（　　 ）    A．挤压前，电场强度为零 B．挤压前，电势为零 C．挤压后，电势大于零 D．挤压后，电场强度竖直向上 3．（2025·广东广州·一模）如图，无限长均匀带正电的绝缘细杆穿过立方体区域中心O，且与其上下表面垂直。M、N、P、Q为立方体区域的顶点，则（　　） A．M点电场强度沿OM方向 B．P、Q两点电场强度大小相等 C．P、Q两点的电势相等 D．将电子从P移动至N点，电场力做负功 电势能的性质 一、单选题 1．（2025·广东深圳·一模）某房子屋顶造形如图所示，P为顶点，底面四个点a、b、c、d构成正方形，O为正方形中点，一金属球固定于顶点P，由于风的摩擦而成为正场源点电荷，下列说法正确的是（　　） A．四个点a、b、c、d的场强相同 B．试探电荷在O处受到电场力方向竖直向下 C．底面一定是一个等势面 D．点电荷沿移动电势能先减小后增大 2．（2025·广东江门·一模）一简易静电除尘器如图所示，静电高压电源的负极与矿泉水瓶中的铜丝连接，正极连接铝片，充入烟尘，通电后烟尘在电场中通过某种机制带电，被吸附在铝片上，达到除尘效果。则下列说法正确的是（　　） A．烟尘在电场中带上的是正电 B．矿泉水瓶内越靠近铜丝，电势越高 C．带电后，烟尘向铝片运动的过程中，电势能越来越小 D．带电后，烟尘向铝片运动的过程中，所受电场力越来越大 3．（2025·广东珠海·一模）如图所示，正方体，在和处放置电量分别为、的点电荷，则下列说法正确的是（　　） A．点电势高于点电势 B．、两点电场强度的比值为 C．、、、四点处电场方向相同 D．将一正试探电荷沿棱从点移动到点，电势能不变 二、多选题 4．（2025·广东广州·一模）某显微镜原理如图所示，中间金属针被置于一个先抽成真空后充入少量氦气的玻璃泡中，泡内壁镀上一层薄的荧光导电膜，荧光膜与金属针之间加上高压。氦原子与针尖碰撞，变成带正电的氦离子，氦离子沿辐射状电场线运动撞击荧光膜发光获得图样，则下列说法正确的是（　　） A．金属针接高压的负极 B．辐射状场线上靠近金属针的a点（图中未画出）电势比靠近荧光膜的b点电势高 C．氦离子靠近荧光膜的过程中，氦离子的加速度增大 D．氦离子靠近荧光膜的过程中，氦离子的电势能减小 带电粒子在电场中的运动 一、单选题 1．（2025·广东·一模）如图，均匀带正电的绝缘体圆环水平放置在真空中，O点是其圆心，M、N是轴线上关于O点对称的两点。重力不可忽略的带负电小球，由M处静止释放，则该小球从M到N（　　） A．动能先增大后减小 B．电场力先增大后减小 C．电势能先减小后增大 D．加速度先减小后增大 二、多选题 2．（2025·广东汕头·一模）我国空间站天和核心舱配备了4台霍尔推进器。如图所示，进入电离室的气体被电离成正离子，经电场加速后以极高速度喷出，在相反的方向上对航天器产生推力。假设核心舱的质量为，电离后的离子初速度为0，加速电压为，单台推进器单位时间喷出的离子数量为，离子质量为，电荷量为，忽略离子间的相互作用力，下列说法正确的是（　　） A．离子喷出加速电场时的速度为 B．单台霍尔推进器的离子向外喷射形成的等效电流为 C．离子在电场中加速的过程中，动能和电势能都增大 D．推进器全部同向开启时，核心舱的加速度为 三、解答题 3．（2025·广东广州·一模）如图，半径为R和2R的同心圆a、b将足够大的空间分隔为I、II、III区域，圆心为O。I区存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场；II区存在沿半径方向向外的辐向电场；III区存在方向垂直纸面向外的匀强磁场（图中未标出）。一带电粒子从P点沿半径方向以速度v0射入I区，偏转后从K点离开I区，穿过II区后，以速率进入III区。已知∠POK=60°，忽略带电粒子所受重力。 (1)判断粒子的电性并求出其比荷； (2)求a、b之间的电势差Uab； (3)若粒子第三次从II区进入III区之前能经过P点，求III区磁场磁感应强度大小。 4．（2025·广东深圳·一模）在高压变压器中，线圈绕阻散发的热量通常用流动的绝缘油通过循环带走，而驱动流体的装置称为离子泵。如图所示离子泵核心部分为一中空的柱体，其横截面积为，长为，在柱体两端加电压，其在柱体内部激发匀强电场。在柱体左侧正极通过放电使带电量为的离子均匀进入电场区域，离子与绝缘油不断发生碰撞，驱动绝缘油分子定向移动，当离子运动到右侧的负极时被回收。设离子泵工作过程中带电粒子均匀分布于柱体内的绝缘油中，单位体积内的离子数为。 (1)若测得离子泵中的电流强度为，求离子在柱体内运动的平均速率。 (2)在柱体区域内的离子也会激发电场，且此电场的电场强度在轴线上的大小随距离均匀变化，比例系数为。规定向右为正方向，画出轴线上的分布规律（需写明关键点的数值）。 (3)求某一个离子在柱体中沿轴线从左端运动到右端的过程中的电势能的变化量。 5．（2025·广东·一模）如图甲，在真空中，N匝电阻不计的正方形线圈处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的关系如图乙，图中T、为已知量。线圈的右端与远处水平正对放置的平行金属板相连，金属板长为L，板间距与线圈边长相等．时刻，一个带电油滴在金属板左端中线处以初速度水平向右射入后，沿直线通过；时刻，以同样的初速度在同一位置射入一个相同的油滴，打在下板中央位置，忽略两板充放电的时间。 (1)判断油滴的带电性质并求其比荷； (2)时刻，再以同样的初速度在同一位置射入一个相同的油滴，求该油滴落在金属板的位置到左端的距离。 6．（2025·广东汕头·一模）如图所示，三维坐标系中，在的空间同时存在沿轴正方向的匀强电场和沿轴负方向的匀强磁场，在的空间存在轴正方向的匀强磁场。带负电的离子从以速度在平面内沿轴正方向发射，恰好做匀速直线运动。两处磁场磁感应强度大小均为，不计离子重力，答案可含。 (1)求匀强电场的电场强度大小； (2)撤去空间内的匀强磁场，离子仍从点以相同速度发射，且经进入的磁场空间，求离子在点的速度； (3)离子在的磁场空间中速度第一次垂直轴时，求离子的坐标。 7．（2025·广东广州·一模）如图，正方体边长为2L，点G、H分别是AD边和边的中点，正方体区域存在电场强度大小为E方向垂直ABCD平面向下的匀强电场（图中未画出），正方体右半部分区域内均存在磁感应强度大小为B、方向垂直于面的匀强磁场。一带电粒子从点在平面内斜向上射入电场后沿图中曲线运动，经GH的中点进入电磁场区域，并沿直线通过电磁场区域，不计粒子重力。求： (1)粒子沿直线通过电磁场区域时的速度大小； (2)粒子的电荷量与质量之比。 8．【关联现代科技】（2025·广东深圳·一模）上海光源是我国的重大科学装置。该装置中，电子经电场加速，进入波荡器做“蛇形”运动，产生辐射光。电子的电荷量、质量、初速度均已知，不计相对论效应及辐射带来的动能损失，忽略电子所受的重力。 (1)图甲为直线加速器简化模型，两加速电极中心有正对的小孔。为了使电子从右侧出射时动能为，求极板间的加速电压大小。 (2)图乙是波荡器简化模型，匀强磁场均匀分布在多个区域，水平面内沿轴线方向每一区域宽，纵向尺寸足够大。各相邻区域内磁场方向相反并垂直于所示平面。在点放置一电子发射装置，使电子以速率，在所示平面内与轴线成的范围内均匀发散射出。若恰有75%的电子能从I区域右边界射出。求I区域磁感应强度大小。 (3)如图丙，电子在磁感应强度为的匀强磁场中运动时，其轨迹上任意两点间存在规律：。其中、为速度方向角，为两点沿轴线方向的位移。图丁为更接近波荡器真实情况的磁场（沿轴线水平向右为轴正方向，垂直纸面向里为磁场正方向），若电子从点沿轴线向右射入，求处电子速度方向。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$