专题9 电场 题组3-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

一、选择题 1.(2025·浙江1月卷)三个点电荷的电场线和等势线如图所示，其中的d、e与e、f两点间的距离相等，则(　　) A.a点电势高于b点电势 B.a、c两点的电场强度相同 C.d、f间电势差为d、e间电势差的两倍 D.从a到b与从f到b，电场力对电子做的功相等 2.(2025·广东卷)某同步加速器简化模型如图所示，其中仅直通道PQ内有加速电场，三段圆弧内均有可调的匀强偏转磁场B。带电荷量为－q、质量为m的离子以初速度v0从P处进入加速电场后，沿顺时针方向在加速器内循环加速。已知加速电压为U，磁场区域中离子的偏转半径均为R。忽略离子重力和相对论效应，下列说法正确的是(　　) A.偏转磁场的方向垂直纸面向里 B.第1次加速后，离子的动能增加了2qU C.第k次加速后，离子的速度大小变为 D.第k次加速后，偏转磁场的磁感应强度大小应为 3.(2025·黑吉辽蒙卷)如图所示，某压力传感器中平行板电容器内的绝缘弹性结构是模仿犰狳设计的，逐渐增大施加于两极板压力F的过程中，F较小时弹性结构易被压缩，极板间距d容易减小；F较大时弹性结构闭合，d难以减小。将该电容器充电后断开电源，极板间电势差U与F的关系曲线可能正确的是(　　) 4.(2025·黑吉辽蒙卷)如图所示，光滑绝缘水平面AB与竖直面内光滑绝缘半圆形轨道BC在B点相切，轨道半径为r，圆心为O，O、A间距离为3r。原长为2r的轻质绝缘弹簧一端固定于O点，另一端连接一带正电的物块。空间存在水平向右的匀强电场，物块所受的电场力与重力大小相等。物块在A点左侧释放后，依次经过A、B、C三点时的动能分别为EkA、EkB、EkC，则(　　) A.EkA<EkB<EkC　　 B.EkB<EkA<EkC C.EkA<EkC<EkB D.EkC<EkA<EkB 5.(2024·全国甲卷)在电荷量为Q的点电荷产生的电场中，将无限远处的电势规定为零时，距离该点电荷r处的电势为k，其中k为静电力常量；多个点电荷产生的电场中某点的电势，等于每个点电荷单独存在时该点的电势的代数和。电荷量分别为Q1和Q2的两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示(图中数字的单位是伏特)，则(　　) A.Q1＜0，＝－2 B.Q1＞0，＝－2 C.Q1＜0，＝－3 D.Q1＞0，＝－3 6.(2024·湖南卷)真空中有电荷量为＋4q和－q的两个点电荷，分别固定在x轴上－1和0处。设无限远处电势为0，x正半轴上各点电势φ随x变化的图像正确的是(　　) 7.(2023·湖北卷)在正点电荷Q产生的电场中有M、N两点，其电势分别为φM、φN，电场强度大小分别为EM、EN。下列说法正确的是(　　) A.若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的远 B.若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的近 C.若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则φM<φN D.若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则EM>EN 8.(2023·辽宁卷)安培通过实验研究，发现了电流之间相互作用力的规律。若两段长度分别为Δl1和Δl2、电流大小分别为I1和I2的平行直导线间距为r时，相互作用力的大小可以表示为ΔF＝k。比例系数k的单位是(　　) A.kg·m/(s2·A) B.kg·m/(s2·A2) C.kg·m2/(s3·A) D.kg·m2/(s3·A3) 9.(多选)(2022·全国甲卷)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中P点水平向左射击。小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在P点。则射出后(　　) A.小球的动能最小时，其电势能最大 B.小球的动能等于初始动能时，其电势能最大 C.小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大 D.从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量 10.(多选)(2022·海南卷)某带电体周围的电场线和等势面如图所示，设A点的电场强度为EA，电势为φA，B点的电场强度为EB，电势为φB，则有(　　) A.EA>EB　 B.EA<EB C.φA>φB D.φA<φB 11.(多选)(2021·全国卷Ⅰ)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(＋q，m)、(＋q，2m)、(＋3q，3m)、(－q，m)，它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与y轴平行，不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是(　　) 12.(多选)(2021·湖南卷)如图，圆心为O的圆处于匀强电场中，电场方向与圆平面平行，ab和cd为该圆直径。将电荷量为q(q>0)的粒子从a点移动到b点，电场力做功为2W(W>0)；若将该粒子从c点移动到d点，电场力做功为W。下列说法正确的是(　　) A.该匀强电场的场强方向与ab平行 B.将该粒子从d点移动到b点，电场力做功为0.5W C.a点电势低于c点电势 D.若只受电场力，从d点射入圆形电场区域的所有带电粒子都做曲线运动 二、非选择题 13.(2022·广东卷)下图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的足够大金属极板，上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。有两个质量均为m0、位于同一竖直线上的球形小油滴A和B，在时间t内都匀速下落了距离h1。此时给两极板加上电压U(上极板接正极)，A继续以原速度下落，B经过一段时间后向上匀速运动。B在匀速运动时间t内上升了距离h2，随后与A合并，形成一个球形新油滴，继续在两极板间运动直至匀速。已知球形油滴受到的空气阻力大小为f＝kmv，其中k为比例系数，m为油滴质量，v为油滴运动速率，不计空气浮力，重力加速度为g。求： (1)比例系数k； (2)油滴A、B的带电量和电性；B上升距离h2电势能的变化量； (3)新油滴匀速运动速度的大小和方向。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题9　题组三 1.解析　电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，即电场线由高等势面指向低等势面，由题图可知b点的电势高于a点的电势，A错误；a、c两点电场强度方向沿电场线的切线方向，则a、c两点的电场强度不同，B错误；电场线的密疏反映电场强度的大小，从d→e→f电场线越来越稀疏，则电场强度逐渐减小，所以de段的平均电场强度大于ef段的平均电场强度，又de＝ef，由公式U＝Ed可知|Ued|＞|Uef|，则|Ufd|＜2|Ued|，C错误；由题图可知，a、f两点在同一等势线上，则a、f两点的电势相等，则φa－φb＝φf－φb，即Uab＝Ufb，由静电力做的功与电势差的关系知WAB＝qUAB，则从a到b与从f到b，电场力对电子做的功相等，D正确。 答案　D 2.解析　A项分析：离子在沿顺时针方向在加速器内循环加速，在磁场区域中做圆周运动，由左手定则可知偏转磁场的方向垂直纸面向里，A正确；B项分析：第1次加速过程，由动能定理有qU＝ΔEk，则第1次加速后，离子的动能增加了qU，B错误；C项分析：设第k次加速后离子的速度大小为v，则对k次加速过程，由动能定理有kqU＝mv2－mv，解得v＝，C错误；D项分析：第k次加速后，离子在磁场中做圆周运动，设第k次加速后，偏转磁场的磁感应强度大小为B，则离子在磁场中由洛伦兹力提供向心力有qvB＝m，结合C项分析可得B＝，D错误。 答案　A 3.解析　根据公式Q＝CU和电容的决定式C＝，可得U＝·d，根据题意F较小时弹性结构易被压缩，故可知当F较小时，随着F的增大，d在减小，且减小得越来越慢，与电源断开后Q不变，故此时极板间的电势差U在减小，且减小得越来越慢；当F增大到一定程度时，再增大F后，d基本不变，故此时U保持不变，结合图像，最符合情境的是选项D。 答案　D 4.解析　由题意可得A点弹簧伸长量为r，B点和C点弹簧压缩量为r，即三个位置弹簧弹性势能相等，则由A到B过程中弹簧弹力做功为零，电场力做正功，动能增加，EkB>EkA 同理B到C过程中弹簧弹力和电场力做功都为零，重力做负功，则动能减小，EkB>EkC 由A到C全过程则有qElAB－mglBC＝EkC－EkA>0 因此EkB>EkC>EkA 故选C。 答案　C 5.解析　根据沿电场线方向电势降低，结合题图可知，Q1＞0，Q2＜0，A、C错误；设两点电荷间的距离为3L，则有k＋k＝0，解得＝－2，B正确，D错误。 答案　B 6.解析　无限远处电势为0，根据点电荷的电势公式φ＝k可知，x正半轴上，电荷量为＋4q的点电荷在x处产生的电势为φ1＝k，电荷量为－q的点电荷在x处产生的电势为φ2＝－k，x正半轴上在x处的电势φx＝k－k，可知在x＝处电势为0，在x＝0处电势接近负无穷大，则选项D正确。 答案　D 7.解析　沿着电场线的方向电势降低，根据正点电荷产生的电场特点可知，若φM>φN，则M点到电荷Q的距离比N点的近，故A错误； 电场线的疏密程度表示电场强度的大小，根据正点电荷产生的电场特点可知，若EM<EN，则M点到电荷Q的距离比N点的远，故B错误； 若把带负电的试探电荷从M点移到N点，电场力做正功，则是逆着电场线运动，电势增加，故有φM<φN，故C正确； 若把带正电的试探电荷从M点移到N点，电场力做负功，则是逆着电场线运动；根据正点电荷产生的电场特点可知EM<EN，故D错误。 故选C。 答案　C 8.解析　根据题干公式ΔF＝k整理可得 k＝ 代入相应物理量单位可得比例系数k的单位为 ＝＝kg·m/(s2·A2) 故选B。 答案　B 9.解析　如图所示Eq＝mg 故等效重力G′的方向与水平成45°。 当vy＝0时速度最小为vmin＝v1，由于此时v1存在水平分量，电场力还可以向左做负功，故此时电势能不是最大，故A错误； 水平方向上 v0＝t 在竖直方向上 v＝gt 由于Eq＝mg，得v＝v0 如图所示，小球的动能等于末动能。由于此时速度没有水平分量，故电势能最大。由动能定理可知 WG＋WEq＝0 则重力做功等于小球电势能的增加量，故BD正确； 当如图中v1所示时，此时速度水平分量与竖直分量相等，动能最小，故C错误； 故选BD。 答案　BD 10.解析　根据电场线的疏密程度表示电场的强弱，电场线越密，电场强度越大，则B点的电场强度较大，即EA<EB，故A错误，B正确。根据电场线与等势面垂直，且电势较高的等势面指向电势较低的等势面，所以B点的电势较大，即φA<φB，故C错误，D正确。故选BD。 答案　BD 11.解析　带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，加速度为 a＝ 由类平抛运动规律可知，带电粒子的在电场中运动时间为t＝ 离开电场时，带电粒子的偏转角(设为α)的正切为 tan α＝＝＝ 因为四个带电的粒子的初速度相同，电场强度相同，极板长度相同，所以偏转角只与比荷有关，前面三种带电粒子带正电，第四种带电粒子带负电，所以第四个粒子与前面三个粒子的偏转方向不同；第一种粒子与第三种粒子的比荷相同，所以偏转角相同，轨迹相同，且与第四种粒子的比荷也相同，所以一、三、四粒子偏转角相同，但第四种粒子与前两个粒子的偏转方向相反；第二种粒子的比荷与第一、三种粒子的比荷小，所以第二种粒子比第一、三种粒子的偏转角小，但都带正电，偏转方向相同。故选AD。 答案　AD 12.解析　由于该电场为匀强电场，可采用矢量分解的思路，沿cd方向建立x轴，垂直与cd方向建立y轴如下图所示 在x方向有W ＝ Exq·2R 在y方向有2W ＝ Eyq·R ＋ ExqR 经过计算有 Ex ＝ ，Ey ＝ ，E ＝ ，tan θ ＝ ＝ 由于电场方向与水平方向成60°，则电场与ab平行，且沿a指向b，A正确； 该粒从d点运动到b点，电场力做的功为 W′ ＝ Eq ＝ 0.5W B正确； 沿电场线方向电势逐渐降低，则a点的电势高于c点的电势，C错误； 若粒子的初速度方向与ab平行则粒子做匀变速直线运动，D错误。故选AB。 答案　AB 13.解析　(1)未加电压时，油滴匀速时的速度大小v1＝，匀速时m0g＝f，又f＝km0v1，联立可得k＝。 (2)加电压后，油滴A的速度不变，可知油滴A不带电，油滴B最后速度方向向上，可知油滴B所受电场力向上，极板间电场强度向下，可知油滴B带负电，油滴B向上匀速运动时，速度大小为v2＝，根据平衡条件可得m0g＋km0v2＝q，解得q＝，根据ΔEp＝－W电，又W电＝·qh2，联立解得ΔEp＝－。 (3)油滴B与油滴A合并后，新油滴的质量为2m0，新油滴所受电场力F′＝＝， 若F′>2m0g，即h2>h1可知v2>v1新油滴速度方向向上，设向上为正方向，根据动量守恒定律m0v2－m0v1＝2m0v共，可得v共>0新油滴向上加速，达到平衡时2m0g＋k·(2m0)v＝F′解得速度大小为v＝速度方向向上； 若F′<2m0g，即h1>h2，可知v2<v1，设向下为正方向，根据动量守恒定律m0v1－m0v2＝2m0v共′，可知v共′>0 新油滴向下加速，达到平衡时2m0g＝F′＋k·(2m0)v′，解得速度大小为v′＝速度方向向下。 答案　(1)　(2)油滴A不带电，油滴B带负电，电荷量为　－　(3)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $