专辑06 电场-2021年高考5月北京市二模物理试题分项汇编（解析版）

1 2021 年高考 5 月北京市二模物理试题分项汇编 专题 06 静电场 1、（2021·北京市海淀区高三下学期 5 月二模）如图 3 所示，先用金属网把不带电的验电器罩起来，再使 带正电金属球靠近金属网。下列说法中正确的是 图 3 A．验电器的箔片会张开 B．金属网外表面带负电荷，内表面带正电荷 C．金属网罩内部电场强度为零 D．金属网的电势比验电器箔片的电势高 【答案】C 【解析】由于静电屏蔽的作用，验电器的箔片不会张开，选项 A 错误；金属网外表面靠近金属球的带 负电荷，金属网外表面远离金属球的带正电荷，内表面不带电，选项 B 错误； 在静电平衡时，金属网罩内部电场强度为零，选项 C 正确；金属网与验电器箔片组成一个等势体，它 们的电势一样高，选项 D 错误。 2、（2021·北京市西城区高三下学期 5 月二模）具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素。让氢的 三种同位素原子核（ 1 1 H 、 2 1 H 和 3 1H ）以相同的速度从带电平行板间的 P 点沿垂直于电场的方向射入电场， 分别落在 A、B、C 三点，如图所示。不计粒子的重力，则 P ABC v + - A．三种粒子在电场中运动的时间相同 B．三种粒子在电场中运动的过程中电势能的变化量相同 2 C．落在 A 点的是 1 1 H D．到达负极板时，落在 C 点的粒子的动能大于落在 A 点的粒子的动能 【答案】B 【解析】因为三种粒子进入电场的速度相同，但是它们前进的距离不相同，而粒子在电场中做的是类 平抛运动，水平方向是匀速直线运动，根据 x=vt 可知，A 粒子运动的时间最长，c 粒子的运动时间最短，选 项 A 错误； 由于电势能的变化量等于电场力做的功，而电场力做的功 W=F 电 y=Eqy，因为三种粒子的 q、y 都相等， 又处在同一电场中，E 也相等，故 W 相等，所以电势能的变化量相同，选项 B 正确； 由图可知，A 的水平距离最长，因为 x=vt，y= 1 2 at2= 1 2 Eq m  t2，整理得 x2= 22yv Eq m，故质量大的水平 距离最长，所以落在 A 点的是 3 1 H ，选项 C 错误； 根据动能定理：W 电=Ek- 1 2 mv2，所以末动能 Ek= W 电+ 1 2 mv2，因为 W 电相等，v 也相等，质量大的 3 1 H 的 末动能大，而 3 1 H 又落在 A 点，故落在 A 点的粒子的动能大，选项 D 错误。 3、（2021·北京市西城区高三下学期 5 月二模）如图 1，A、B 是某电场中一条电场线上的两点，一个负电 荷从 A 点由静止释放，仅在静电力的作用下从 A 点运动到 B 点，其运动的 v-t 图像如图 2 所示。则 A、B 附 近的电场线分布情况可能是 A B C A B A A B D A B B 3 【答案】B 【解析】由图 2 可知，负电荷的速度的增大，故电场力对电荷做正功，所以负电荷受到的电场力的方 向由 A 指向 B，又因为这是负电荷，所以电场线的方向是由 B 指向 A 的，选项 CD 错误； 再由图 2 看加速度，图 2 中图线的斜率在减小，故加速度减小，那么电场力也在减小，故电场强度在 减小，即 B 处的电场强度较小，B 处的电场线比较稀疏，选项 A 错误，B 正确。 4、（2021·北京市东城区高三下学期 5 月二模）如图所示，一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合 物以相同的初速度沿垂直匀强电场的方向进入同一偏转电场，且经过偏转后都从右侧离开了电场，则三种 粒子相同的是 A．离开偏转电场时的动能 B．在偏转电场中的时间 C．在偏转电场中偏转的角度 D．在偏转电场中的侧移量 【答案】B 【解析】因为粒子在电场中做类平抛运动，故 y= 1 2 at2= 1 2 × Eq m × 2( )L v = 2 22 EqL mv ，根据动能定理，Ek2-Ek1=W 电=Eqy，所以 Ek2= 1 2 mv2+ 2 2 2 22 E q L mv ，由于 E、L、v 都相同，但 q、m 不同，故离开偏转电场时的动能不相同， 选项 A 错误； 粒子做类平抛运动，故在偏转电场中的时间 t= L v ，二者都相同，故这个时间相同，选项 B 正确； 在偏转电场中偏转的角度为θ，则 tanθ= 2 yv at EqL v v mv   ，故角度不相同，选项 C 错误； 在偏转电场中的侧移量 y= 1 2 at2= 1 2 × Eq m × 2( )L v = 2 22 EqL mv ，也不相同，选项 D 错误。 4 5、（2021·北京市房山区高三下学期 5 月二模）研究平行板电容器电容与哪些因素有关的实验装置如图 11 所示。实验前，用带正电的玻璃棒与电容器 a 板接触，使电容器 a 板带正电，下列说法正确的是 ab A．实验中，只将电容器 b 板向上平移，静电计指针的张角变小 B．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 C．实验时无意间手指触碰了一下 b 板，不会影响实验结果 D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 【答案】C 【解析】带正电的玻璃棒与电容器 a 板接触，使电容器 a 板带正电，这样 b 板自然就感应出负电荷了； 实验中，只将电容器 b 板向上平移，则极板正对的面积 S 减小，根据电容的决定式 C= 4 S kd   可知，电容 C 变小，再由电容的定义式 C= Q U 可知，Q 不变，所以 U 会增大，即静电计指针的张角变大，选项 A 错误； 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，则介电常数ε变大，枚电容 C 变大，所以 U 变小，静电计指针的 张角变小，选项 B 错误； 实验时无意间手指触碰了一下 b 板，因为 b 板与大地相连，而人体相当于接地，所以不会影响实验结 果，选项 C 正确； 实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，但是影响电容的因素没有改变，故电容的大是 不变的，选项 D 错误。 6、（2021·北京市房山区高三下学期 5 月二模）如图 8 所示，一带正电的粒子以一定的初速度进入某点电 荷 Q 产生的电场中，沿图中弯曲的虚线轨迹先后经过电场中的 a、b 两点。其中 a 点的电场强度大小为 Ea， 方向与 ab 连线成 30°角，b 点的电场强度大小为 Eb，方向与 ab 连线成 60°角。粒子只受电场力的作用，下 述说法中正确的是 ab 60° 30° Eb Ea 图 8 图 11 5 A．点电荷 Q 带正电 B．a 点的电势高于 b 点电势 C．从 a 到 b，系统的电势能增加 D．粒子在 a 点的加速度大于在 b 点的加速度 【答案】B 【解析】由题意可知，如果我们把这两个点的电场强度的方向延长一下，会发现相交于一点，这个交 点就是点电荷 Q 的位置，可见 Q 点的电场方向是指向 Q 点的，故 Q 点是负电荷，选项 A 错误； 因为 b 点到 Q 的距离比 a 小，而沿电场线的方向电势是降低的，所以 a 点的电势高于 b 点电势，选项 B 正确； 带正电的粒子由 a 到 b，受力方向指向轨迹的弯曲方向，故电场力做正功，故系统的电势能减小，选项 C 错误； 因为 b 点离 Q 近，故该点的电场强度大，电场力也大，加速度也较大，选项 D 错误。 7、（2021·北京市顺义区高三下学期 5 月二模）如图所示，单刀双掷开关 S 原来与 2 相接，从 t=0 开始， 开关改接 1，得到流过电路中 P 点的电流随时间变化的图像如图甲所示，电容器两极板的电势差随时间变化 的图像如图乙所示。 1t t 时，把开关改接 2，下列图像中可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 6 【解析】 AB．开关 S 接 1 时，电容器充电，充电完毕后电流为零；再将开关 S 拨向 2 位置，开始反向放电，且放电 越来越缓慢，放电完毕后电流为零，选项 A 正确，B 错误。 CD．开关 S 接 1 时，电容器与电源直接相连，充电结束后，两端电压为电源电动势，恒定不变，放电过程 中，两极板间的电压逐渐减小，但极板的电性不变，故图像都应在 t 轴上方，选项 CD 错误。 故选 A。 8、（2021·北京市首都师大附中高三下学期 4 月月考）图中虚线 a、b、c、d 代表匀强电场内间距相等的一 组等势面，已知平面 a 上的电势为 4V，一电子经过 a 时的动能为 8eV，从 a 到 c 的过程中克服电场力所做 的功为 4eV，下列说法中正确的是（ ） A. 平面 c 上的电势为零 B. 该电子一定能够到达平面 d C. 该电子经过平面 a 时，其电势能为 8eV D. 该电子经过平面 a 时的速率是经过 c 时的 2 倍 【答案】A 【解析】 根据只有电场力做功，动能与电势能之和不变，当电场力做负功时，动能转化为电势能，在电势为零处， 电势能为零，从而即可一一求解． A、虚线 a、b、c、d 代表匀强电场内间距相等的一组等势面，电子经过 a 时的动能为 8eV，从 a 到 c 的过 程中克服电场力所做的功为 4eV，则电势能增加 4eV，因此 ac 等势面之间的电势差为 4V，由于电子的电势 能增加，所以等势面从 a 到 c 电势是降低的，因为 a 上的电势为 4V，故 c 上的电势为零，A 正确； 7 B、由 A 可知，相邻等差等势面电势差为 2V．若电子经过 a 时速度方向与平面 a 垂直，则电子从 a 到 d 克 服电场力做功需要 6eV