专辑09 带电粒子在电场运动-2021年高考上海市高三下学期5月二模物理试题汇编（解析版）

2021 年高考上海市高三下学期 5 月二模物理试题汇编 专题 09 带电粒子在电场运动 1、（2021·上海市宝山区高三下学期 5 月二模）如图所示，在匀强电场中 A、B、C、D、E、F 六点构成一 正六边形，电场方向平行于纸面。一电子在外力作用下从 C 点移动到 E 点，克服电场力做功 W，从 E 点移 动到 A 点，其电势能减少 W。则匀强电场的场强方向为由（ ） A. F 指向 C B. B 指向 E C. A 指向 C D. C 指向 E 【答案】B 【解析】 电子从从 C 点移动到 E 点，克服电场力做功 W，电势能增加 W，从 E 点移动到 A 点，其电势能减少 W，即 电子从 A 点移动 E 点，其电势能增加 W，因此 A、C 为等势点，所以电场线方向垂直于 AC，电子从 C 到 E 电场力做负功，可知电场力方向为 E 指向 B，则电场的方向由 B 指向 E。 故选 B。 2、（2021·上海市浦东新区高三下学期 5 月二模）A、B、C 是匀强电场中的三个点，各点电势φA=2V，φB=2V， φC=－4V，已知场强方向平行于△ABC 所在平面，下列电场强度 E 的方向正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 由φA=2V，φB=2V，φC=－4V 可知 AC BCU U 根据沿电场线方向电势降低，可知电场指向 C。 综上作图如下 故选 C。 3、（2021·上海市浦东新区高三下学期 5 月二模） 1909 年物理学家密立根在多次实验之后发现每滴油滴的 电荷量皆为同一数值的倍数，即油滴所带电荷量都是某个最小固定值 1.6×10-19C 的整数倍，这个最小的电量 被称为______；一个正二价的铜离子 Cu2+所带的电量为_____C。 【答案】 (1). 元电荷 (2). 3.2×10-19 C 【解析】 [1]物理学家密立根在实验中发现各个油滴所带电荷量都是某一最小电量的整数倍，即电荷量的不连续性， 这个最小的电量被称之为元电荷 e； [2]一个正二价的铜离子所带的电荷量为两个元电荷 2e，计算可得所带电荷量为 3.2×10-19C。 4、（2021·上海市浦东新区高三下学期 5 月二模）为使点电荷 q 在匀强电场中沿直线匀速地由 A 运动到 B， 必须对该电荷施加一个恒力 F，如图所示，若 AB=0.4m，α=37°，q=－3×10-7C，F=1.5×10-4N，A 点的电势φA=100V （不计电荷的重力），则电荷 q 由 A 到 B 电势能的变化量为___________J；B 点的电势φB=___________V。 （sin37°=0.6，cos37°=0.8） 【答案】 (1). 4.8×10-5 J (2). -60 V 【解析】 [1] 电荷 q 在匀强电场中沿直线匀速地由 A 运动到 B，受力如图 则有 F qE 则电荷 q 由 A 到 B 电势能的变化量 5co .8 10 Js 4W qE AB      电 [2]电势能的变化 B Aq q   所以 60VB Aq      5、（2021·上海市宝山区高三下学期 5 月二模）如图，电荷量为 q 的正电荷均匀分布在半球面上，球面半 径为 R，CD 为通过半球面顶点与球心 O 的轴线，且 OC=OD=2R。若 C 点的场强大小为 E，则 D 点场强的 方向___________，场强的大小为___________。 【答案】 (1). 由 C 指向 D（或向右） (2). 22 kq ER  【解析】 [1]根据场强的叠加可得，D 点场强的方向由 C 指向 D（或向右）。 [2]设 D 点场强为 xE ，将半球面补充完整，则完整球面在 C 点的场强为 2 2 (2 ) kqE R   方向向左，则补充的半球面在 C 点的场强为 2 2 2 (2 ) 2 kq kqE E ER R      则原半球面在 D 点场强的大小为 22x kqE E ER    6、（2021·上海市金山区高三下学期 5 月二模）如图，一带电量大小为 q、质量为 m的小球，用绝缘丝线悬 挂在竖直墙壁上，处于与水平方向成θ角的斜向下匀强电场中，小球平衡时丝线恰好水平。则小球带______ 电（选填“正”或“负”），此电场的电场强度为______。 【答案】 (1). 负 (2). sin mg q  【解析】 [1][2] 小球受力如图所示，因为电场力方向与电场方向相反，所以小球带负电。 由平衡条件得： qEsinθ=mg 解得： sin mgE q  7、（2021·上海市闵行区高三下学期 5 月二模）如图所示，水平地面上方有与其平行且关于 AA′对称分布的 匀强电场，A 点左侧地面粗糙，右侧光滑。质量为 m，电量为+q 的滑块从 A 点以初速度 v0 向左滑动，滑块 电荷量保持不变，滑块与左侧水平地面间的滑动摩擦力大小为 f，匀强电场场强大小 3 fE q  ，取 AA′为零 势面，求： （1）滑块向左滑动的最大距离 （2）求滑块第一次在 A 右侧滑行时其动能和电势能相等时距 A 的距离 （3）分析滑块的运动情况，判断其最终停在何处，并求滑块运动全过程摩擦力做的功。 【答案】（1） 2 0 8 mv f ；（2） 2 0 24 mv f ；（3）A 点， 2 0 1 2 mv 【解析】 （1）对滑块水平方向受力分析，如图所示 据牛顿第二定律 1f F ma 电 又 F Eq电 可知 1 4 fa m  滑块向左滑行距 A 最大位移为 1s ，根据 2 0 1 12v a s 可得 2 2 0 0 1 12 8 v mvs a f  （2）设滑块第一次从左侧再次回到 A 处的速度为 1v 、加速度为 2a 、滑块在右侧电场中的加速度为 3a ，在 右侧滑行的最大距离为 2s ，滑块从 A 左侧最大位移处向右到达 A 的过程中，据牛顿第二定律 2F f ma 电 ， F Eq电 可得 2 2 fa m  又 2 1 2 12v a s 可知 1 0 2 2v v 滑块经 A 进入右侧匀强电场时有 3Eq ma 知 3 3 fa m  又据 2 1 3 22v a s 可得 2 0 2 12 mvs f  当滑块运动至右侧位移一半处，电势能等于动能，即电势能等于动能的位置为 2 0 24 mv f 。 （3）滑块在 A 点两侧做往复运动，由于摩擦阻力做功，振幅逐渐减小，最终停在 A 点。据能量守恒知滑块 运动全程中摩擦力做功 2 0 1 2W mv 