2023山东版物理高考第二轮复习-专题八 电场

2023山东版物理高考第二轮复习

专题八电场

一、选择题

1.物理探索I（2022河南南阳质量评估）如图甲所示,有一竖直放置的绝缘圆环，圆环上均匀分布着正电

荷,一绝缘光滑细杆过圆心沿垂直圆环平面方向穿过圆环,细杆上套有一个质量为m=10g的带正电的小

球，小球所带电荷量q=5.0X10，C。小球从C点由静止释放,其沿细杆由C经B向A运动的v-t图像如

图乙所示。小球运动到B点时,速度图像的切线斜率最大（图中标出了该切线）。下列说法正确的是（）

甲

乙

A.在圆环形成的电场中,0点右侧杆上B点场强最大,场强大小为E=12V/m

B.在圆环形成的电场中,由C到A电势逐渐升高

C.小球在由C到A的过程中电势能先减小后增大

D.在圆环形成的电场中,C、B两点间的电势差Uc„=O.9V

答案0由v-t图像可知,小球在B点的加速度最大,故所受的电场力最大,B点的电场强度最大，小球

在B点的加速度a福掌m/s'O.06m/s2,又因为qE=ma,解得E=l.2V/m,A错误。从C到A小球的动能

一直增大,则电场力一直做正功,故电势能一直减小,又因为小球带正电,故从C到A电势逐渐降低,B、C

22

错误;小球由c到B过程电场力做功为WcAvl-0,C、B间的电势差为Uc而也追=等绊喘V=o.9V,D

2q2q2x5x10一

正确。

2.物理科技（2022辽宁沈阳一模）（多选）中医药文化是我国优秀传统文化的重要组成部分,中药的保存

常常需要做干燥处理。如图所示是利用高压电场干燥中药的基本原理,在大导体板MN上铺一薄层中药

材,针状电极0和平板电极MN接高压直流电源,其间产生非匀强电场E;水分子是极性分子,可以看成棒

状带电体，一端带正电荷,另一端带等量负电荷;水分子在电场力的作用下会加速从中药材中分离出去，

在鼓风机的作用下飞离电场区域从而达到快速干燥的目的。已知虚线ABCD是某一水分子从A处由静止

开始的运动轨迹,则下列说法正确的是（）

A.水分子运动轨迹上B、C和D点的电势大小关系为6D>6C>巾R

B.水分子在B处时,上端带负电荷,下端带正电荷

C.水分子在B处时,带负电荷一端受到的电场力小于带正电荷一端受到的电场力

D.如果把高压直流电源的正负极反接,水分子从A处开始将向下运动

答案AB沿着电场线方向,电势逐渐降低，由图可知。D>6C>小B,A正确;正电荷受力的方向沿着电场

线,负电荷受力的方向逆着电场线,因此水分子在B处时，上端带负电荷,下端带正电荷,B正确;在B处时,

上端所在处的场强较大,负电荷受到的电场力较大,下端所在处的场强较小,正电荷受到的电场力较

小,C错误;如果把高压直流电源的正负极反接,水分子仍会向上运动,只不过带正电荷一端在上方,D错

误。

3.物理科技（2022北京顺义二模）“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。

电子偏转器的简化剖面结构如图所示,A、B表示两个同心半圆金属板,两板间存在偏转电场，板A、B的

电势分别为以、叫。电子从偏转器左端的中央M点进入，经过偏转电场后到达右端的探测板N。动能

不同的电子在偏转电场的作用下到达板N的位置不同,初动能为Ew的电子沿电势为小「的等势面C（图中

虚线）做匀速圆周运动到达板N的正中间。动能为加、口的电子在偏转电场作用下分别到达板N的左

边缘和右边缘，动能改变量分别为山瓦左1和AE右。忽略电场的边缘效应及电子之间的相互影响。下

列判断正确的是（）

A.偏转电场是匀强电场B.6,6B

C.Ekl>Ek2D.|AEk左|>|AL右|

答案D由题意可知初动能为球。的电子在偏转器中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，等势面C上

电场强度大小相等，但方向不同，故偏转电场不是匀强电场,电子受力的方向与电场的方向相反,则偏转

电场的电场方向由B板指向A板，所以B板的电势较高,故A、B错误;相较于做匀速圆周运动的电子,动

能为Ey_的电子做近心运动,动能为阻的电子做离心运动,可知%>E“,故C错误;该电场是辐射状电场，

CA

内侧的电场线密集,电场强度大,根据U=Ed定性分析可知UBC>U,即“如〉所以△氏左6AEk

右I,故D正确。

4.物理生活I（2022广东广州一模,9）（多选）如图所示，在干燥的冬天,手接触房间的金属门锁时,会有一

种被电击的感觉,带负电的手在缓慢靠近门锁还未被电击的过程中，门锁（）

A.近手端感应出正电荷

B,电势比手的电势低

C.与手之间的场强逐渐增大

D.与手之间的场强保持不变

答案AC放电前手指靠近金属门锁的过程中，门锁在手的影响下，发生静电感应，近手端感应出正电

荷,故A正确;门锁近手端带正电，手带负电,电场线由门锁近手端指向手,则门锁的电势比手的电势高,

故B错误;随着手的靠近，二者间距逐渐减小，将门锁与手看成一个电容器,当两者距离减小时,根据

C=悬,C=3,联立得E=甯,由于异种电荷相互吸弓I,手接近的过程中,门锁近手端电荷密度越来越

大,故门锁与手指之间场强逐渐增大,故C正确,D错误。

易错警示由E喑口,电会极板间的电场强度与电荷密度箱关电荷密度越大场强越强。

5.物理探索（2022广东碧桂园学校3月模拟,6）如图甲为科技小组的同学们设计的一种静电除尘装置

示意图，其主要结构为一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后板使用绝缘材料，上、下板使用

金属材料。图乙是该装置主要结构的截面图，上、下两板与输出电压可调的高压直流电源（内电阻可忽

略不计）相连。质量为m、电荷量为F的带负电尘埃无初速度地进入A、B两极板间的加速电场。尘埃

被加速后进入矩形通道,当尘埃碰到下极板后其所带电荷被中和，同时尘埃被收集。尘埃的重力、空气

阻力、尘埃间的作用力均忽略不计,下列判断正确的是（）

A.靠近上极板的尘埃更容易被吸附

B.若只将矩形通道的电场方向反向,该除尘装置则无法正常工作

C.仅增大A、B之间的加速电压，可以有效增大被吸附尘埃的比例

D.仅增加板长L,有可能将所有的尘埃吸附到除尘装置中

答案D由题图乙可知，下板带正电，上板带负电，板间电场方向向上，带负电的尘埃在极板间受到向

下的电场力,落到下极板被中和收集,故靠近下极板的尘埃更容易被吸附,A错误;若只将矩形通道的电

场方向反向,带负电的尘埃在极板间受到向上的电场力，落到上极板被中和收集,所以除尘装置仍能正

常工作,B错误;仅增大A、B之间的加速电压,尘埃进入偏转电场的速度变大,尘埃在偏转电场中从右侧

飞出电场所用时间变短,向下偏转的距离变小,使得更多的尘埃不会打到下极板,可以离开电场,故减小

了被吸附尘埃的比例,6错误;仅增加板长L,使得原来从极板右侧飞出电场的尘埃在电场中的运动时间

变长,从而向下偏转的距离也变大,当板长L增加到一定程度,从上极板左侧进入的尘埃都飞不出电场而

打到下极板时，所有的尘埃都会被收集,故仅增加板长L,有可能将所有的尘埃吸附到除尘装置中,D正确。

6.（2022衡阳一模,4）人体的细胞膜模型图如图a所示,由磷脂双分子层组成,双分子层之间存在电压

（医学上称为膜电位），现研究某小块均匀的细胞膜,厚度为d,膜内的电场可看作匀强电场，简化模型如

图b所示,初速度可视为零的一价正钠离子仅在电场力的作用下,从图中的A点运动到B点,下列说法正

确的是（）

细胞外

细胞向

图a

图b

A.A点电势等于B点电势

B.钠离子的电势能增大

C.若膜电位不变,钠离子进入细胞内的速度变大

D.若膜电位增加,钠离子进入细胞内的速度变大

答案D初速度可视为零的T介正钠离子仅在电场力的作用下，从A点运动到B点，则电场线从A指向

B,沿电场线方向电势降低,所以八点电势高于B点电势,A错误;钠离子运动过程中电场力做正功,所以钠

离子的电势能减小,B错误;由动能定理可知qU^mv；若膜电位不变,即电压U不变,钠离子进入细胞内的

速度不变,若膜电位增加即电压U增加,速度增大,C错误,D正确。

7.（2022株洲一模,6）如图,一带电的平行板电容器固定在绝缘底座上,底座置于光滑水平面上,一光滑

绝缘轻杆左端固定在电容器的左极板上，并穿过右极板上的小孔,电容器极板连同底座总质量为2m,底

座锁定在水平面上时,套在杆上质量为m的带电环以某一初速度由小孔进入电容器后,最远能到达距离

右极板为d的位置。底座解除锁定后,将两极板间距离变为原来的2倍,其他条件不变，则带电环进入电

容器后,最远能到达的位置距离右极板（）

一I十

A.|dB.d

C.|dD.|d

答案C设带电环所带电荷量为q,初速度为v。,底座锁定时电容器两极板间电场强度为E,则由功能关

系有qEd^m诏;底座解除锁定后,两极板间距离变为原来的2倍,极板间电场强度大小不变,电容器及底

座在带电环作用下一起向左运动,当与带电环共速时,带电环到达进入电容器最远位置,整个过程满足

动量守恒，则有mvo=3mvi,再由功能关系有qEd'诏《X3m说，联立解得d'=gd,故选Co

8.（2022河北一模,7）（多选）空间存在如图所示的静电场,a、b、c、d为电场中的四个点，则（）

A.a点的场强比b点的大

B.d点的电势比c点的低

C.质子在d点的电势能比在c点的小

D.将电子从a点移动到b点,电场力做正功

答案AD根据电场线的疏密程度表示电场强度的大小，可知a点的场强比b点的场强大，故A正确;根

据沿着电场线方向电势不断降低，可知d点的电势比c点的电势高,故B错误;根据正电荷在电势越高的

点,电势能越大,可知质子在d点的电势能比在c点的电势能大,故C错误;由图可知,a点的电势低于b

点的电势,而负电荷在电势越低的点电势能越大,故电子在a点的电势能高于在b点的电势能，所以将电

子从a点移动到b点,电势能减小,电场力做正功,故D正确。

9.（2020滨海七校期末）（多选）如图甲所示,两个点电荷Q>固定在x轴上距离为L的两点,其中Qi带

正电位于原点0,a、b是它们连线延长线上的两点，其中b点与0点相距3L.现有一带正电的粒子q以

一定的初速度沿x轴从a点开始经b点向远处运动（粒子只受电场力作用），设粒子在a、b两点时的速

度分别为V,、V”其速度随坐标x变化的图像如图乙所示,则以下判断正确的是（）

A.Q2一定带负电

B.b点的场强一定为零

C.Qi与。电荷量的大小之比为4:9

D.a点的电势比b点的电势高

答案AB在b点前做减速运动,b点后做加速运动,可见在b点的加速度为0,则b点场强为零，在b点

受到两点电荷的电场力平衡，可知。•带负电,且有k肄k器,Qi：Q2=9：4,故A、B正确,C错误;该电

荷从a点到b点做减速运动,动能减小,且该电荷为正电荷,电场力做负功，所以电势能增大,电势升高，

所以b点电势较高故D错误。

10.（2022南开二模,5）如图所示,虚线表示某点电荷Q所激发电场的等势面，已知a、b两点在同一等势

面上,c、d两点在另一个等势面上。甲、乙两个带电粒子以相同的速率，从同一点a沿不同的方向射入

电场,在电场中甲、乙分别沿曲线acb、adb运动到点b。则（）

A.甲、乙两粒子所带的电荷电性相同

B.甲粒子经过c点时的速率大于乙粒子经过d点的速率

C.两个粒子的电势能都是先减小后增大

D.经过b点时,两粒子的动能一定相等

答案B由轨迹看出，甲受引力，乙受斥力，甲、乙所带的电荷电性不同，故A错误;电场力先对甲做正

功,先对乙做负功，故B正确;甲粒子电势能先减小后增大，乙粒子电势能先增大后减小,故C错误;到b

点时,电场力对两粒子做功都为零，但动能不一定相等,因为质量不一定相等,故D错误。

H.物理生活I（2022河东二模,8）（多选）如图所示,在干燥的冬天,手接触金属门把手时,经常会有一种

被电击的感觉。带负电的手在缓慢靠近门把手还未被电击的过程中,下列说法正确的是（）

A.门把手的右端感应出正电荷

B.门把手左端电势低于右端电势

C.门把手与手指之间场强逐渐增大

D.门把手内部的场强逐渐变大

答案AC放电前手指靠近金属门把手的过程中,门把手在手的影响下，发生静电感应,在其右端感应

出正电荷,左端感应出负电荷,A正确;门把手处于静电平衡状态,内部场强为零，两端电势相等,B、D错

误;门把手与手之间看成一个电容器，可知当两者距离减小时,根据公式C=品,E=*C=$联立可得

E华,由于异种电荷相互吸引，手接近的过程中,离手近的右端电荷密度越来越大,故门把手与手指之

间场强逐渐增大,C正确。

12.物理生活（2022浙江上虞中学模拟,8）在一次科学晚会上,一位老师表演了一个“魔术”：如图所示,

一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片,把它们分别跟静电起电机的两极

相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香,很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。则下列说法错误的是

A.锯条和金属片之间为匀强电场

B.锯条尖端附近的电场强度最大

C.若锯条接电源负极,金属片接正极,当摇动起电机时,烟雾会向金属片移动

D.当把起电机一摇动，顿时塑料瓶清澈透明,当起电机停止摇动一段时间后,又会烟雾缭绕

答案A由于锯条和金属片形状不同,面积不等,且锯条上电荷分布不均匀，则锯条和金属片之间的电

场不是匀强电场,故A错误;由于锯条上尖端部分比较多,聚集的电荷最多,则电场强度最大,故B正确;

起电机产生高电压使锯条和金属片之间的电场将空气中的分子电离,电离出来的电子被烟尘颗粒吸附,

俘获电子的烟尘颗粒带负电,容易被带正电的金属片吸引,故烟雾会向金属片移动,故C正确;当把起电

机一摇动,锯条和金属片之间形成电场,电离空气中的分子,烟尘颗粒吸附电子后被带正电的金属片（或

锯条）吸弓I,从而使塑料瓶清澈透明,当起电机停止摇动一段时间后,锯条和金属片上的电荷被中和,电

场消失，则瓶中又会烟雾缭绕,故D正确。

13.物理生活（2022浙江温州九校选考,9）如图所示为某汽车上的加速度电容传感器的俯视图。金属块

左、右两侧分别连接电介质、轻质弹簧,弹簧与电容器固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框

无摩擦左右移动,电容器与恒压电源连接，并串联计算机的信号采集器。当汽车向右做加速度增大的加

速运动时,电介质相对于外框向左移动,则电容器（）

.电介质~

左T|WWWV右

__________

A.电容变小B.极板间的电压变大

C.极板间的电场强度不变D.极板间的电场强度变小

答案C因为电介质相对于外框向左移动,根据C=用,相对介电常数£，变大，则电容器电容变大,选

项A错误;电容器极板与恒压电源连接，则两板间的电压不变,选项B错误;根据E鸟可知，两板间电压和

距离都不变,则场强不变,选项c正确,D错误。

14.物理科技（2022江苏无锡一中月考,2）“超级电容器”由于电极中加入了表面积非常大的石墨烯，

所以具备超大的容量。相对于普通电容器，“超级电容器”（）

A.极板电荷量较大

B.极板间的电场强度较大

C.单位电压容纳的电荷量较大

D.带相同电荷量时电压较大

答案C由于超级电容器具备超大的容量，即单位电压容纳的电荷量较大，也就是电容C较大,故带相

同电荷量时电压较小,c正确,D错误;电容器的容纳能力较大，并不代表实际使用中极板电荷量较大、场

强较大，也有可能极板电荷量很小,场强很小,A、B错误。

15.物理生活（2022江苏扬州八校联考,6）如图甲所示为可变电容器,图乙为其简化模型,即两个完全相

同的半圆形的平行金属板接在电路中，开始两金属板正对。闭合开关S,将上侧金属板转过60。，同时将

两板之间的距离增大到原来的|；调节前、后将同一重力不计的正粒子由下侧极板无初速释放，释放位置

都在两极板正对面内。假设两极板正对面之间的电场始终为匀强电场，则调整前后（）

A.两极板间的电场强度之比为2:3

B.平行板电容器的电容之比为9:4

C.电容器所带的电荷量之比为3:2

D.粒子在极板间运动的时间之比为3:2

答案B由于电容器的两极板与固定的电源相连接，则调整前后两极板之间的电压不变,由公式可

知,调整前、后两极板间的电场强度之比为3：2,故A错误;由平行板电容器电容决定式。=悬，可知

浅1•*9衿故B正确;由公式Q=CU可知就*故C错误;粒子由静止从下侧极板运动到上侧极

板的过程中,由动能定理有qU=1mv2,可知电子到达上侧极板时的速度v=陛,电容器两端电压不变，则

2X/m

调整前、后粒子到达上侧极板时的速度相同，粒子运动的平均速度相同，则调整前、后粒子在极板间运

动的时间之比为色，q,故D错误。

tzd23

16.物理科技I（2022江苏南京六校联考,10）富兰克林为研究雷电现象,设计了如图所示的装置,避雷针

线路与接地线分开,并在分开处装上帽形的金属钟A与B,两钟之间以丝线悬挂一个金属小球C,A钟下方

用导线连接两个很轻的金属小球形成验电器D,避雷针上空附近的云不带电时,三个金属小球均静止下

垂。若带负电的云接近避雷针顶端时，则（）

遛雷针

军I/

接地线,‘

A.避雷针顶端带负电

B.接地线上有正电荷流入大地

C.验电器D上的两个金属小球最后会下垂并相互接触

D.金属小球C会在A与B之间摆动,不断来回撞击A与B

答案D根据异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥，可知若带负电的云接近避雷针顶端时，避雷针顶

端带正电,故A错误;金属内的正电荷不会移动,故B错误;由上述分析可知,验电器D下端应带负电，小

球C在验电器D下端的吸引下撞击A,然后和A带同种电荷,即带负电,然后相互排斥,和B接触,此时电

子通过B导入大地,然后C不带电,如此反复,验电器下端两小球始终带负电,所以两小球相互排斥，故D

正确,C错误。

审题指导带负电的云“接近”避雷针顶端,由于静电感应，使避雷针顶端带正电、下端带负电;要注意

区分“接近”与“接触”的差别，“接近”发生的是感应起电现象，而“接触”就是接触带电现象，若

接触,则避雷针上只带负电荷。

二、非选择题

17.物理科技I（2022浙江五湖联盟选考模拟,22）有一种电子仪器叫作示波器，可以用来观察电信号随时

间变化的情况。示波器的核心部件是示波管，图甲是它的原理图。在偏转电极YY'上加上图乙所示的扫

描电压，偏转电极XX'之间没有加电压,此时示波管的原理图简化成如图丙所示。电子从灯丝K发出（初

速度可忽略不计），经灯丝与A板间的电压5加速,从A板中心孔沿中心线K0（0为荧光屏的中心）射出，

然后进入两块平行金属板M、N形成的YY'偏转电场中。电子进入金属板M、N间时的速度与电场方向垂

直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点（图中未画出）。已知M、N两板间的最大电压为”,两板间

的距离为d,板长为1„荧光屏到M、N极板右端距离为上电子的质量为叫电荷量为e,不考虑电子受到

的重力及电子间相互作用力的影响。

⑴求电子穿过A板时速度的大小；

（2）每个电子穿过偏转电场的时间极短,可以认为这个过程中两极板间的电压是不变的,偏转电场可看

作匀强电场。在t=0」5s时刻进入偏转电场的电子打在屏上P位置，求0P的长度；

（3）分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决第（2）问时忽略了每个电子穿过电场过程

中两极板间电压的变化,请结合下列数据分析说明其原因。已知1尸4.OXIO'm,电子的比荷76X10"

C/kg,U.=l375V.

图乙

荧光屏

K》

Z3------------------

图丙

答案（1）缺屹）缥产（3）见解析

7modUi

解析（1）由动能定理可知eU尸;0^,解得v=呼。

2ym

⑵电子在偏转电场内做类平抛运动,在平行于极板的方向上做匀速直线运动,1产Vt,在垂直于极板的方

2

向上做初速度为0的匀加速直线运动,y=|at,又eE=ma,0.5U2=Ed

联立解得y器

电子出偏转电场后做匀速直线运动,设OP长为Y,出偏转电场时速度方向与水平方向的夹角为0,贝［|tan

0=史

V

由几何关系得Y=y+Ltan0

联立解得丫=岑产

oaUi

⑶由v=呼，代入数据得V=2.2X10,m/s

Ym

所以电子穿过平行板的时间t^l.82X109s

V

由题图乙可知电场变化的周期T=0.2s

显然t«T,因此电子穿过平行板的过程中可以近似认为两板间的电压是不变的。

18.（2022新疆乌鲁木齐一测）如图所示,用绝缘细线悬挂一带电小球,整个装置处于场强方向水平向右

的匀强电场中，小球静止时细线与竖直方向的夹角0=30°,若电场突然反向,场强大小不变，小球开始

运动。已知小球质量为m,重力加速度的大小为g。求:

（1）小球所受电场力的大小F;

（2）小球速度最大时细线拉力的大小丸

答案⑴争ig⑵空

解析（1）小球平衡时受力分析可得F=mgtan。

解得电场力的大小Fqmg

⑵电场反向后,设重力和电场力的合力为F。,F。与竖直方向夹角为30°,则有F

。COS0

当绝缘细线对小球的拉力与F。•反向时小球速度最大,由动能定理可得2FLsin30。手\九0

由牛顿第二定律可得FLF°=D弓

联立解得E用型

19.物理探索|（2022浙江宁波二模）如图所示,在竖直平面内，某一游戏轨道由直轨道AB、光滑圆弧细管

道BCD和光滑圆弧轨道DE平滑连接组成,两段圆弧半径相等,R=0.5m,B、D等高，图中0角均为37°,AB

与圆弧相切,AM水平。直轨道AB上方有与AB平行的匀强电场,电场强度E=10sN/C,且电场只分布在AB

上方。直轨道AB底端装有弹射系统（弹簧长度很短,长度和质量不计，可以认为滑块从A点射出），具有

初始弹性势能EP=2.5J.某次弹射系统将尺寸略小于管道内径的带正电的滑块弹出,冲上直轨道AB,直

轨道AB上铺有特殊材料,使滑块与轨道AB间的动摩擦因数u大小可调。滑块进入光滑圆轨道后，最后

能在E点与弹性挡板相互作用后以等速率弹回。已知滑块的质量为m=0.1kg,带电荷量为q=+8.0X109

C,B点的高度h=l.8m,整个过程中滑块可视为质点,所带电荷量保持不变,g=10m/s2,sin37。=0.6,cos

37°=0.80

⑴若调节AB上的特殊材料,使其变为光滑,求滑块在最高点C点时对轨道的作用力;

（2）现调节滑块与AB间的动摩擦因数口，求滑块首次到达E点时的速率vi与口之间的关系式;

（3）若滑块与弹性挡板相碰后最终能静止在轨道AB的中点,求动摩擦因数U。

答案见解析

解析（1）由几何关系得1端=3巾

由A点到C点,由动能定理:

Ep+Eq1-mgh-mgR(1-cos0)

在C点,根据牛顿第二定律:F、+mg=mJ

解得R=llN

根据牛顿第三定律知滑块