专题9 电场 题组4-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 专题9 题 班级： 电场 组 姓名： 四 学号： 一、选择题 1.(多选)2025山东卷)球心为O、半径为R的半球形光滑绝缘碗固定于水平地面上，带电 量分别为十2g和十g的小球甲、乙刚好静止于碗内壁A、B两点，过O、A、B的截面如图所 示.C、D均为圆弧上的点，OC沿竖直方向，∠AOC=45°，OD⊥AB.A、B两点间距离为3R, E、F为AB连线的三等分点。下列说法正确的是() 0 甲 A甲的质量小于乙的质量 B.C点电势高于D点电势 CE、F两点电场强度大小相等，方向相同 D.沿直线从O点到D点，电势先升高后降低 2.(多选)(2025·安徽卷)如图所示，两个倾角相等、底端相连的光滑绝缘轨道被固定在竖直 平面内，空间存在平行于该竖直平面水平向右的匀强电场。带正电的甲、乙小球（均可视为质 点)在轨道上同一高度保持静止，间距为L.甲、乙所带电荷量分别为9、2q,质量分别为m、2m. 静电力常量为k,重力加速度大小为g。甲、乙所受静电力的合力大小分别为F1、F2,匀强电 场的电场强度大小为E,不计空气阻力，则( 甲 乙 L 29%m E 7n77n77n7777777n777n777n7 A.F1=12F2 B.E=kg2L2 C若将甲、乙互换位置，二者仍能保持静止 D.若撤去甲，乙下滑至底端时的速度大小o=kq2mL) 3.(2023浙江卷)某带电粒子转向器的横截面如图所示，转向器中有辐向电场。粒子从M 点射入，沿着由半径分别为R1和R2的圆弧平滑连接成的虚线（等势线）运动，并从虚线上的N 点射出，虚线处电场强度大小分别为E1和E2,则R1、R2和E1、E2应满足() 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 A.EIE2-R2RI B.E1E2=2122RR CEIE2-RIR2 D.E1E2=2221RR 4.(2023湖南卷)如图，真空中有三个点电荷固定在同一直线上，电荷量分别为Q1、Q2和 Q3,P点和三个点电荷的连线与点电荷所在直线的夹角分别为90°、60°、和30°。若P点 处的电场强度为零，g心0，则三个点电荷的电荷量可能为() P 0.60rb Q 3028 A.Q1=9.Q2=2q,03=9 B.Q1=-4,Q2=-33q,Q3=-4q C.Q1=-4,Q2=2q,Q3=-9 D.Q1=q.02=-33q.Q3=49 5.(2021·广东卷)下图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两 极间产生强电场，虚线为等势面，在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，α、b 是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是( ) 高压电源 发射极 a b 带电液滴 吸极 等势面 A.a点的电势比b点的低 B.a点的电场强度比b点的小 C.液滴在a点的加速度比在b点的小 D.液滴在a点的电势能比在b点的大 6.(2021·浙江卷)某书中有如图所示的图，用来表示横截面是“<”形导体右侧的电场线和等 势面，其中α、b是同一条实线上的两点，c是另一条实线上的一点，d是导体尖角右侧表面附 近的一点。下列说法正确的是() ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 6.ZxXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 A实线表示电场线 B.离d点最近的导体表面电荷密度最大 C.“<”形导体右侧表面附近电场强度方向均相同 D.电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零 二、非选择题 7.(2025·广东卷)如图是研究颗粒碰撞荷电特性装置的简化图。两块水平绝缘平板与两块 竖直的平行金属平板相接。金属平板之间接高压电源产生匀强电场。一带电颗粒从上方绝缘 平板左端A点处，由静止开始向右下方运动，与下方绝缘平板在B点处碰撞，碰撞时电荷量改 变，反弹后离开下方绝缘平板瞬间，颗粒的速度与所受合力垂直，其水平分速度与碰前瞬间相 同，竖直分速度大小变为碰前瞬间的k倍（化<1）。己知颗粒质量为m,两绝缘平板间的距离为 h,两金属平板间的距离为，B点与左平板的距离为1，电源电压为U,重力加速度为g。忽 略空气阻力和电场的边缘效应。求： 金属 平板 Q B 1绝缘平板 (1)颗粒碰撞前的电荷量q (2)颗粒在B点碰撞后的电荷量Q: (3)颗粒从A点开始运动到第二次碰撞过程中，电场力对它做的功W。 8.(2023·新课标卷)密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置，间距固 定，可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电量不同、密度相同的小油滴。两板间 不加电压时，油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动，速率分别为o、v04; 两板间加上电压后（上板为正极），这两个油滴很快达到相同的速率v02,均竖直向下匀速运动。 油滴可视为球形，所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比，比例系数视为常数。不计 空气浮力和油滴间的相互作用。 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 ao ob (①)求油滴a和油滴b的质量之比； (2)判断油滴a和油滴b所带电荷的正负，并求a、b所带电荷量的绝对值之比。 ·独家授权侵权必究· 专题9　题组四 1.解析　对甲、乙两小球受力分析如图所示，甲、乙两小球分别受到重力、支持力、库仑力作用保持平衡。 设OC与AB线段交点为G点，由几何关系得 2Rcos ∠OAB＝R 解得∠OAB＝∠OBA＝30° 因此有∠OGA＝105°，∠OGB＝75° 根据正弦定理，对甲有＝ 对乙有＝ 因为sin 45°<sin 75° F电与F电′是一对相互作用力，可得m甲>m乙 A错误； 根据点电荷场强公式E＝，由场强叠加知识，可知C到D之间的圆弧上各点场强方向都向右下方，若有一正试探电荷从C运动到D的过程中，电场力做正功，电势能减小，故可判断C点电势高于D点电势，B正确； 两带电小球连线上的电场分布可以等效成一对等量异种点电荷的电场和在A点带电量为3q的正点电荷的电场相互叠加的电场。在等量异种点电荷的电场中E、F两点电场强度大小相等，方向相同。但是A点带电量为3q的正点电荷在E、F两点的电场强度不同。E、F两点电场强度大小不同，C错误； 电势是标量，OD与AB线段的交点距离两带电小球最近，所以该点电势最大，那么沿直线从O点到D点，电势先升高后降低，D正确。 答案　BD 2.解析　对两球进行受力分析，如图所示 设两球间的库仑力大小为F，倾角为θ，对甲球根据平衡条件有FN1cos θ＝mg，F＝FN1sin θ＋Eq 对乙球有FN2cos θ＝2mg，FN2sin θ＝F＋2Eq 联立解得F＝4Eq 故＝＝ 同时有F＝ 解得E＝ 故A、B正确； 若将甲、乙互换位置，若二者仍能保持静止，同理可得对甲有FN1′cos θ＝mg，FN1′sin θ＝F＋Eq 对乙有FN2′cos θ＝2mg，FN2′sin θ＋2Eq＝F 联立可得F＋4Eq＝0，无解 假设不成立，故C错误； 若撤去甲，对乙球根据动能定理 2mg·tan θ－2Eq·＝·2mv2 根据前面分析可知tan θ＝ 联立解得v＝ 故D正确。 答案　ABD 3.解析　带电粒子在电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，则有qE1＝m，qE2＝m， 联立可得＝ 故选A。 答案　A 4.解析　AB.选项A、B的电荷均为正和均为负，则根据电场强度的叠加法则可知，P点的场强不可能为零，A、B错误； C.设P、Q1间的距离为r，则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有cos 120°＝ 解得E＝ 而Q2产生的场强大小为E＝ 则P点的场强不可能为零，C错误； D.设P、Q1间的距离为r，则Q1、Q3在P点产生的合场强大小有cos 120°＝ 解得E＝ 而Q2产生的场强大小为E＝ 则P点的场强可能为零，D正确。故选D。 答案　D 5.解析　高压电源左为正极，则所加强电场的场强向右，而沿着电场线电势逐渐降低，可知φa>φb 故A错误； 等差等势线的疏密反映场强的大小，由图可知a处的等势线较密，则Ea>Eb 故B错误； 液滴的重力不计，根据牛顿第二定律可知，液滴的加速度为a＝ 因Ea>Eb，可得aa>ab 故C错误； 液滴在电场力作用下向右加速，则电场力做正功，动能增大，电势能减少，即Epa>Epb 故D正确；故选D。 答案　D 6.解析　处于静电平衡的导体，是个等势体，则整个导体为等势体，由于电场线方向总是与等势面垂直，所以实线不是电场线，是等势面，则A错误；根据等势面的疏密表示场强的强弱，则d点的场强较弱，并且电场强度越大的地方电荷密度越大，所以B错误；在“<”形导体右侧表面上下部分附近电场强度方向不相同，所以C错误；由于a、b在同一等势面上，则电荷从a点到c点再到b点电场力做功一定为零，所以D正确；故选D。 答案　D 7.解析　(1)颗粒由静止开始从A点运动到B点的过程，在水平方向受电场力，做初速度为0的匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得Eq＝ma 由匀强电场电势差公式可得E＝ 设该过程的运动时间为t，则由运动学公式有l＝at2 颗粒在竖直方向受重力，做自由落体运动，由运动学公式有h＝gt2 联立可得q＝。 (2)设颗粒在B点与绝缘平板碰撞前瞬间水平分速度大小为vx、竖直分速度大小为vy，颗粒在B点与绝缘平板碰撞后瞬间的合速度与水平方向的夹角为θ，所受合力与水平方向的夹角为β，则由运动学公式可得 vx＝at＝ ＝l vy＝ 由于颗粒反弹离开下方绝缘平板瞬间，水平分速度与碰前瞬间相同，竖直分速度大小变为碰前瞬间的k倍，则颗粒反弹离开绝缘平板瞬间的水平分速度大小为vx、竖直分速度大小为vy′＝kvy＝k，方向竖直向上 作出颗粒反弹离开下方绝缘平板瞬间的速度示意图和受力示意图如图所示 由于颗粒反弹离开下方绝缘平板瞬间，颗粒的速度与所受合力垂直，则θ＋β＝90°，故tan θ＝，即＝ 联立可得Q＝。 (3)由于vy′＝kvy(k＜1)，则颗粒从B点离开后在竖直方向做竖直上抛运动，无法到达上绝缘平板，所以颗粒的第二次碰撞是与下方绝缘平板或右侧金属平板发生的 若颗粒第二次碰撞是与下方绝缘平板发生的，则对颗粒从与下方绝缘平板第1次碰撞后瞬间到与下方绝缘平板第2次碰撞前瞬间的过程，竖直方向上由竖直上抛运动规律可得该过程的运动时间为t′＝ 水平方向上由运动学公式可得该过程颗粒在水平方向上的运动距离为x＝vxt′＋a1t′2 其中a1＝＝ 解得x＝4kl＋ 当x≤d－l，即d≥(4k＋1)l＋时，颗粒第二次碰撞是与下方绝缘平板发生的，则电场力对它做的功为W2＝EQx 又颗粒从A点运动到B点的过程，电场力对它做的功为W1＝Eql 联立可得颗粒从A点开始运动到第二次碰撞的过程，电场力对它做的功为W＝W1＋W2＝＋4k2mgh， 当x＞d－l，即d＜(4k＋1)l＋时，颗粒第二次碰撞是与右侧金属平板发生的，则电场力对颗粒做的功W3＝EQ(d－l) 联立可得颗粒从A点开始运动到第二次碰撞的过程，电场力对它做的功为W＝W1＋W3＝＋。 答案　(1)　(2)　(3)见解析 8.解析　(1)根据题述有f＝kvr，设油滴a的质量为m1，油滴a以速率v0向下匀速运动，由平衡条件有m1g＝kv0r1，m1＝πrρ，设油滴b的质量为m2，油滴b以速率v0向下匀速运动，由平衡条件有m2g＝k·v0r2，m2＝πrp，联立解得m1∶m2＝8∶1。 (2)由于当在上下平板加恒定电压(上板为高电势)时，这两个油滴很快以v0的速率竖直向下匀速运动，所以有油滴a速度减小，说明油滴a受到了向上的电场力，则油滴a带负电荷，油滴b速度增大，说明油滴b受到了向下的电场力，则油滴b带正电荷。 由＝8和m1＝πrρ，m2＝πrρ可知，甲乙油滴的半径之比为＝2，由f＝kvr可知两个油滴均以速率v0竖直向下匀速运动时，所受阻力之比为＝＝2；油滴b以速率v0竖直向下匀速运动时，所受阻力为f＝m2g，结合f＝kvr可知油滴b以速率v0竖直向下匀速运动时，所受阻力为f2＝2f＝2m2g；油滴a以速率v0竖直向下匀速运动，所受阻力为f1＝2f2＝4m2g，设油滴a所带电荷量的绝对值为q1，由平衡条件有m1g＝q1E＋f1，设油滴b所带电荷量的绝对值为q2，由平衡条件有m2g＋q2E＝f2，联立解得q1∶q2＝4∶1。 答案　(1)8∶1　(2)油滴a带负电荷，油滴b带正电荷　4∶1 学科网（北京）股份有限公司 $