第一章 静电场的描述 第二章 静电场的应用 单元测试 -2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册

粤教版高二物理《第一章 静电场的描述 第二章 静电场的应用》测试卷 本试卷分第Ι卷（选择题）和第Ⅱ（非选择题）两部分。满分：100分；考试时间：75分钟 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 第I卷（选择题，共46分） 一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．一正点电荷只受静电力作用，从静电场中的点由静止释放。在它沿直线运动到点的过程中，动能随位移变化的关系图像如图所示。该电场的电场线分布应是（　　） A． B． C． D． 2．宝安湾区书城球形报告厅的玻璃幕墙采用新型导电玻璃制作，兼具装饰与防静电功能，在雷雨天气中，玻璃幕墙因上方带负电的云层引起静电感应而带电。玻璃幕墙表面A、B两点位置如图所示（A点更靠近云层）。关于玻璃幕墙下列说法正确的是（　　） A．玻璃幕墙靠近云层端带正电荷 B．A点的电势高于B点的电势 C．云层的电势高于玻璃幕墙的电势 D．负电荷从云层移动到A点，电势能增大 3．如图所示，某静电分析器的两电极之间存在指向圆心O的辐向电场。三个带电粒子有相同的动能从A点垂直端面射入，仅在静电力作用下，甲粒子从B射出，乙粒子做圆周运动从C射出，丙粒子从D射出。已知甲、乙、丙的电荷量大小分别为、、，，。下列说法正确的是（     ） A．甲、乙、丙粒子均带正电 B． C．乙粒子经过的位置电场强度大小均为 D．甲粒子动能变化的绝对值等于丙粒子动能变化的绝对值 4．热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪，原理如图所示。电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动，平行板电容器的电容，S是电容器极板的正对面积，d是极板间的距离，其余均为常量。闭合开关S，若材料在竖直方向热胀冷缩，下列说法正确的是（ ） A．材料温度升高，极板所带电荷量减小 B．滑动变阻器滑片向上滑动少许可以降低电容器两极板间电压 C．检测结束，断开开关，灵敏电流计上有从a到b的短暂电流 D．检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b，说明材料温度升高 5．电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（　　） A．A、D两点场强不同 B．E、F两点场强相同 C．B、O、C三点，O点电势最低 D．E、O、F三点，O点场强最小 6．（2026·广东·高考）图（a）为某梳齿状可变电容器截面图，上端为固定极板，下端为可上下运动的动极板。将该电容器接入图（b）所示电路，探究其电荷量、极板电压和电容的变化。过程为：①当动极板运动到最高处，开关接端，电源向电容器充电；②充电结束后接 端空置，动极板向下运动；③当动极板运动到最低处，接端，电容器通过放电。关于该过程，下列图像可能正确的是（ ） A． B． C． D． 7．如图所示为密立根油滴实验示意图，两块水平放置的平行金属板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场。用一个喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场。油滴从喷口出来时由于摩擦而带负电，油滴的大小、质量各不相同。油滴进入电场时的初速度、油滴间的相互作用及空气对油滴的浮力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．悬浮的油滴所带的电荷量一定相等 B．若某油滴向下加速运动，则重力和静电力的合力做负功 C．若某油滴向下加速运动，仅增加平行金属板间距离，可使该油滴处于平衡状态 D．若某油滴悬浮不动，断开电源与平行金属板的连接，仅减小平行金属板间距离则该油滴仍不动 二、多项选择题（本题共3小题，每题6分，共18分。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分） 8．用试探电荷的受力和运动情况可以探测电场中场强和电势的分布。如图甲所示，两个被固定的点电荷、，连线的延长线上有a、b、c三点，带负电。带负电试探电荷q仅在电场力作用下，时刻从a点沿着ac方向运动，其图像如图乙所示，图中、、对应试探电荷经过a、b、c三点时的速度，下列判断正确的是（　　） A．电荷量可能大于 B．可能带负电 C．b点场强一定为零 D．a点电势一定高于c点电势 9中国空间站天和核心舱配备了四台国产化的LHT-100霍尔推进器，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端的电极A、B间存在一加速电场E，工作时，工作物质氙气进入放电通道后立即被电离为一价氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。单台推进器质量，每秒喷出的一价氙离子数个，速度，单个氙离子的质量为，电子电荷量，不计一切阻力，计算时取氙离子的初速度为零，忽略离子之间的相互作用，则（　　） A．A、B两电极间的加速电压为1600V B．单台霍尔推进器产生的平均推力大小为0.128N C．天和核心舱的加速度为 D．单台霍尔推进器向外喷射氙离子形成的电流约为3.2A 10．如图所示为某喷墨打印机的工作原理图，墨盒喷出质量为的墨滴，墨滴经过带电室后带上电荷量为的电荷，后以速度垂直进入偏转电场，最终打在与偏转极板垂直的纸面上。已知偏转极板长，偏转极板间距，偏转极板间电压，偏转极板右端到纸面的距离，不计墨滴重力，下列说法正确的是（　　 ） A．墨滴离开电场时其偏转位移大小为 B．墨滴离开电场时其偏转位移大小为 C．墨滴打在纸上时其偏转位移大小为 D．墨滴打在纸上时其偏转位移大小为 第Ⅱ卷（非选择题，共54分） 三、实验题（本大题共2小题，共15分）. 11.（6分）如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的平行金属板间距离为。油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间。当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为时，带电油滴恰好能以速度竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为，已测量出油滴的直径为（油滴可看做球体，球体体积公式），重力加速度为。 (1)设油滴受到气体的阻力f=kv，其中k为阻力系数，则k的大小为 ； (2)油滴所带电荷量大小为 。 12.（9分）某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机，观察电流随时间、电压随时间、电流随电压变化的i﹣t图线、u﹣t、i﹣u图线。 (1)将开关S与2端相连，可能观察到的放电图线是图中的________。 A． B． C． (2)该小组同学利用图1电路进一步研究电容器充电快慢（电容器获得相同电量所需时间的短长）对电容器充电的影响因素，实验中获得的如下数据能够说明（　　） 电源电压U0/V 电压传感器稳定时的示数U/V 电容C/μF 电阻R/Ω 充电时间/s 6 6 4700 91 2.20 6 6 4700 182 4.58 6 6 1000 91 0.89 4.5 4.5 4700 91 2.20 A．仅增加电容器的电容，充电变快 B．仅增加电阻的阻值，充电变慢 C．仅增加电源电动势，充电变快 (3)该小组同学利用图研究电容器充电过程电流随电压变化规律。请在图坐标系中大致画出充电过程中电流随电压变化的i-u关系图线________。 四、解答题（本大题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13．（10分）如图所示，一质量为，带电量大小为的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线与竖直方向成角。小球在运动过程电量保持不变，重力加速度。， (1)求电场强度E； (2)求细线拉力T； (3)若突然将细线剪断，求经过2s时小球的速度v大小。 14．（13分)（2025·河南·高考）流式细胞仪可对不同类型的细胞进行分类收集，其原理如图所示。仅含有一个A细胞或B细胞的小液滴从喷嘴喷出（另有一些液滴不含细胞），液滴质量均为。当液滴穿过激光束、充电环时被分类充电，使含A、B细胞的液滴分别带上正、负电荷，电荷量均为。随后，液滴以的速度竖直进入长度为的电极板间，板间电场均匀、方向水平向右，电场强度大小为。含细胞的液滴最终被分别收集在极板下方处的A、B收集管中。不计重力、空气阻力以及带电液滴间的作用。求： (1)含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离； (2)A、B细胞收集管的间距。 15.(16分）飞行时间质谱仪可以通过测量离子飞行的时间，测量离子质量、比荷（电荷量与质量之比）。 (1)如图甲所示，激光脉冲照射到样品板O处，会产生不同种类的带正电离子。离子在O处的初速度不计，经过电压为U的静电场加速后，射入长为L的漂移管，在管中沿轴线做匀速直线运动。某一电荷量为q的离子在漂移管中的运动时间为T1，不考虑离子的重力和离子间的相互作用力，求该离子的质量m； (2)为了增大离子在漂移管中的飞行路程，在右端增加电场强度为E、方向如图乙所示的匀强电场反射区域BC，让离子穿过漂移管后，受电场的作用返回漂移管，再回到A端。求反射区域BC的最小间距x； (3)改进后，若测得离子从进入A端至首次返回A端的飞行时间为T2，能否测出离子的比荷？若能，请计算出离子的比荷；若不能，请说明理由。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 粤教版高二物理《第一章 静电场的描述 第二章 静电场的应用》测试卷 本试卷分第Ι卷（选择题）和第Ⅱ（非选择题）两部分。满分：100分；考试时间：75分钟 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 第I卷（选择题，共46分） 一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．一正点电荷只受静电力作用，从静电场中的点由静止释放。在它沿直线运动到点的过程中，动能随位移变化的关系图像如图所示。该电场的电场线分布应是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】由动能定理可知，图像的斜率表示静电力沿运动方向的分力，图像斜率恒定且动能随位移增大，说明静电力大小不变、方向由指向。正电荷所受静电力方向与电场方向相同，因此该处电场方向由指向且场强大小不变，电场线应为等间距的平行直线。故选A。 2．宝安湾区书城球形报告厅的玻璃幕墙采用新型导电玻璃制作，兼具装饰与防静电功能，在雷雨天气中，玻璃幕墙因上方带负电的云层引起静电感应而带电。玻璃幕墙表面A、B两点位置如图所示（A点更靠近云层）。关于玻璃幕墙下列说法正确的是（　　） A．玻璃幕墙靠近云层端带正电荷 B．A点的电势高于B点的电势 C．云层的电势高于玻璃幕墙的电势 D．负电荷从云层移动到A点，电势能增大 【答案】A 【详解】A．静电感应使导体中电荷重新分布，云层带负电，靠近云层端玻璃幕墙带正电荷，故A正确；B．幕墙是导体，因导体中电荷会根据外部电场重新分布，直至导体中电势处处相等，故A点电势等于B点，故B错误；C．电场线从玻璃幕墙指向云层（负电荷），电势沿电场线降低，故玻璃幕墙的电势高于云层的电势，故C错误；D．电子带负电，由于云层的电势低于A点的电势，根据可知，负电荷从云层移动到A点，电势能减小，故D错误。故选A。 3．如图所示，某静电分析器的两电极之间存在指向圆心O的辐向电场。三个带电粒子有相同的动能从A点垂直端面射入，仅在静电力作用下，甲粒子从B射出，乙粒子做圆周运动从C射出，丙粒子从D射出。已知甲、乙、丙的电荷量大小分别为、、，，。下列说法正确的是（     ） A．甲、乙、丙粒子均带正电 B． C．乙粒子经过的位置电场强度大小均为 D．甲粒子动能变化的绝对值等于丙粒子动能变化的绝对值 【答案】A 【详解】ABC．三个带电粒子都做近似圆周运动,所受电场力(向心力)与场强方向相同，故三个粒子都带正电，因，故易知乙粒子做匀速圆周运动从C射出，根据牛顿第二定律，乙粒子经过的位置电场强度大小均为，甲粒子做向心运动，丙粒子离心运动，则，故BC错误， A正确；D．因为BC间平均场强比CD平均场强大，又，故，则，故甲粒子动能的增加量大于丙粒子动能的变化量的绝对值，故D错误。 4．热膨胀材料在生产生活中有着广泛的应用。某同学用平行板电容器设计制作了单电容热膨胀检测仪，原理如图所示。电容器上极板固定，下极板可随材料竖直方向的尺度变化而上下移动，平行板电容器的电容，S是电容器极板的正对面积，d是极板间的距离，其余均为常量。闭合开关S，若材料在竖直方向热胀冷缩，下列说法正确的是（ ） A．材料温度升高，极板所带电荷量减小 B．滑动变阻器滑片向上滑动少许可以降低电容器两极板间电压 C．检测结束，断开开关，灵敏电流计上有从a到b的短暂电流 D．检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b，说明材料温度升高 【答案】D 【解析】A．材料温度升高，材料膨胀，电容器两板间距减小，根据，可知电容增大； 由于电容器两板电势差不变，根据，可知极板所带电荷量增大，故A错误；B．滑动变阻器滑片向上滑动，接入电路阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大，则电容器两极板间电压升高，故B错误；C．闭合开关时电容器上极板与电源正极相连，上极板带正电；检测结束，断开开关，电容器放电，则灵敏电流计上有从b到a的短暂电流，故C错误；D．检测到灵敏电流计的电流方向为从a到b，则电容器在充电，极板所带电荷量增大，根据可知电容器电容增大；根据，可知电容器两板间距减小，说明材料膨胀温度升高，故D正确。故选D。 5．电场线能直观、方便地反映电场的分布情况。如图甲是等量异号点电荷形成电场的电场线，图乙是场中的一些点；O是电荷连线的中点，E、F是连线中垂线上相对O对称的两点，B、C和A、D也相对O对称。则（　　） A．A、D两点场强不同 B．E、F两点场强相同 C．B、O、C三点，O点电势最低 D．E、O、F三点，O点场强最小 【答案】B 【解析】A．根据图甲结合对称性可知，A、D两点场强大小相等，方向相同，故A错误；B．根据图甲结合对称性可知，E、F两点场强相同，故B正确；C．沿电场线的方向电势逐渐降低，因此B、O、C三点，C点电势最低，故C错误；D．根据图甲中电场线的疏密程度可知，E、O、F三点，O点场强最大，故D错误。故选B。 6．（2026·广东·高考）图（a）为某梳齿状可变电容器截面图，上端为固定极板，下端为可上下运动的动极板。将该电容器接入图（b）所示电路，探究其电荷量、极板电压和电容的变化。过程为：①当动极板运动到最高处，开关接端，电源向电容器充电；②充电结束后接 端空置，动极板向下运动；③当动极板运动到最低处，接端，电容器通过放电。关于该过程，下列图像可能正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】AB．由题意可知①过程为电容器充电过程，电容器两端电势差逐渐增大，根据可知电容器电荷量逐渐增大；②过程接端，则电容器Q不变，动极板向下运动，S减小，根据可知U增大，C减小；③过程为放电过程，动极板在最低处电容为更小的恒定值，故对应Q-U图线为过原点、斜率更小的直线，A正确，B错误；CD．通过前面的分析可知①过程的电容C大于③过程的电容C，②过程中Q不变，因为，所以U与C成反比，图像为双曲线的一支，故CD均错误。故选A。 7．如图所示为密立根油滴实验示意图，两块水平放置的平行金属板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场。用一个喷雾器把许多油滴从上板中间的小孔喷入电场。油滴从喷口出来时由于摩擦而带负电，油滴的大小、质量各不相同。油滴进入电场时的初速度、油滴间的相互作用及空气对油滴的浮力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．悬浮的油滴所带的电荷量一定相等 B．若某油滴向下加速运动，则重力和静电力的合力做负功 C．若某油滴向下加速运动，仅增加平行金属板间距离，可使该油滴处于平衡状态 D．若某油滴悬浮不动，断开电源与平行金属板的连接，仅减小平行金属板间距离则该油滴仍不动 【答案】D 【详解】A．油滴进入电场后受重力与电场力的作用，若油滴悬浮不动，说明重力与电场力平衡，即 ，则，由于油滴的质量各不相同，则油滴所带的电荷量也不同，故A错误； B．若某油滴向下加速运动，根据动能定理可知，重力与静电力的合力做正功，故B错误； C．若某油滴向下加速运动，说明重力大于电场力。当增加平行金属板间的距离时，根据可知，由于不变，故两金属板间的电场强度将减小，则电场力也会减小，所以不可能使该油滴处于平衡状态，故C错误； D．若油滴悬浮不动，说明重力与电场力平衡。当断开电源与平行金属板的连接时，金属板所带的电量将保持不变，若仅减小平行金属板间的距离，由于 所以两金属板间的电场强度不变，因此该油滴仍悬浮不动，故D正确。故选D。 二、多项选择题（本题共3小题，每题6分，共18分。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分） 8．用试探电荷的受力和运动情况可以探测电场中场强和电势的分布。如图甲所示，两个被固定的点电荷、，连线的延长线上有a、b、c三点，带负电。带负电试探电荷q仅在电场力作用下，时刻从a点沿着ac方向运动，其图像如图乙所示，图中、、对应试探电荷经过a、b、c三点时的速度，下列判断正确的是（　　） A．电荷量可能大于 B．可能带负电 C．b点场强一定为零 D．a点电势一定高于c点电势 【答案】CD 【详解】ABC．图像的斜率表示加速度，可知b点加速度为零，根据可知，该点场强为零，两电荷在该点产生场强等大反向，则带正电，根据，该点离Q2近，则电荷量一定小于，故AB错误C正确；D．从a点速度大于c点速度，根据能量守恒，a点电势能小于c点电势能，粒子带负电，电势能大的地方电势低，则a点电势一定高于c点电势，故D正确。故选CD。 9中国空间站天和核心舱配备了四台国产化的LHT-100霍尔推进器，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端的电极A、B间存在一加速电场E，工作时，工作物质氙气进入放电通道后立即被电离为一价氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。单台推进器质量，每秒喷出的一价氙离子数个，速度，单个氙离子的质量为，电子电荷量，不计一切阻力，计算时取氙离子的初速度为零，忽略离子之间的相互作用，则（　　） A．A、B两电极间的加速电压为1600V B．单台霍尔推进器产生的平均推力大小为0.128N C．天和核心舱的加速度为 D．单台霍尔推进器向外喷射氙离子形成的电流约为3.2A 【答案】BD 【详解】A．氙离子经电场加速，根据动能定理有，代入数据解得，故A错误；B．根据动量定理可得，代入数据解得，故B正确；C．由于核心舱的质量未知，所以不能确定核心舱的加速度，故C错误；D．单台霍尔推进器向外喷射氙离子形成的电流为，故D正确。故选BD。 10．如图所示为某喷墨打印机的工作原理图，墨盒喷出质量为的墨滴，墨滴经过带电室后带上电荷量为的电荷，后以速度垂直进入偏转电场，最终打在与偏转极板垂直的纸面上。已知偏转极板长，偏转极板间距，偏转极板间电压，偏转极板右端到纸面的距离，不计墨滴重力，下列说法正确的是（　　 ） A．墨滴离开电场时其偏转位移大小为 B．墨滴离开电场时其偏转位移大小为 C．墨滴打在纸上时其偏转位移大小为 D．墨滴打在纸上时其偏转位移大小为 【答案】AC 【详解】AB．墨滴进入偏转电场时做类平抛运动，则，，，解得 代入数据可知，A正确，B错误； CD．粒子出离偏转电场后做匀速直线运动，根据平抛运动的规律，粒子射出偏转电场时速度的偏向角，由比例关系，解得r=2.0mm，C正确，D错误。故选AC。 第Ⅱ卷（非选择题，共54分） 三、实验题（本大题共2小题，共15分）. 11.（6分）如图所示为美国物理学家密立根测量油滴所带电荷量装置的截面图，两块水平放置的平行金属板间距离为。油滴从喷雾器的喷嘴喷出时，由于与喷嘴摩擦而带负电。油滴散布在油滴室中，在重力作用下，少数油滴通过上面金属板的小孔进入平行金属板间。当平行金属板间不加电压时，由于受到气体阻力的作用，油滴最终以速度竖直向下匀速运动；当上板带正电，下板带负电，两板间的电压为时，带电油滴恰好能以速度竖直向上匀速运动。已知油滴在极板间运动时所受气体阻力的大小与其速率成正比，油滴密度为，已测量出油滴的直径为（油滴可看做球体，球体体积公式），重力加速度为。 (1)设油滴受到气体的阻力f=kv，其中k为阻力系数，则k的大小为 ； (2)油滴所带电荷量大小为 。 11【答案】(1) (2) 【解析】（1）油滴速度为时所受阻力，油滴向下匀速运动时，重力与阻力平衡，有， 则 （2）设油滴所带电荷量为，油滴受到的电场力 油滴向下匀速运动时，阻力向上，油滴受力平衡 油滴向上匀速运动时，阻力向下，电场力向上，油滴受力平衡 联立解得油滴所带电荷量 12.（9分）某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机，观察电流随时间、电压随时间、电流随电压变化的i﹣t图线、u﹣t、i﹣u图线。 (1)将开关S与2端相连，可能观察到的放电图线是图中的________。 A． B． C． (2)该小组同学利用图1电路进一步研究电容器充电快慢（电容器获得相同电量所需时间的短长）对电容器充电的影响因素，实验中获得的如下数据能够说明（　　） 电源电压U0/V 电压传感器稳定时的示数U/V 电容C/μF 电阻R/Ω 充电时间/s 6 6 4700 91 2.20 6 6 4700 182 4.58 6 6 1000 91 0.89 4.5 4.5 4700 91 2.20 A．仅增加电容器的电容，充电变快 B．仅增加电阻的阻值，充电变慢 C．仅增加电源电动势，充电变快 (3)该小组同学利用图研究电容器充电过程电流随电压变化规律。请在图坐标系中大致画出充电过程中电流随电压变化的i-u关系图线________。 12【答案】(1)BC (2)B (3)见解析（每空3分） 【解析】（1）电容器充电过程中，电容器两端电压越来越大，电源与电容器间电势差越来越小，电路中电流逐渐减小，电容器充电会越来越慢，电压增加也就越来越慢，最终电容器电压等于电源电动势，电压最大，电流为零。电容器放电时，开始两极板电势差最大，电路中电流最大，随着电容器电压降低，电路中电流减小，放电速度也越来越慢，最终电流为零。故图像和图像应为 故选BC。 （2）A．根据第三行和第一行数据可知，仅增加电容器的电容，充电时间变长，充电变慢，故A错误；B．根据第一行和第二行数据可知，仅增加电阻的阻值，充电时间变长，充电变慢，故B正确；C．根据第四行和第一行数据可知，仅增加电源电动势，充电时间不变，故C错误。故选B。 （3）电容器充电过程中，电容器两端电压越来越大，电源与电容器间电势差越来越小，电路中电流逐渐减小，电容器充电会越来越慢，电压增加也就越来越慢，最终电容器电压等于电源电动势，电压最大，电流为零，由闭合电路的欧姆定律可知 则图像如图所示 四、解答题（本大题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13．（10分）如图所示，一质量为，带电量大小为的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线与竖直方向成角。小球在运动过程电量保持不变，重力加速度。， (1)求电场强度E； (2)求细线拉力T； (3)若突然将细线剪断，求经过2s时小球的速度v大小。 【答案】(1)，方向水平向右 (2)，方向沿细线向上 (3) 【解析】（1）根据受力分析，电场力 （1分） 解得电场强度 （1分） 方向水平向右。 （2）根据三力平衡有，细线拉力（1分） 解得（1分） 方向沿细线向上。（1分） （3）剪断细线后，小球只受重力和电场力，所以两力的合力沿着绳的方向，小球做初速度为零的匀加速直线运动，此时小球受到的合力大小等于细线的拉力，为（1分） 由牛顿第二定律有（1分） 可得（1分） 由运动学公式（1分） 解得经过2s时小球的速度（1分） 方向与竖直方向夹角为斜向下 14．（13分)（2025·河南·高考）流式细胞仪可对不同类型的细胞进行分类收集，其原理如图所示。仅含有一个A细胞或B细胞的小液滴从喷嘴喷出（另有一些液滴不含细胞），液滴质量均为。当液滴穿过激光束、充电环时被分类充电，使含A、B细胞的液滴分别带上正、负电荷，电荷量均为。随后，液滴以的速度竖直进入长度为的电极板间，板间电场均匀、方向水平向右，电场强度大小为。含细胞的液滴最终被分别收集在极板下方处的A、B收集管中。不计重力、空气阻力以及带电液滴间的作用。求： (1)含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离； (2)A、B细胞收集管的间距。 【答案】(1) (2)0.11m 【解析】（1）由题意可知含A细胞的液滴在电场中做类平抛运动，垂直于电场方向则（2分） 沿电场方向（2分） 由牛顿第二定律（1分） 解得含A细胞的液滴离开电场时偏转的距离为（1分） （2）含A细胞的液滴离开电场后做匀速直线运动，则（2分） 则（2分） 联立解得（1分） 有对称性可知则A、B细胞收集管的间距（2分） 15.(16分）飞行时间质谱仪可以通过测量离子飞行的时间，测量离子质量、比荷（电荷量与质量之比）。 (1)如图甲所示，激光脉冲照射到样品板O处，会产生不同种类的带正电离子。离子在O处的初速度不计，经过电压为U的静电场加速后，射入长为L的漂移管，在管中沿轴线做匀速直线运动。某一电荷量为q的离子在漂移管中的运动时间为T1，不考虑离子的重力和离子间的相互作用力，求该离子的质量m； (2)为了增大离子在漂移管中的飞行路程，在右端增加电场强度为E、方向如图乙所示的匀强电场反射区域BC，让离子穿过漂移管后，受电场的作用返回漂移管，再回到A端。求反射区域BC的最小间距x； (3)改进后，若测得离子从进入A端至首次返回A端的飞行时间为T2，能否测出离子的比荷？若能，请计算出离子的比荷；若不能，请说明理由。 【答案】(1) (2) (3)能， 【解析】（1）设离子经过加速电场加速后的速度大小为v，根据动能定理可得（2分） 离子在漂移管中做匀速直线运动，则（2分） 联立解得（1分） （2）根据动能定理，有（2分） 所以（1分） （3）能（1分）,离子在漂移管中的速度为（2分） 在反射区运动平均速度为，有（2分） 离子从进入A端至首次返回A端的时间为（2分） 联立解得（2分） 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 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