专题07 静电场（7年汇编）（北京专用）2020-2026年高考物理真题分类汇编

**基本信息** 静电场专题整合2020-2026年北京高考真题及模拟题，覆盖电场性质、电容器、带电粒子运动三大核心考点，以真实情境和跨模块综合问题突出物理观念与科学思维考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选|21道|电场强度、电势、电容、静电平衡等|结合等高线类比等势线（2025真题）、点电荷电场叠加（2023真题），注重概念辨析与图像分析| |解答题|11道|带电粒子加速偏转、功能关系、电容电路|融入质谱分析（2026真题）、静电除尘（2025真题）等科技情境，综合牛顿运动定律与能量观点| |实验题|2道|电容器充放电规律|通过q-t图像分析充电快慢（2026房山一模），考查实验数据处理与误差分析|

专题07 静电场 7年真题1年模拟 考点分类 北京考情（2020-2026） 命题规律 考点1 电场力和电场能的性质 2025、2024、2023、2021、2020 情境：基本电场、叠加电场等； 考点：电场强度、电势、电势能等概念的理解与辨析、电场线、等势面等； 题型：单选+大题组合； 综合：与牛顿运动定律、功能关系与静电场知识相结合。 考点2 电容器与电容 2026、2022 情境：平行板电容器； 考点：匀强电场中场强与电势差之间的关系、含电容电路等； 题型：单选 + 填空大题组合，依托实际问题情境综合设问； 综合：与串并联电路、欧姆定律等内容综合。 考点3 带电粒子在电场中的运动 2023、2022、2021、2020 情境：带电粒子在电场中的加速、偏转及复杂曲线运动； 考点：电场强度、电场力、电场力做功、电势能、动能定理等； 题型：单选 +填空大题组合，依托实际问题情境综合设问； 综合：部分试题会引入新的科研成果或情境信息，考查考生获取信息、迁移知识、解决新问题的创新能力，全方位检验考生对静电场知识的掌握程度与物理学科核心素养的发展水平。 考点01 电场力和电场能的性质 一、单选题 1．【答案】D 2．【答案】C 3.【答案】C 4.【答案】C 5．【答案】B 二、解答题 6．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）在B极附近电荷量为Q的负电荷到达A极过程中静电力做的功 （2）粒子在半径为处绕轴线做匀速圆周运动，其向心力由电场力提供，根据向心力公式又 联立可得解得粒子的动能设无穷远处电势能为0，粒子从无穷远处移动到半径为r处，电场力做功其中代入可得（，，从物理意义上电场力做功这里是负功，粒子从无穷远移动到处，电场力方向与位移方向有关导致做负功，所以写成的形式。）根据 可得粒子在半径为r处的电势能 粒子的总能量粒子的总能量则， 根据数学知识可知对数函数在（0，）是增函数，且的二阶导数 所以是凹函数，已知，即是与的等差中项，根据凹函数的性质 移项可得 又因为 可得 （3）方法一：电子绕核做圆周运动，库仑力提供向心力，即 电子的动能 联立可得 根据库仑定律，电子与原子核之间的库仑力 电子从基态轨道半径a处运动到无穷远处，克服库仑力做功 积分可得 则电子在基态轨道半径a处的电势能 根据能量守恒定律，将基态氢原子电离所需的能量等于电子的动能与基态氢原子的势能之和，即 设外电场的电场强度为，电子在电场力作用下获得能量，当电子获得的能量等于将基态氢原子电离所需的能量时，氢原子被电离。电子在电场力作用下获得的能量 联立可得 代入数据解得 方法二：根据功能关系可得 代入数据可得 考点02电容器与电容 一、单选题 1．【答案】B 2．【答案】B 考点03带电粒子在电场中的运动 一、解答题 1．【答案】(1) (2)a． 仅施加匀强磁场不可行子离子经电压加速，由动能定理得若仅加匀强磁场，洛伦兹力提供向心力，轨道半径满足： 可见轨道半径与子离子的比荷有关，不同比荷的子离子加速后速度不同，在同一匀强磁场中做圆周运动的半径各不相同，无法保证所有子离子都以固定半径做圆周运动，因此仅施加匀强磁场不可行。 b．仅施加电场 可行，需施加以为圆心的径向辐向电场 若仅施加电场，要让所有子离子都以为圆心、为半径做匀速圆周运动，电场力需完全提供向心力，且电场方向始终指向圆心。 设距离点处的电场强度大小为，对任意子离子有： 结合子离子的加速动能关系 代入得： 该结果与子离子的比荷无关，只要D区是辐向电场，在半径为的圆周上各处电场强度大小恒为、方向沿径向指向圆心，不同比荷的子离子就都能获得大小合适的向心力，完成半径为的匀速圆周运动，最终从S垂直射出，因此仅施加该种径向电场是可行的。 【详解】（1） 母离子在A区由静止经电场加速，由动能定理得： 母离子进入匀强磁场后，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力： 联立可得 （2）a． 仅施加匀强磁场不可行 子离子经电压加速，由动能定理得 若仅加匀强磁场，洛伦兹力提供向心力，轨道半径满足： 可见轨道半径与子离子的比荷有关，不同比荷的子离子加速后速度不同，在同一匀强磁场中做圆周运动的半径各不相同，无法保证所有子离子都以固定半径做圆周运动，因此仅施加匀强磁场不可行。 b．仅施加电场 可行，需施加以为圆心的径向辐向电场 若仅施加电场，要让所有子离子都以为圆心、为半径做匀速圆周运动，电场力需完全提供向心力，且电场方向始终指向圆心。 设距离点处的电场强度大小为，对任意子离子有： 结合子离子的加速动能关系 代入得： 该结果与子离子的比荷无关，只要D区是辐向电场，在半径为的圆周上各处电场强度大小恒为、方向沿径向指向圆心，不同比荷的子离子就都能获得大小合适的向心力，完成半径为的匀速圆周运动，最终从S垂直射出，因此仅施加该种径向电场是可行的。 2.【答案】（1）；（2）a、；b、25% 【详解】（1）只要紧靠上极板的颗粒能够落到收集板右侧，颗粒就能够全部收集，水平方向有 竖直方向 根据牛顿第二定律 又 解得 （2）a.颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，竖直方向， 且 解得 b.带电荷量q的颗粒恰好100%被收集，颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有， 在竖直方向颗粒匀速下落 的颗粒带电荷量为 颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有， 设只有距下极板为的颗粒被收集，在竖直方向颗粒匀速下落 解得 的颗粒被收集的百分比 3.【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）两极板间的场强 带电粒子所受的静电力 （2）带电粒子从静止开始运动到N板的过程，根据功能关系有 解得 （3）设带电粒子运动距离时的速度大小为v′，根据功能关系有 带电粒子在前距离做匀加速直线运动，后距离做匀速运动，设用时分别为t1、t2，有， 则该粒子从M板运动到N板经历的时间 4．【答案】（1）；（2），方向垂直导体板向下；（3） 【详解】（1）粒子直线加速，根据功能关系有 解得 （2）速度选择器中电场力与洛伦兹力平衡 得方向垂直导体板向下。 （3）粒子在全程电场力做正功，根据功能关系有解得 5．【答案】（1）a.，b.；（2） 【详解】（1）a.在柱面和导线之间，只加恒定电压，粒子刚好没有电子到达柱面，此时速度为零，根据动能定理有 解得 b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场，磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面，设粒子的偏转半径为r，根据几何关系有 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）撤去柱面，设单位时间单位长度射出的电子数为n，则单位时间打在金属片的粒子数 金属片上形成电流为 所以 根据动量定理得金属片上的压强为 解得 故总动能为 一、单选题 1．【答案】A 2．【答案】D 3．【答案】D 4．【答案】C 5．【答案】C 6．【答案】C 7．【答案】C 8．【答案】D 9．【答案】B 10．【答案】C 11．【答案】C 12．【答案】C 13．【答案】B 14．【答案】B 15．【答案】C 16．【答案】D 二、实验题 17．【答案】 ② R 18．【答案】(1) < B 三、解答题 19．【答案】(1)电场方向水平向左， (2) (3) 【详解】（1）小球带正电，静止时偏在竖直方向左侧，电场力与电场方向同向，因此电场方向水平向左。 对P点小球受力平衡：竖直方向 水平方向 联立解得 （2）P、Q沿电场方向的距离 沿电场方向电势降低，因此电势差满足 已知，代入 得 （3）从Q到P由动能定理 代入数值化简 解得 20．【答案】(1) (2)a.；b.， 【详解】（1）对某质子，在加速电场中由动能定理 得 （2）a.通道某截面处，从中心沿某半径的电场强度大小E与到中轴线的距离r的关系图像如图所示，图中阴影面积与电荷量q的乘积表示静电力做功的大小 由动能定理： 且 得 b.对从通道边缘射出的质子，设其射入通道时距轴线的距离为x 在射出处 由（2）a可知 得 t时间内进入圆柱形通道的粒子数为N，则 其中 得 21．【答案】(1)a．负电 b． (2)a． b． 【详解】（1）a．A极板为正极、B极板为负极，电场方向竖直向下；油滴加电压后匀速上升，说明电场力方向竖直向上，电场力方向与电场方向相反，因此油滴带负电。 b．设阻力与速度满足 设油滴运动距离为，阻力比例系数为：不加电场匀速下降时，速度 受力平衡 加电压后匀速上升，速度 电场强度 受力平衡有 整理得 （2）a．电子在库仑力作用下绕核做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律 根据题意轨道周长为倍物质波波长，即 物质波公式 整理得 b．氢原子总能量 其中， 代入得能级公式 要发出可见光，只有从跃迁到才发出可见光，最小能量对应激发到。电子加速后动能为，满足 整理得最小电压 22．【答案】(1)a.，b. (2)根据图像可知，电容器A极板间电压为时，储存的电场能为，则 开关S接2接线柱到A、B电压相同，由第（1）小问分析可知，两电容器储存的电场能为 故该过程损失的电场能为 (3) 电荷守恒 损失的机械能 【详解】（1）a.质量为的小球以速度与静止的质量为的小球发生对心碰撞，碰后两小球粘在一起共同运动，满足系统动量守恒，即 解得 b.电容器A充满电时的带电量满足 A放电稳定后两电容器极板间电压相同，满足 电容器A放出的电量与电容器B获得的电量相同，设A放电稳定后极板间电压为，则 解得 （2）略； （3）[1]类比情境一，对于情境二，与的乘积表示电荷，且电容器A放出的电量与电容器B获得的电量相同，系统电荷量总和不变，所以该空填电荷守恒。 [2]情境一中两球的碰撞为完全非弹性碰撞，系统损失的机械能满足 结合 解得 试卷第1页，共3页 3 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 静电场 7年真题1年模拟 考点分类 北京考情（2020-2026） 命题规律 考点1 电场力和电场能的性质 2025、2024、2023、2021、2020 情境：基本电场、叠加电场等； 考点：电场强度、电势、电势能等概念的理解与辨析、电场线、等势面等； 题型：单选+大题组合； 综合：与牛顿运动定律、功能关系与静电场知识相结合。 考点2 电容器与电容 2026、2022 情境：平行板电容器； 考点：匀强电场中场强与电势差之间的关系、含电容电路等； 题型：单选 + 填空大题组合，依托实际问题情境综合设问； 综合：与串并联电路、欧姆定律等内容综合。 考点3 带电粒子在电场中的运动 2026、2023、2022、2021、2020 情境：带电粒子在电场中的加速、偏转及复杂曲线运动； 考点：电场强度、电场力、电场力做功、电势能、动能定理等； 题型：单选 +填空大题组合，依托实际问题情境综合设问； 综合：部分试题会引入新的科研成果或情境信息，考查考生获取信息、迁移知识、解决新问题的创新能力，全方位检验考生对静电场知识的掌握程度与物理学科核心素养的发展水平。 考点01 电场力和电场能的性质 一、单选题 1．（2025·北京·高考真题）某小山坡的等高线如图，M表示山顶，是同一等高线上两点，分别是沿左、右坡面的直滑道。山顶的小球沿滑道从静止滑下，不考虑阻力，则（　　） A．小球沿运动的加速度比沿的大 B．小球分别运动到点时速度大小不同 C．若把等高线看成某静电场的等势线，则A点电场强度比B点大 D．若把等高线看成某静电场的等势线，则右侧电势比左侧降落得快 【答案】D 【详解】A．等高线越密集，坡面越陡，根据牛顿第二定律可得（为坡面与水平面夹角），MB对应的等高线更密集，坡面更陡，小球沿着MB运动时加速度比沿着MA运动时加速度大，A错误； B．A、B在同一等高线，小球下落高度相同，根据机械能守恒，运动到A、B点时速度大小相同，B错误； C．等势线越密集，电场强度越大，B处等势线更密集，A点电场强度比B点小，C错误； D．等势线越密集，电势降落越快，右侧等势线更密集，右侧电势比左侧降落得快，D正确。 故选D。 2．（2024·北京·高考真题）如图所示，两个等量异种点电荷分别位于M、N两点，P、Q是MN连线上的两点，且。下列说法正确的是（　　） A．P点电场强度比Q点电场强度大 B．P点电势与Q点电势相等 C．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P点电场强度大小也变为原来的2倍 D．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差不变 【答案】C 【详解】A．由等量异种点电荷的电场线分布特点知，P、Q两点电场强度大小相等，A错误； B．由沿电场线方向电势越来越低知，P点电势高于Q点电势，B错误； CD．由电场叠加得P点电场强度 若仅两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，则P点电场强度大小也变为原来的2倍，同理Q点电场强度大小也变为原来的2倍，而PQ间距不变，根据定性分析可知P、Q两点间电势差变大，C正确，D错误。 故选C。 3.（2023·北京·高考真题）如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，EO = OF。一不计重力带负电的点电荷在E点由静止释放后（   ） A．做匀加速直线运动 B．在O点所受静电力最大 C．由E到O的时间等于由O到F的时间 D．由E到F的过程中电势能先增大后减小 【答案】C 【详解】AB．带负电的点电荷在E点由静止释放，将以O点为平衡位置做往复运动，在O点所受电场力为零，故AB错误； C．根据运动的对称性可知，点电荷由E到O的时间等于由O到F的时间，故C正确； D．点电荷由E到F的过程中电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，故D错误。 故选C。 4.（2021·北京·高考真题）如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（　　） A．M点的场强比P点的场强大 B．M点的电势比N点的电势高 C．N点的场强与P点的场强相同 D．电子在M点的电势能比在P点的电势能大 【答案】C 【详解】AC．根据等量异种点电荷的电场线分布得： M点的场强与P点的场强大小相等，N点的场强与P点的场强大小相等，方向相同，故A错误，C正确； BD．根据等量异种点电荷的电势分布特点可知，M点的电势与N点的电势相等，M点的电势高于P点的电势，根据 可知，电子在M点的电势能比在P点的电势能小，故B、D均错误。 5．（2020·北京·高考真题）真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（　　） A．该点电荷一定为正电荷 B．P点的场强一定比Q点的场强大 C．P点电势一定比Q点电势低 D．正检验电荷在P点比在Q点的电势能大 【答案】B 【详解】A．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，该点电荷不一定为正电荷，故A错误； B．相邻等势面间电势差相等，P点附近的等差等势面更加密集，故P点的场强一定比Q点的场强大，故B正确； C．正电荷和负电荷周围的等势面都为一组同心球壳，若为正点电荷，则P点电势一定比Q点电势高，故C错误； D．从等势面的情况无法判断该点电荷为正点电荷还是负点电荷，无法判断P点电势与Q点电势的高低，就无法判断正检验电荷在P点和在Q点的电势能的大小，故D错误。 故选B。 二、解答题 6．（2025·北京·高考真题）如图1所示，金属圆筒A接高压电源的正极，其轴线上的金属线B接负极。 (1)设两极间电压为U，求在B极附近电荷量为Q的负电荷到达A极过程中静电力做的功W。 (2)已知筒内距离轴线r处的电场强度大小，其中k为静电力常量，为金属线B单位长度的电荷量。如图2所示，在圆筒内横截面上，电荷量为q、质量为m的粒子绕轴线做半径不同的匀速圆周运动，其半径为和时的总能量分别为和。若，推理分析并比较与的大小。 (3)图1实为某种静电除尘装置原理图，空气分子在B极附近电离，筒内尘埃吸附电子而带负电，在电场作用下最终被A极收集。使分子或原子电离需要一定条件。以电离氢原子为例。根据玻尔原子模型，定态氢原子中电子在特定轨道上绕核做圆周运动，处于特定能量状态，只有当原子获得合适能量才能跃迁或电离。若氢原子处于外电场中，推导说明外电场的电场强度多大能将基态氢原子电离。（可能用到：元电荷，电子质量，静电力常量，基态氢原子轨道半径和能量） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）在B极附近电荷量为Q的负电荷到达A极过程中静电力做的功 （2）粒子在半径为处绕轴线做匀速圆周运动，其向心力由电场力提供，根据向心力公式又 联立可得解得粒子的动能设无穷远处电势能为0，粒子从无穷远处移动到半径为r处，电场力做功其中代入可得（，，从物理意义上电场力做功这里是负功，粒子从无穷远移动到处，电场力方向与位移方向有关导致做负功，所以写成的形式。）根据 可得粒子在半径为r处的电势能 粒子的总能量粒子的总能量则， 根据数学知识可知对数函数在（0，）是增函数，且的二阶导数 所以是凹函数，已知，即是与的等差中项，根据凹函数的性质 移项可得 又因为 可得 （3）方法一：电子绕核做圆周运动，库仑力提供向心力，即 电子的动能 联立可得 根据库仑定律，电子与原子核之间的库仑力 电子从基态轨道半径a处运动到无穷远处，克服库仑力做功 积分可得 则电子在基态轨道半径a处的电势能 根据能量守恒定律，将基态氢原子电离所需的能量等于电子的动能与基态氢原子的势能之和，即 设外电场的电场强度为，电子在电场力作用下获得能量，当电子获得的能量等于将基态氢原子电离所需的能量时，氢原子被电离。电子在电场力作用下获得的能量 联立可得 代入数据解得 方法二：根据功能关系可得 代入数据可得 考点02电容器与电容 一、单选题 1．（2026·北京·高考真题）将直流电源、电阻、平行板电容器与开关连接成如图所示的电路。闭合开关，电路达到稳定状态。下列说法正确的是（     ） A．此过程电源输出的能量等于电容器存储的电场能 B．若增大电容器两极板间距离，有从到的电流流过电阻 C．若断开开关，减小电容器两极板间距离，极板间电场强度增大 D．若断开开关，在电容器两极板间插入电介质后，两极板间电势差增大 【答案】B 【详解】A．闭合开关给电容器充电的过程中，有一部分能量在充电过程中通过电阻转化为焦耳热耗散，因此电源输出能量大于电容器存储的电场能，A错误； B．闭合开关稳定后，电容器两端电压等于电源电动势保持不变。若增大极板间距，由电容决定式可知减小，根据，电容器带电量减小，电容器放电，即存在从到的电流，B正确； C．断开开关后，电容器带电量保持不变。推导极板间场强： 可见场强和极板间距无关，因此减小极板间距时电场强度不变，C错误； D．断开开关不变，插入电介质后增大，由可知电容增大，根据，两极板间电势差会减小，D错误。 故选 B。 2．（2022·北京·高考真题）利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是（　　） A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定 B．充电过程中，电压表的示数逐渐增大后趋于稳定 C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 【答案】B 【详解】A．充电过程中，随着电容器两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误； B．充电过程中，随着电容器两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，B正确； CD．电容器放电的图像如图所示 可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至0的，CD错误。 故选B。 考点03带电粒子在电场中的运动 一、解答题 1．（2026·北京·高考真题）药物研发中常需要二级质谱分析。一级质谱分析只能检出与目标离子具有相同比荷的离子（母离子）。为进一步鉴别目标离子，需将母离子打碎成更小的离子（子离子），进行第二次质谱分析。某种二级串联质谱系统装置如图所示，假设离子均带正电。 (1)第一级质谱：A区中的离子由静止经电场加速后，垂直进入磁感应强度为的匀强磁场，比荷为的母离子做半径为的匀速圆周运动进入区。求加速电压。 (2)两级质谱连接：C区产生的子离子经聚焦、冷却后，由静止经电压加速后进入D区。为保证不同比荷的子离子均由小孔垂直进入第二级质谱的磁场，在区施加某种场，使这些子离子都做以点为圆心、半径为的匀速圆周运动。请设计区中的场： a．推导说明仅施加匀强磁场是否可行； b．推导说明仅施加电场是否可行。 【答案】(1) (2)a． 仅施加匀强磁场不可行子离子经电压加速，由动能定理得若仅加匀强磁场，洛伦兹力提供向心力，轨道半径满足： 可见轨道半径与子离子的比荷有关，不同比荷的子离子加速后速度不同，在同一匀强磁场中做圆周运动的半径各不相同，无法保证所有子离子都以固定半径做圆周运动，因此仅施加匀强磁场不可行。 b．仅施加电场 可行，需施加以为圆心的径向辐向电场 若仅施加电场，要让所有子离子都以为圆心、为半径做匀速圆周运动，电场力需完全提供向心力，且电场方向始终指向圆心。 设距离点处的电场强度大小为，对任意子离子有： 结合子离子的加速动能关系 代入得： 该结果与子离子的比荷无关，只要D区是辐向电场，在半径为的圆周上各处电场强度大小恒为、方向沿径向指向圆心，不同比荷的子离子就都能获得大小合适的向心力，完成半径为的匀速圆周运动，最终从S垂直射出，因此仅施加该种径向电场是可行的。 【详解】（1） 母离子在A区由静止经电场加速，由动能定理得： 母离子进入匀强磁场后，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力： 联立可得 （2）a． 仅施加匀强磁场不可行 子离子经电压加速，由动能定理得 若仅加匀强磁场，洛伦兹力提供向心力，轨道半径满足： 可见轨道半径与子离子的比荷有关，不同比荷的子离子加速后速度不同，在同一匀强磁场中做圆周运动的半径各不相同，无法保证所有子离子都以固定半径做圆周运动，因此仅施加匀强磁场不可行。 b．仅施加电场 可行，需施加以为圆心的径向辐向电场 若仅施加电场，要让所有子离子都以为圆心、为半径做匀速圆周运动，电场力需完全提供向心力，且电场方向始终指向圆心。 设距离点处的电场强度大小为，对任意子离子有： 结合子离子的加速动能关系 代入得： 该结果与子离子的比荷无关，只要D区是辐向电场，在半径为的圆周上各处电场强度大小恒为、方向沿径向指向圆心，不同比荷的子离子就都能获得大小合适的向心力，完成半径为的匀速圆周运动，最终从S垂直射出，因此仅施加该种径向电场是可行的。 2.（2023·北京·高考真题）某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小球）组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，空气和带电颗粒沿板方向的速度保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为L，间距为d、不考虑重力影响和颗粒间相互作用。 （1）若不计空气阻力，质量为m、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压； （2）若计空气阻力，颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反，大小为，其中r为颗粒的半径，k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。 a、半径为R、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压； b、已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比，进入收集器的均匀混合气流包含了直径为和的两种颗粒，若的颗粒恰好100%被收集，求的颗粒被收集的百分比。    【答案】（1）；（2）a、；b、25% 【详解】（1）只要紧靠上极板的颗粒能够落到收集板右侧，颗粒就能够全部收集，水平方向有 竖直方向 根据牛顿第二定律 又 解得 （2）a.颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，竖直方向， 且 解得 b.带电荷量q的颗粒恰好100%被收集，颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有， 在竖直方向颗粒匀速下落 的颗粒带电荷量为 颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度，所受阻力等于电场力，有， 设只有距下极板为的颗粒被收集，在竖直方向颗粒匀速下落 解得 的颗粒被收集的百分比 3.（2022·北京·高考真题）如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子的重力。 （1）求带电粒子所受的静电力的大小F； （2）求带电粒子到达N板时的速度大小v； （3）若在带电粒子运动距离时撤去所加电压，求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）两极板间的场强 带电粒子所受的静电力 （2）带电粒子从静止开始运动到N板的过程，根据功能关系有 解得 （3）设带电粒子运动距离时的速度大小为v′，根据功能关系有 带电粒子在前距离做匀加速直线运动，后距离做匀速运动，设用时分别为t1、t2，有， 则该粒子从M板运动到N板经历的时间 4．（2021·北京·高考真题）如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从S点释放一初速度为0、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，经M加速后恰能以速度v沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过N。不计重力。 （1）求粒子加速器M的加速电压U； （2）求速度选择器N两板间的电场强度E的大小和方向； （3）仍从S点释放另一初速度为0、质量为2m、电荷量为q的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线的距离为d，求该粒子离开N时的动能。 【答案】（1）；（2），方向垂直导体板向下；（3） 【详解】（1）粒子直线加速，根据功能关系有 解得 （2）速度选择器中电场力与洛伦兹力平衡 得方向垂直导体板向下。 （3）粒子在全程电场力做正功，根据功能关系有解得 5．（2020·北京·高考真题）如图甲所示，真空中有一长直细金属导线，与导线同轴放置一半径为的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为，电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。 (1)可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度： a.在柱面和导线之间，只加恒定电压； b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场。 当电压为或磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度。 (2)撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为、长度为的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为，电子流对该金属片的压强为。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。 【答案】（1）a.，b.；（2） 【详解】（1）a.在柱面和导线之间，只加恒定电压，粒子刚好没有电子到达柱面，此时速度为零，根据动能定理有 解得 b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场，磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面，设粒子的偏转半径为r，根据几何关系有 根据洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）撤去柱面，设单位时间单位长度射出的电子数为n，则单位时间打在金属片的粒子数 金属片上形成电流为 所以 根据动量定理得金属片上的压强为 解得 故总动能为 一、单选题 1．（2026·北京顺义·统测）如图所示，将不带电的导体棒用绝缘支架固定，放在带正电的金属球A附近，当导体棒达到静电平衡后，关于导体棒，下列说法正确的是（    ） A．内部电场强度处处为零 B．端的电势高于端的电势 C．端感应出正电荷，端感应出负电荷 D．端感应出的电荷量大于端感应出的电荷量 【答案】A 【详解】AB．导体BC发生了静电感应现象，当导体BC达到静电平衡后，导体是等势体，端的电势等于端的电势，内部电场强度处处为零，故A正确，B错误； CD．导体BC中的负电荷受到金属球A上正电荷的吸引向B端移动，使导体C端感应出正电荷，B端感应出负电荷。根据电荷守恒定律，端感应出的电荷量等于端感应出的电荷量，故CD错误。 故选A。 2．（2026·北京昌平·一模）点电荷产生的电场如图所示，a、b是同一条电场线上的两点，下列说法正确的是（　　） A．点电场强度比点的小 B．电子在点的电势能比点的大 C．若变为原来的2倍，a、b两点间电势差不变 D．若变为原来的2倍，点电场强度变为原来的2倍 【答案】D 【详解】AD．根据点电荷的电场强度公式可知，由于a点比b点更靠近点电荷，所以点的电场强度比点的大；同理由公式可知，若变为原来的2倍，则点的电场强度也变为原来的2倍，故A错误，D正确； B．已知正电荷周围的电势都是正值，且离正电荷越近，其电势越高，所以有 根据可知，负电荷在电势越高的地方具有的电势能越小，由于电子带负电，所以电子在a点的电势能比b点的小。故B错误； C．根据点电荷的电势公式可知，a、b两点间的电势差为 所以若变为原来的2倍，a、b两点间的电势差也变为原来的2倍，故C错误。 故选D。 3．（2026·北京昌平·二模）如图所示，两块平行金属薄板A、B与恒压电源连接，两板中央各有一小孔，小孔分别位于M、N点，有一带电粒子在A板上方的O点由静止释放，粒子到达N点时速度恰好为零。M、N、O在同一竖直线上。不计空气阻力和电场的边缘效应。现将B板向下平移至N′点，在O点由静止释放的该粒子（　　） A．运动到N点返回 B．运动到N和N′点之间返回 C．运动到N′点返回 D．穿过N′点 【答案】D 【详解】根据动能定理可得 即 根据可知，B板向下平移至N′点时，AB板间电场强度减小，粒子运动到N点时，重力做功大于电场力做的功，所以粒子的动能不为零，粒子运动到N′点时，重力做功仍大于电场力做的功，所以粒子的动能不为零，粒子将穿过N′点。 故选D。 4．（2026·北京房山·二模）如图1所示，金属圆筒接高压电源负极，其轴线上的金属线接电源正极，筒内会形成轴对称的辐向电场，场中各点的电场强度的大小与点到轴线的距离成反比（）。质量为、电荷量为的粒子仅在电场力作用下，可绕轴线做半径不同的匀速圆周运动（如图2所示），则下列说法正确的是（　　） A．粒子带正电 B．粒子在轨道上受的力比轨道上受的力大 C．粒子在两轨道上运动的速率相等 D．粒子在轨道上的电势能比在轨道上的电势能大 【答案】C 【详解】A．由题意可知，筒内的电场线从中心轴指向筒壁，则若粒子绕中心轴做匀速圆周运动，电场力指向中心轴，则粒子带负电，A错误； B．根据可知轨道上的场强比轨道上场强小，可知粒子在轨道上受的力比轨道上受的力小，B错误； C．根据，其中 可得 与轨道半径r无关，则粒子在两轨道上运动的速率相等，C正确； D．沿电场线电势逐渐降低，可知在轨道上的电势比在轨道上的电势高，则带负电的粒子在轨道上的电势能比在轨道上的电势能小，D错误。 故选C。 5．（2026·北京西城·二模）如图1，、、是某电场中一条电场线上的三点，且。一个负电荷从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点经过点运动到点，其运动的图像如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．三点的电场强度大小 B．三点的电势 C．相邻两点间的电势差 D．该负电荷在三点的电势能 【答案】C 【详解】B．一个负电荷从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点经过点运动到点，可知负电荷所受电场力向右，则电场线方向向左，根据沿着电场线方向电势降低可知，故B错误； A．根据图2可知，负电荷向右运动过程中，加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律 可知三点的电场强度大小关系为，故A错误； C．根据结合A选项定性分析可知相邻两点间的电势差，故C正确； D．电场力做正功，电势能减小，则该负电荷在三点的电势能，故D错误。 故选C。 6．（2026·北京海淀·二模）如图所示，在一静止点电荷形成的电场中，一试探电荷仅在静电力作用下先、后经过P、Q两点，图中箭头方向表示试探电荷在P、Q两点处的受力方向，已知α>β。下列判断正确的是（　　） A．P点电势高于Q点电势 B．P点电场强度小于Q点电场强度 C．试探电荷与场源电荷的电性一定相同 D．试探电荷的电势能一定先减小后增大 【答案】C 【详解】AC．根据点电荷电场分布特点和试探电荷受力情况，试探电荷轨迹如图所示 可知，点电荷位于O点，两电荷带同种电荷，由于电性无法判断，所以点电荷周围电场方向无法判断，P点电势和Q点电势高低无法判断，故A错误，C正确； B．由于P点离点电荷较近，由可知，P点电场强度一定大于Q点电场强度，故B错误； D．由轨迹图可知，电场力方向与运动方向的夹角先为钝角，后为锐角，所以电场力先做负功，后做正功，试探电荷的电势能一定先增大后减小，故D错误； 故选C。 7．（2026·北京丰台·二模）一质量为m、电荷量为q的试探电荷在某匀强电场中运动，仅在静电力的作用下由a运动到b（运动轨迹在竖直面内），所用时间为t，其在a点和b点的速度大小均为2v，速度方向如图中箭头所示。虚线代表水平方向。则（　　） A．小球从a运动到b的过程中，电势能先减小再增大 B．电场强度方向与a、b连线平行 C．a、b之间的距离为vt D．电场强度的大小为 【答案】C 【详解】B．因小球在ab两点的速度大小相同，可知小球在ab两点的电势能相同，ab两点的电势相同，即ab为等势面，则电场强度方向与a、b连线垂直，方向斜向左下方，B错误； A．小球从a运动到b的过程中，电场力先做负功后做正功，则电势能先增大再减小，A错误； C．由对称性可知，ab连线与水平线的夹角为30°，小球沿ab方向做匀速运动，则a、b之间的距离为，C正确； D．沿场强方向由 解得，D错误。 故选C。 8．（2026·北京石景山·统一练习）如图甲所示为一带正电的球体。该球体半径为，带电荷量为，电荷在球体中均匀分布。以球心为原点，水平向右为正方向建立轴，试探电荷在球体内部坐标为时所受静电力为，与的关系如图乙所示。以无穷远处为电势零点，球内轴上各点电势随坐标变化的关系图像为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 试探电荷受力，由图乙知与成正比，因此均匀带电球体内部电场强度也与成正比，即（为常数），且电场方向沿正方向。沿电场线方向电势逐渐降低，电场沿正方向，因此越大，电势越低。 图像斜率的绝对值等于电场强度。 由于随增大而增大，因此斜率的绝对值随增大逐渐增大，应为下降且越来越陡的曲线，故D正确，ABC错误。 故选D。 9．（2026·北京石景山·统一练习）如图为楼房顶部避雷针示意图。当雷云携带大量负电荷接近楼房时，避雷针顶端由于聚集着大量正电荷而形成局部电场集中的空间。图中虚线表示某时刻避雷针周围电场的等差等势面分布情况，一带电粒子仅在静电力作用下在该电场中的运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该粒子带正电 B．点的电势比点的电势低 C．点的场强比点的场强小 D．该粒子在点的电势能比在点的电势能小 【答案】B 【详解】A．已知避雷针顶端带正电，电场方向由避雷针（中心）向外；粒子轨迹的凹侧指向轨迹凹向避雷针中心，说明静电力方向指向中心，与电场方向相反，因此粒子带负电，故A错误； B．等势线越靠近带正电的避雷针中心，电势越高。所在等势线比更靠近避雷针中心，因此点电势低于点，故B正确； C．等差等势面的疏密表示场强大小，等势面越密场强越大。处等势面更密，因此点场强大于点，故C错误； D．所在等势线比更靠近避雷针中心，因此；粒子带负电（），根据电势能公式，电势越高，负电荷的电势能越小，因此粒子在点的电势能比点大，故D错误。 故选B。 10．（2026·北京丰台·一模）如图所示，一带负电的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面（纸面）内，P点为轨迹的最低点，且轨迹关于经过P点的竖直线对称，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．油滴在P点的速度比在点Q的大 B．从P到Q的过程中，油滴加速度逐渐减小 C．从P到Q的过程中，油滴重力势能的增加量小于电势能的减小量 D．无论如何改变电场强度的大小，油滴不可能做直线运动 【答案】C 【详解】A．油滴受重力和电场力，轨迹关于过点的竖直线对称且为最低点，说明合力方向竖直向上。从到过程中，合力做正功，根据动能定理，动能增加，速度增大，即。故A错误； B．油滴在匀强电场中运动，受恒定的重力和恒定的电场力，合力恒定，根据牛顿第二定律 可知加速度恒定。故B错误； C．从到过程中，油滴上升，重力做负功，重力势能增加 电场力做正功，电势能减小 由于合力竖直向上，则 所以 即电势能的减小量大于重力势能的增加量。故C正确； D．若改变电场强度大小使得 则油滴所受合力为零，若油滴有初速度，将做匀速直线运动。故D错误。 故选C。 11．（2026·北京丰台·一模）某区域静电场的电场线分布如图所示，A、B是电场中的两个点。下列说法正确的是（　　） A．B点的电势比A点的低 B．B点的电场强度比A点的大 C．将一负电荷从B点移动到A点，静电力做负功 D．将一正电荷从B点由静止释放，仅在静电力作用下它将沿电场线运动 【答案】C 【详解】A．沿电场线方向电势逐渐降低，由电场线方向可得 故B点的电势比A点的高，A错误； B．电场线的疏密表示场强大小，A点电场线比B点更密，因此，B错误； C．负电荷从B点到A点，电势降低，根据电势能 可知，负电荷电势能增加，静电力做负功，C正确； D．只有电场线为直线时，正电荷从静止释放才会沿电场线运动，本题电场线是曲线，静电力始终沿电场线切线方向，速度方向会不断偏离原电场线，无法沿电场线运动，D错误。 故选C。 12．（25-26高三下·北京海淀·期中）如图所示，两个带等量正电的点电荷分别位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，且EO＝OF。一电子仅在电场力作用下，以某一初速度从E点运动至F点。关于此过程，下列说法正确的是（    ） A．电子在E点和F点所受电场力的大小和方向相同 B．电子在E点和F点的电势能不相等 C．电子的电势能可能始终不变 D．电子的动能一定先增大后减小 【答案】C 【详解】A．电子在E点和F点所受电场力的大小和方向相反，故A错误； B．E点和F点电势相同，由，电子在E点和F点的电势能相等，故B错误； C．电子仅在电场力作用下，以某一初速度从E点运动至F点，电子可能绕O点，以EO为半径，在电场力的作用下做匀速圆周运动，这种情况下，电子的电势能不变，故C正确； D．由C项分析可知，电子可能绕O点，以EO为半径，在电场力的作用下做匀速圆周运动，这种情况下，电场力始终不做功，电子的动能不变，故D错误。 故选C。 13．（2026·北京西城·一模）多个点电荷产生的电场中，某点的电势等于各个点电荷单独在该点产生的电势的代数和。已知在电荷量为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，其中k为静电力常量。若真空中有两个点电荷Q1和Q2，分别固定在x轴的坐标为-4cm和1cm的位置上。两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示。下列说法正确的是（　　） A．Q1为正电荷，Q2为负电荷，且 B．x轴上x=6cm处的电场强度为0 C．若仅将Q2的电荷量变为原来的2倍，x轴上x=-1.5cm处的电势将变为0 D．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，M、N两点间的电势差仍为0.4V 【答案】B 【详解】A．根据两点电荷周围的电势分布可知，Q1带正电，Q2带负电，坐标原点处的电势为零，则 所以，故A错误； B．x轴上x=6cm处的电场强度为，故B正确； C．若仅将Q2的电荷量变为原来的2倍，则 解得，故C错误； D．根据电势的计算可知，若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，则M、N两点间的电势差变为原来的2倍，即为0.8V，故D错误。 故选B。 14．（2026·北京海淀·一模）如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，且EO＝OF。一电子仅在电场力作用下，以某一初速度从E点运动至F点的过程中，下列说法不正确的是（　　） A．E点和F点的电势相等 B．电子的加速度可能始终不变 C．电子的动能可能不变 D．电子可能沿MN连线中垂线做往复运动 【答案】B 【详解】A．E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，且EO＝OF，根据和电势叠加遵循代数和可知E点和F点的电势相等，故A正确； B．根据点电荷场强公式和叠加遵循矢量和可知MN连线中垂线上电场强度在不断变化。电子若做直线运动，则在段，加速度方向不变，但是大小变化，在段，加速度方向不变，但是大小变化；若电子做曲线运动，则加速度大小或方向会变化，故加速度不可能不变，故B错误； C．初速度大小和方向合适时，电子可以为圆心，长为半径做匀速圆周运动，此时动能不变，故C正确； D．若初速度方向沿MN连线中垂线，因电子受力方向始终指向O点，可知电子在沿MN连线中垂线做往复运动，故D正确。 本题选不正确的，故选B。 15．（2026·北京朝阳·二模）如图所示，两带等量正电荷的小球分别固定在M、N两点，O点为其连线中点，A'和A、B'和B分别为竖直中垂线上对称的点。现将另一质量为m、电荷量为q的小球从O点由静止释放，小球经过A、B两点时的加速度大小均为2g。已知O、A、B三点的电势分别为φO、φA和φB。O、A两点间距为h1，O、B两点间距为h2。小球均可视为质点。重力加速度为g。不计空气阻力。若该小球从B'点以某一初动能竖直下落，则（　　） A．小球从B'点运动到A'点的过程中所受静电力逐渐增大 B．小球从B'点运动到A'点的过程中速度先减小后增大 C．若小球能从B'点运动到O点，其初动能至少大于 D．小球从B'点运动到O点的过程中机械能的变化量为 【答案】C 【详解】A．等量正电荷中垂线的电场特点：O点（连线中点）场强为0，沿中垂线向两侧，场强先增大后减小，方向为沿中垂线背离O点；结合题意分析得小球带正电，对称点场强大小相等，且、处 解得、处 处电场力向上，大小也为 从到（向O靠近），场强先增大后减小（因为处场强大小均为，中间场强更大），因此静电力先增大后减小，不是逐渐增大，故A错误； B．从到过程中，电场力一直向上，且（起点、终点，中间） 合力一直向上，速度方向向下，因此小球一直做减速运动，不是先减小后增大，故B错误； C．小球从到O过程中，点是速度最小点：点以上合力向上（减速），点到O合力向下（加速），因此只要小球能到达点，就能运动到O点。对过程，刚好到达时末动能为0，由动能定理可得 整理得最小初动能，因此初动能至少大于该值，故C正确； D．机械能变化量等于除重力外其他力做功，即等于电场力做功，故D错误。 故选C。 16．（2026·北京朝阳·一模）如图所示的矩形区域ABCD内分布有平行于AD方向的匀强电场，AB=2BC，P为CD中点。质量相同的带电粒子a、b分别从A点和D点平行于AB同时进入电场，并同时到达P、B点，二者的运动轨迹交于O点（图中未标出）。忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用。则带电粒子a、b（　　） A．具有不同的比荷 B．电势能均随时间逐渐增大 C．到达O点所用的时间之比为1:2 D．到达P、B点时的动能之比为5:8 【答案】D 【详解】A．带电粒子a、b同时到达P、B点，沿电场方向的位移大小相等，由可知两粒子的加速度大小相等，由牛顿第二定律可得 解得 所以两粒子的比荷相等，故A错误； B．带电粒子运动过程中，电场力均做正功，电势能均随时间逐渐减小，故B错误； C．带电粒子a、b同时到达P、B点，沿垂直电场方向的位移大小为，由可知两粒子的初速度大小之比为，带电粒子a、b到达O点的垂直电场方向的位移大小相等，所用的时间之比为，故C错误； D．带电粒子a、b同时到达P、B点，沿电场方向的位移大小相等，由，可知带电粒子a、b到达P、B点沿电场方向的速度大小相等；对b粒子，到达B点， 所以 由于带电粒子a、b的初速度大小之比为，所以 到达P、B点时的动能之比为，故D正确。 故选D。 二、实验题 17．（2026·北京房山·一模）某同学将传感器连接在图甲所示电路中，通过计算机显示屏可观察到电容器所带电荷量q随时间t变化的图像。改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q-t图像如图乙中①、②所示。由图可知，两次充电，第______（选填“①”或“②”）次充电快。两条曲线不同是改变______（选填“E”或“R”）造成的。 【答案】 ② R 【详解】[1]由图乙可知，②图线所对应达到最大电荷量的时间较短，则第②次充电快； [2]电容器充满电后，电容器两端电压等于电源电动势，由图像可知充电时间不同，而最大电荷量相等，说明两次的电源的电动势相同；两次图像的斜率变化不同，即充电电流不同，则图像不同的原因是由R的改变造成的。 18．（2026·北京西城·一模） 某同学用图2所示的电路研究电容器的放电现象。实验时先使开关S与l端相连，电源E向电容器C充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线。仅改变一个电路元件的参数，重复实验，得到如图4所示的两条曲线。两条曲线所对应的放电过程中通过电阻R的电荷量Q1____Q2（填“>”“=”或“<”）。由此可知，发生改变的电路元件参数是______（填选项前的字母）。 A．电源E的电动势         B．电容器C的电容        C．电阻R的阻值 【答案】(1) < B 【详解】（1）[1]图线与坐标轴所围区域的面积表示放出的电荷量，所以 [2]由于放电初始时电流相等，则说明电源E的电动势不变，则电容器两极板的电压不变，电荷量减小，则电容器的电容减小，若改变电阻，则放电的电荷量不变。 故选B。 三、解答题 19．（2026·北京房山·二模）如图所示，一质量为m、电荷量为+q的小球，用长为l的绝缘细线悬挂于O点。小球静止时位于图中的Q点。若将该装置放在水平方向匀强电场中，小球静止于图中的P点，此时细线与竖直方向的夹角θ=37°。已知重力加速度为g，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。 (1)判断电场方向，计算该匀强电场的电场强度的大小E。 (2)若规定Q点位置电势为零，求P点电势φ。 (3)若带电小球从Q点由静止释放，求小球再次到达P点时的速度的大小。 【答案】(1)电场方向水平向左， (2) (3) 【详解】（1）小球带正电，静止时偏在竖直方向左侧，电场力与电场方向同向，因此电场方向水平向左。 对P点小球受力平衡：竖直方向 水平方向 联立解得 （2）P、Q沿电场方向的距离 沿电场方向电势降低，因此电势差满足 已知，代入 得 （3）从Q到P由动能定理 代入数值化简 解得 【点睛】 20．（2026·北京丰台·一模）如图所示，真空中，质子源产生的初速度为零的质子经电压为U的电场加速后，形成横截面半径为b的均匀圆柱形质子束，此加速过程时间极短。已知单位体积内质子数为n，质子质量为m，电荷量为q，忽略重力影响。 (1)求质子离开加速场时的速度大小v； (2)质子束沿水平方向进入长为L、内径为b的圆柱形金属通道，由于库仑斥力的作用，质子会产生垂直于圆柱形通道中轴线的速度，水平速度不变，当质子与圆柱形通道内表面接触时会被吸收。为简化研究，可将质子在库仑斥力作用下的运动等效为：质子仅在外加电场作用下的运动，其中k为常量，r为质子到中轴线的距离，该场强方向垂直于中轴线沿通道半径指向通道内表面，等效后忽略质子间的相互作用。求： a.从距中轴线处进入通道的质子，运动到距中轴线r（）处时，垂直于中轴线的速度大小与r的关系式； b.若从通道右侧边缘射出的质子速度方向与中轴线夹角为，求通道内表面吸收的质子数占总质子数的比例，以及单位时间内被通道内表面吸收的质子数。 【答案】(1) (2)a.；b.， 【详解】（1）对某质子，在加速电场中由动能定理 得 （2）a.通道某截面处，从中心沿某半径的电场强度大小E与到中轴线的距离r的关系图像如图所示，图中阴影面积与电荷量q的乘积表示静电力做功的大小 由动能定理： 且 得 b.对从通道边缘射出的质子，设其射入通道时距轴线的距离为x 在射出处 由（2）a可知 得 t时间内进入圆柱形通道的粒子数为N，则 其中 得 21．（2026·北京东城·二模）电子的发现是物理学史上的重要事件，人们由此认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。 (1)电子电荷的精确测定是密立根通过“油滴实验”做出的（如图甲所示）。用喷雾器将油滴喷入平板电容器之间，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。不加电场时，观察到某油滴匀速下降，通过某一段距离所用时间为t1；当两极板加电压U时（A极板电势高），可观察到同一油滴匀速上升，经过相同距离所用时间为t2。已知油滴的质量为m，重力加速度为g，A、B极板间距为d，忽略空气浮力。假设油滴所受阻力与油滴速度成正比。 a．请判断油滴所带电荷的电性； b．求该油滴的电荷量q。 (2)玻尔认为，原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，服从经典力学的规律。电子运行轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件，这样的轨道才是可能的。电子在这些轨道上绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射。当电子在不同轨道稳定运动时，原子的能量为电子的动能和系统的势能之和。选无穷远处为势能零点，电子在半径为r的轨道上稳定运行时的电势能。德布罗意提出了物质波的观念。他认为物质波的波长与粒子的动量p满足。氢原子的核外电子绕原子核运动时，可以看作是一种物质波。假设电子第n（n=1，2，3…）个稳定运动轨道的周长为其物质波波长的n倍。已知静电力常量为k，普朗克常量为h，电子的质量为m、电荷量为e，请依据上述信息回答下列问题： a．请计算氢原子核外电子在第n个轨道稳定运行时的速度vn； b．如图乙所示为气体放电管，其中有一个是充满低压氢气的密封玻璃管，两端封有金属电极。当两极间施加适当电压时，内部残余的自由电子被加速，通过碰撞将获得的能量转移给处于基态的氢原子，使其跃迁至高能级。已知氢原子从n=3，4，5，6能级向n=2能级跃迁时都能发出可见光。求使原来处于基态的氢原子发出可见光的最小电压U。 【答案】(1)a．负电 b． (2)a． b． 【详解】（1）a．A极板为正极、B极板为负极，电场方向竖直向下；油滴加电压后匀速上升，说明电场力方向竖直向上，电场力方向与电场方向相反，因此油滴带负电。 b．设阻力与速度满足 设油滴运动距离为，阻力比例系数为：不加电场匀速下降时，速度 受力平衡 加电压后匀速上升，速度 电场强度 受力平衡有 整理得 （2）a．电子在库仑力作用下绕核做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律 根据题意轨道周长为倍物质波波长，即 物质波公式 整理得 b．氢原子总能量 其中， 代入得能级公式 要发出可见光，只有从跃迁到才发出可见光，最小能量对应激发到。电子加速后动能为，满足 整理得最小电压 22．（2026·北京昌平·一模）物理学中寻求“守恒量”已经成为物理学研究的一种重要思想方法。 情境一：如图1所示，质量为的小球以速度与静止在光滑水平面上质量为的小球发生对心碰撞，碰后两小球粘在一起共同运动。 情境二：电路图如图2所示，电容器A的电容为，电容器B的电容为，把开关S接1接线柱，A充满电时极板间电压为，再把开关S接2接线柱，A放电稳定后两电容器极板间电压相同。 (1)a.求情境一中两小球碰后的速度大小； b.求情境二中A放电稳定后极板间电压； (2)A充电过程中极板间电压随极板带电量变化关系如图3所示。若A极板间电压为时，储存的电场能为。证明从开关S接2接线柱到A、B电压相同的过程中，损失的电场能为； (3)类比情境一和情境二中的守恒量和能量转化情况，完成下表。（不需要书写计算过程） 情境一 情境二 动量守恒 __________ __________ 损失的电场能 【答案】(1)a.，b. (2)根据图像可知，电容器A极板间电压为时，储存的电场能为，则 开关S接2接线柱到A、B电压相同，由第（1）小问分析可知，两电容器储存的电场能为 故该过程损失的电场能为 (3) 电荷守恒 损失的机械能 【详解】（1）a.质量为的小球以速度与静止的质量为的小球发生对心碰撞，碰后两小球粘在一起共同运动，满足系统动量守恒，即 解得 b.电容器A充满电时的带电量满足 A放电稳定后两电容器极板间电压相同，满足 电容器A放出的电量与电容器B获得的电量相同，设A放电稳定后极板间电压为，则 解得 （2）略； （3）[1]类比情境一，对于情境二，与的乘积表示电荷，且电容器A放出的电量与电容器B获得的电量相同，系统电荷量总和不变，所以该空填电荷守恒。 [2]情境一中两球的碰撞为完全非弹性碰撞，系统损失的机械能满足 结合 解得 试卷第1页，共3页 26 / 34 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 静电场 7年真题1年模拟 考点分类 北京考情（2020-2026） 命题规律 考点1 电场力和电场能的性质 2025、2024、2023、2021、2020 情境：基本电场、叠加电场等； 考点：电场强度、电势、电势能等概念的理解与辨析、电场线、等势面等； 题型：单选+大题组合； 综合：与牛顿运动定律、功能关系与静电场知识相结合。 考点2 电容器与电容 2026、2022 情境：平行板电容器； 考点：匀强电场中场强与电势差之间的关系、含电容电路等； 题型：单选 + 填空大题组合，依托实际问题情境综合设问； 综合：与串并联电路、欧姆定律等内容综合。 考点3 带电粒子在电场中的运动 2026、2023、2022、2021、2020 情境：带电粒子在电场中的加速、偏转及复杂曲线运动； 考点：电场强度、电场力、电场力做功、电势能、动能定理等； 题型：单选 +填空大题组合，依托实际问题情境综合设问； 综合：部分试题会引入新的科研成果或情境信息，考查考生获取信息、迁移知识、解决新问题的创新能力，全方位检验考生对静电场知识的掌握程度与物理学科核心素养的发展水平。 考点01 电场力和电场能的性质 一、单选题 1．（2025·北京·高考真题）某小山坡的等高线如图，M表示山顶，是同一等高线上两点，分别是沿左、右坡面的直滑道。山顶的小球沿滑道从静止滑下，不考虑阻力，则（　　） A．小球沿运动的加速度比沿的大 B．小球分别运动到点时速度大小不同 C．若把等高线看成某静电场的等势线，则A点电场强度比B点大 D．若把等高线看成某静电场的等势线，则右侧电势比左侧降落得快 2．（2024·北京·高考真题）如图所示，两个等量异种点电荷分别位于M、N两点，P、Q是MN连线上的两点，且。下列说法正确的是（　　） A．P点电场强度比Q点电场强度大 B．P点电势与Q点电势相等 C．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P点电场强度大小也变为原来的2倍 D．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，P、Q两点间电势差不变 3.（2023·北京·高考真题）如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，EO = OF。一不计重力带负电的点电荷在E点由静止释放后（   ） A．做匀加速直线运动 B．在O点所受静电力最大 C．由E到O的时间等于由O到F的时间 D．由E到F的过程中电势能先增大后减小 4.（2021·北京·高考真题）如图所示的平面内，有静止的等量异号点电荷，M、N两点关于两电荷连线对称，M、P两点关于两电荷连线的中垂线对称。下列说法正确的是（　　） A．M点的场强比P点的场强大 B．M点的电势比N点的电势高 C．N点的场强与P点的场强相同 D．电子在M点的电势能比在P点的电势能大 5．（2020·北京·高考真题）真空中某点电荷的等势面示意如图，图中相邻等势面间电势差相等。下列说法正确的是（　　） A．该点电荷一定为正电荷 B．P点的场强一定比Q点的场强大 C．P点电势一定比Q点电势低 D．正检验电荷在P点比在Q点的电势能大 二、解答题 6．（2025·北京·高考真题）如图1所示，金属圆筒A接高压电源的正极，其轴线上的金属线B接负极。 (1)设两极间电压为U，求在B极附近电荷量为Q的负电荷到达A极过程中静电力做的功W。 (2)已知筒内距离轴线r处的电场强度大小，其中k为静电力常量，为金属线B单位长度的电荷量。如图2所示，在圆筒内横截面上，电荷量为q、质量为m的粒子绕轴线做半径不同的匀速圆周运动，其半径为和时的总能量分别为和。若，推理分析并比较与的大小。 (3)图1实为某种静电除尘装置原理图，空气分子在B极附近电离，筒内尘埃吸附电子而带负电，在电场作用下最终被A极收集。使分子或原子电离需要一定条件。以电离氢原子为例。根据玻尔原子模型，定态氢原子中电子在特定轨道上绕核做圆周运动，处于特定能量状态，只有当原子获得合适能量才能跃迁或电离。若氢原子处于外电场中，推导说明外电场的电场强度多大能将基态氢原子电离。（可能用到：元电荷，电子质量，静电力常量，基态氢原子轨道半径和能量） 考点02电容器与电容 一、单选题 1．（2026·北京·高考真题）将直流电源、电阻、平行板电容器与开关连接成如图所示的电路。闭合开关，电路达到稳定状态。下列说法正确的是（     ） A．此过程电源输出的能量等于电容器存储的电场能 B．若增大电容器两极板间距离，有从到的电流流过电阻 C．若断开开关，减小电容器两极板间距离，极板间电场强度增大 D．若断开开关，在电容器两极板间插入电介质后，两极板间电势差增大 2．（2022·北京·高考真题）利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是（　　） A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定 B．充电过程中，电压表的示数逐渐增大后趋于稳定 C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 考点03带电粒子在电场中的运动 一、解答题 1．（2026·北京·高考真题）药物研发中常需要二级质谱分析。一级质谱分析只能检出与目标离子具有相同比荷的离子（母离子）。为进一步鉴别目标离子，需将母离子打碎成更小的离子（子离子），进行第二次质谱分析。某种二级串联质谱系统装置如图所示，假设离子均带正电。 (1)第一级质谱：A区中的离子由静止经电场加速后，垂直进入磁感应强度为的匀强磁场，比荷为的母离子做半径为的匀速圆周运动进入区。求加速电压。 (2)两级质谱连接：C区产生的子离子经聚焦、冷却后，由静止经电压加速后进入D区。为保证不同比荷的子离子均由小孔垂直进入第二级质谱的磁场，在区施加某种场，使这些子离子都做以点为圆心、半径为的匀速圆周运动。请设计区中的场： a．推导说明仅施加匀强磁场是否可行； b．推导说明仅施加电场是否可行。 2.（2023·北京·高考真题）某种负离子空气净化原理如图所示。由空气和带负电的灰尘颗粒物（视为小球）组成的混合气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，空气和带电颗粒沿板方向的速度保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集，已知金属板长度为L，间距为d、不考虑重力影响和颗粒间相互作用。 （1）若不计空气阻力，质量为m、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压； （2）若计空气阻力，颗粒所受阻力与其相对于空气的速度v方向相反，大小为，其中r为颗粒的半径，k为常量。假设颗粒在金属板间经极短时间加速达到最大速度。 a、半径为R、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压； b、已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比，进入收集器的均匀混合气流包含了直径为和的两种颗粒，若的颗粒恰好100%被收集，求的颗粒被收集的百分比。    3.（2022·北京·高考真题）如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放。不计带电粒子的重力。 （1）求带电粒子所受的静电力的大小F； （2）求带电粒子到达N板时的速度大小v； （3）若在带电粒子运动距离时撤去所加电压，求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。 4．（2021·北京·高考真题）如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从S点释放一初速度为0、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，经M加速后恰能以速度v沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过N。不计重力。 （1）求粒子加速器M的加速电压U； （2）求速度选择器N两板间的电场强度E的大小和方向； （3）仍从S点释放另一初速度为0、质量为2m、电荷量为q的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线的距离为d，求该粒子离开N时的动能。 5．（2020·北京·高考真题）如图甲所示，真空中有一长直细金属导线，与导线同轴放置一半径为的金属圆柱面。假设导线沿径向均匀射出速率相同的电子，已知电子质量为，电荷量为。不考虑出射电子间的相互作用。 (1)可以用以下两种实验方案测量出射电子的初速度： a.在柱面和导线之间，只加恒定电压； b.在柱面内，只加与平行的匀强磁场。 当电压为或磁感应强度为时，刚好没有电子到达柱面。分别计算出射电子的初速度。 (2)撤去柱面，沿柱面原位置放置一个弧长为、长度为的金属片，如图乙所示。在该金属片上检测到出射电子形成的电流为，电子流对该金属片的压强为。求单位长度导线单位时间内出射电子的总动能。 一、单选题 1．（2026·北京顺义·统测）如图所示，将不带电的导体棒用绝缘支架固定，放在带正电的金属球A附近，当导体棒达到静电平衡后，关于导体棒，下列说法正确的是（    ） A．内部电场强度处处为零 B．端的电势高于端的电势 C．端感应出正电荷，端感应出负电荷 D．端感应出的电荷量大于端感应出的电荷量 2．（2026·北京昌平·一模）点电荷产生的电场如图所示，a、b是同一条电场线上的两点，下列说法正确的是（　　） A．点电场强度比点的小 B．电子在点的电势能比点的大 C．若变为原来的2倍，a、b两点间电势差不变 D．若变为原来的2倍，点电场强度变为原来的2倍 3．（2026·北京昌平·二模）如图所示，两块平行金属薄板A、B与恒压电源连接，两板中央各有一小孔，小孔分别位于M、N点，有一带电粒子在A板上方的O点由静止释放，粒子到达N点时速度恰好为零。M、N、O在同一竖直线上。不计空气阻力和电场的边缘效应。现将B板向下平移至N′点，在O点由静止释放的该粒子（　　） A．运动到N点返回 B．运动到N和N′点之间返回 C．运动到N′点返回 D．穿过N′点 4．（2026·北京房山·二模）如图1所示，金属圆筒接高压电源负极，其轴线上的金属线接电源正极，筒内会形成轴对称的辐向电场，场中各点的电场强度的大小与点到轴线的距离成反比（）。质量为、电荷量为的粒子仅在电场力作用下，可绕轴线做半径不同的匀速圆周运动（如图2所示），则下列说法正确的是（　　） A．粒子带正电 B．粒子在轨道上受的力比轨道上受的力大 C．粒子在两轨道上运动的速率相等 D．粒子在轨道上的电势能比在轨道上的电势能大 5．（2026·北京西城·二模）如图1，、、是某电场中一条电场线上的三点，且。一个负电荷从点由静止释放，仅在静电力的作用下从点经过点运动到点，其运动的图像如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．三点的电场强度大小 B．三点的电势 C．相邻两点间的电势差 D．该负电荷在三点的电势能 6．（2026·北京海淀·二模）如图所示，在一静止点电荷形成的电场中，一试探电荷仅在静电力作用下先、后经过P、Q两点，图中箭头方向表示试探电荷在P、Q两点处的受力方向，已知α>β。下列判断正确的是（　　） A．P点电势高于Q点电势 B．P点电场强度小于Q点电场强度 C．试探电荷与场源电荷的电性一定相同 D．试探电荷的电势能一定先减小后增大 7．（2026·北京丰台·二模）一质量为m、电荷量为q的试探电荷在某匀强电场中运动，仅在静电力的作用下由a运动到b（运动轨迹在竖直面内），所用时间为t，其在a点和b点的速度大小均为2v，速度方向如图中箭头所示。虚线代表水平方向。则（　　） A．小球从a运动到b的过程中，电势能先减小再增大 B．电场强度方向与a、b连线平行 C．a、b之间的距离为vt D．电场强度的大小为 8．（2026·北京石景山·统一练习）如图甲所示为一带正电的球体。该球体半径为，带电荷量为，电荷在球体中均匀分布。以球心为原点，水平向右为正方向建立轴，试探电荷在球体内部坐标为时所受静电力为，与的关系如图乙所示。以无穷远处为电势零点，球内轴上各点电势随坐标变化的关系图像为（　　） A． B． C． D． 9．（2026·北京石景山·统一练习）如图为楼房顶部避雷针示意图。当雷云携带大量负电荷接近楼房时，避雷针顶端由于聚集着大量正电荷而形成局部电场集中的空间。图中虚线表示某时刻避雷针周围电场的等差等势面分布情况，一带电粒子仅在静电力作用下在该电场中的运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该粒子带正电 B．点的电势比点的电势低 C．点的场强比点的场强小 D．该粒子在点的电势能比在点的电势能小 10．（2026·北京丰台·一模）如图所示，一带负电的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面（纸面）内，P点为轨迹的最低点，且轨迹关于经过P点的竖直线对称，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．油滴在P点的速度比在点Q的大 B．从P到Q的过程中，油滴加速度逐渐减小 C．从P到Q的过程中，油滴重力势能的增加量小于电势能的减小量 D．无论如何改变电场强度的大小，油滴不可能做直线运动 11．（2026·北京丰台·一模）某区域静电场的电场线分布如图所示，A、B是电场中的两个点。下列说法正确的是（　　） A．B点的电势比A点的低 B．B点的电场强度比A点的大 C．将一负电荷从B点移动到A点，静电力做负功 D．将一正电荷从B点由静止释放，仅在静电力作用下它将沿电场线运动 12．（25-26高三下·北京海淀·期中）如图所示，两个带等量正电的点电荷分别位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，且EO＝OF。一电子仅在电场力作用下，以某一初速度从E点运动至F点。关于此过程，下列说法正确的是（    ） A．电子在E点和F点所受电场力的大小和方向相同 B．电子在E点和F点的电势能不相等 C．电子的电势能可能始终不变 D．电子的动能一定先增大后减小 13．（2026·北京西城·一模）多个点电荷产生的电场中，某点的电势等于各个点电荷单独在该点产生的电势的代数和。已知在电荷量为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，其中k为静电力常量。若真空中有两个点电荷Q1和Q2，分别固定在x轴的坐标为-4cm和1cm的位置上。两个点电荷产生的电场的等势线如图中曲线所示。下列说法正确的是（　　） A．Q1为正电荷，Q2为负电荷，且 B．x轴上x=6cm处的电场强度为0 C．若仅将Q2的电荷量变为原来的2倍，x轴上x=-1.5cm处的电势将变为0 D．若两点电荷的电荷量均变为原来的2倍，M、N两点间的电势差仍为0.4V 14．（2026·北京海淀·一模）如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，且EO＝OF。一电子仅在电场力作用下，以某一初速度从E点运动至F点的过程中，下列说法不正确的是（　　） A．E点和F点的电势相等 B．电子的加速度可能始终不变 C．电子的动能可能不变 D．电子可能沿MN连线中垂线做往复运动 15．（2026·北京朝阳·二模）如图所示，两带等量正电荷的小球分别固定在M、N两点，O点为其连线中点，A'和A、B'和B分别为竖直中垂线上对称的点。现将另一质量为m、电荷量为q的小球从O点由静止释放，小球经过A、B两点时的加速度大小均为2g。已知O、A、B三点的电势分别为φO、φA和φB。O、A两点间距为h1，O、B两点间距为h2。小球均可视为质点。重力加速度为g。不计空气阻力。若该小球从B'点以某一初动能竖直下落，则（　　） A．小球从B'点运动到A'点的过程中所受静电力逐渐增大 B．小球从B'点运动到A'点的过程中速度先减小后增大 C．若小球能从B'点运动到O点，其初动能至少大于 D．小球从B'点运动到O点的过程中机械能的变化量为 16．（2026·北京朝阳·一模）如图所示的矩形区域ABCD内分布有平行于AD方向的匀强电场，AB=2BC，P为CD中点。质量相同的带电粒子a、b分别从A点和D点平行于AB同时进入电场，并同时到达P、B点，二者的运动轨迹交于O点（图中未标出）。忽略粒子所受重力和粒子间的相互作用。则带电粒子a、b（　　） A．具有不同的比荷 B．电势能均随时间逐渐增大 C．到达O点所用的时间之比为1:2 D．到达P、B点时的动能之比为5:8 二、实验题 17．（2026·北京房山·一模）某同学将传感器连接在图甲所示电路中，通过计算机显示屏可观察到电容器所带电荷量q随时间t变化的图像。改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q-t图像如图乙中①、②所示。由图可知，两次充电，第______（选填“①”或“②”）次充电快。两条曲线不同是改变______（选填“E”或“R”）造成的。 18．（2026·北京西城·一模） 某同学用图2所示的电路研究电容器的放电现象。实验时先使开关S与l端相连，电源E向电容器C充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线。仅改变一个电路元件的参数，重复实验，得到如图4所示的两条曲线。两条曲线所对应的放电过程中通过电阻R的电荷量Q1____Q2（填“>”“=”或“<”）。由此可知，发生改变的电路元件参数是______（填选项前的字母）。 A．电源E的电动势         B．电容器C的电容        C．电阻R的阻值 三、解答题 19．（2026·北京房山·二模）如图所示，一质量为m、电荷量为+q的小球，用长为l的绝缘细线悬挂于O点。小球静止时位于图中的Q点。若将该装置放在水平方向匀强电场中，小球静止于图中的P点，此时细线与竖直方向的夹角θ=37°。已知重力加速度为g，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。 (1)判断电场方向，计算该匀强电场的电场强度的大小E。 (2)若规定Q点位置电势为零，求P点电势φ。 (3)若带电小球从Q点由静止释放，求小球再次到达P点时的速度的大小。 20．（2026·北京丰台·一模）如图所示，真空中，质子源产生的初速度为零的质子经电压为U的电场加速后，形成横截面半径为b的均匀圆柱形质子束，此加速过程时间极短。已知单位体积内质子数为n，质子质量为m，电荷量为q，忽略重力影响。 (1)求质子离开加速场时的速度大小v； (2)质子束沿水平方向进入长为L、内径为b的圆柱形金属通道，由于库仑斥力的作用，质子会产生垂直于圆柱形通道中轴线的速度，水平速度不变，当质子与圆柱形通道内表面接触时会被吸收。为简化研究，可将质子在库仑斥力作用下的运动等效为：质子仅在外加电场作用下的运动，其中k为常量，r为质子到中轴线的距离，该场强方向垂直于中轴线沿通道半径指向通道内表面，等效后忽略质子间的相互作用。求： a.从距中轴线处进入通道的质子，运动到距中轴线r（）处时，垂直于中轴线的速度大小与r的关系式； b.若从通道右侧边缘射出的质子速度方向与中轴线夹角为，求通道内表面吸收的质子数占总质子数的比例，以及单位时间内被通道内表面吸收的质子数。 21．（2026·北京东城·二模）电子的发现是物理学史上的重要事件，人们由此认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。 (1)电子电荷的精确测定是密立根通过“油滴实验”做出的（如图甲所示）。用喷雾器将油滴喷入平板电容器之间，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。不加电场时，观察到某油滴匀速下降，通过某一段距离所用时间为t1；当两极板加电压U时（A极板电势高），可观察到同一油滴匀速上升，经过相同距离所用时间为t2。已知油滴的质量为m，重力加速度为g，A、B极板间距为d，忽略空气浮力。假设油滴所受阻力与油滴速度成正比。 a．请判断油滴所带电荷的电性； b．求该油滴的电荷量q。 (2)玻尔认为，原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，服从经典力学的规律。电子运行轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件，这样的轨道才是可能的。电子在这些轨道上绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射。当电子在不同轨道稳定运动时，原子的能量为电子的动能和系统的势能之和。选无穷远处为势能零点，电子在半径为r的轨道上稳定运行时的电势能。德布罗意提出了物质波的观念。他认为物质波的波长与粒子的动量p满足。氢原子的核外电子绕原子核运动时，可以看作是一种物质波。假设电子第n（n=1，2，3…）个稳定运动轨道的周长为其物质波波长的n倍。已知静电力常量为k，普朗克常量为h，电子的质量为m、电荷量为e，请依据上述信息回答下列问题： a．请计算氢原子核外电子在第n个轨道稳定运行时的速度vn； b．如图乙所示为气体放电管，其中有一个是充满低压氢气的密封玻璃管，两端封有金属电极。当两极间施加适当电压时，内部残余的自由电子被加速，通过碰撞将获得的能量转移给处于基态的氢原子，使其跃迁至高能级。已知氢原子从n=3，4，5，6能级向n=2能级跃迁时都能发出可见光。求使原来处于基态的氢原子发出可见光的最小电压U。 22．（2026·北京昌平·一模）物理学中寻求“守恒量”已经成为物理学研究的一种重要思想方法。 情境一：如图1所示，质量为的小球以速度与静止在光滑水平面上质量为的小球发生对心碰撞，碰后两小球粘在一起共同运动。 情境二：电路图如图2所示，电容器A的电容为，电容器B的电容为，把开关S接1接线柱，A充满电时极板间电压为，再把开关S接2接线柱，A放电稳定后两电容器极板间电压相同。 (1)a.求情境一中两小球碰后的速度大小； b.求情境二中A放电稳定后极板间电压； (2)A充电过程中极板间电压随极板带电量变化关系如图3所示。若A极板间电压为时，储存的电场能为。证明从开关S接2接线柱到A、B电压相同的过程中，损失的电场能为； (3)类比情境一和情境二中的守恒量和能量转化情况，完成下表。（不需要书写计算过程） 情境一 情境二 动量守恒 __________ __________ 损失的电场能 试卷第1页，共3页 6 / 34 学科网（北京）股份有限公司 $