2023年高考物理预测题之电场中的能量

试卷更新日期：2023-02-21 类型：二轮复习

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一、单选题

1. 如图，匀强电场中的点A、B、C、D、E、F、G、H为立方体的8个顶点，已知G、F、D点的电势分别为7V、3V、4V，则A点的电势为（）

A、0V B、1V C、2V D、3V

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2. 静电场分选是在高压电场中利用入选物料的电性差异进行分选的方法。如图，从漏斗漏出的混合物料经起电区（未画出）起电（带正电或负电）后沿电场中线由静止进入高压电场，物料全部落入地面上M、N槽中且打不到极板。已知物料颗粒（可视为质点）的质量均为m、电荷量大小均为q，漏斗底部距槽的高度为h，高压电场区域可视为匀强电场，电场强度大小为E，不计空气阻力和物料间的相互作用力，忽略槽的高度，重力加速度大小为g，则起电后的物料经过高压电场区域时（）

A、一定做曲线运动 B、电势能可能增大 C、极板间距一定大于 $\frac{2 q E h}{m g}$ D、机械能增大 $\frac{(m^{2} g^{2} + q^{2} E^{2}) h}{m g}$

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3. 在固定正点电荷 $O$ 形成的电场中，a、b、c是以点电荷 $O$ 为圆心的同心圆， $a$ 与 $b$ 、 $b$ 与 $c$ 的半径差相等，一带负电粒子经过该区域时，轨迹与a、b、c的交点如图所示，若粒子运动过程中只受电场力的作用，则下列说法正确的是（　　）

A、A点的电势高于B点的电势 B、A、B两点间的电势差大于B、C两点间的电势差 C、粒子通过D点与通过B点时的速度大小相等 D、粒子在C点的电势能大于在D点的电势能

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4. 如图所示，心脏除颤器用于刺激心脏恢复正常的跳动，它通过皮肤上的电极板使电容器放电。已知某款心脏除颤器，其电池能量等级为 $360 J$ ，即 $360 J$ 放电45次，充电至 $360 J$ 约 $7 s$ ，抢救病人时一部分能量在 $2 ms$ 脉冲时间通过电极板放电进入身体，也可在短时间内给电容为 $50μF$ 的电容器充电至 $2000 V$ ，下列说法正确的是（　　）

A、给病人放电时脉冲电流的平均功率约为 $4.0 kW$ B、给病人放电电流与心脏除颤器的充电电流之比为 $\frac{900}{7}$ C、电容器充电至 $2000 V$ 时，存储的能量为 $200 J$ D、给电容器充电一次的能量相当于抢救病人时放电25次的能量

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5. 如图所示，两个互相垂直的平面a和b，其相交线上的M点和N点带有等量点电荷，O是MN的中点，A是平面a上的一点，B是平面b上的一点，AO和BO均垂直于MN，且 $A O = B O$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、若M、N带等量同种电荷，则A，B两点的电势相同，场强不相同 B、若M、N带等量同种电荷，则A，B两点的电势不相同，场强相同 C、若M、N带等量异种电荷，则A，B两点的电势不相同，场强相同 D、若M、N带等量异种电荷，则A，B两点的电势相同，场强不相同

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二、多选题

6. 如图所示，直线MN是竖直方向上的一条电场线。A、B、C是三个相同的金属小球，A球不带电，B球带2q $(q > 0)$ 的正电荷，C球带3q的负电荷，A球先后与B球、C球接触后，从M点静止释放，运动到N点这个过程中，其 $v - t$ 图像如图所示，则下列说法正确的是（）

A、A球在运动过程中，机械能可能增加 B、A球在N点加速度大，A球在N点电场力大 C、A球做加速运动，A球在M点的电势能大 D、若电场线方向向下，则N点的电场强度小于M点的电场强度

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7. 一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能E_P 随位移x 的变化如图所示，其中 O－x₂段是抛物线，x₁处是顶点，x₂－x₃段是直线，且与抛物线相切。粒子由O－x₃运动过程中，下列判断正确的是（）

A、O－x₁段粒子动能增大 B、x₁－x₂段粒子加速度增大 C、x₂－x₃段电场强度减小 D、x₃处的电势最高

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8. 如图甲所示，竖直极板A，B之间距离为d₁ ，电压为U₁ ，水平极板C、D之间距离为d₂ ， GH为足够长的荧光屏，到极板C、D右侧的距离为L．极板C、D之间的电压如图乙所示．在A板中央有一电子源，能不断产生速率几乎为零的电子．电子经极板A，B间电场加速后从极板B中央的小孔射出，之后沿极板C、D的中心线射入极板C、D内．已知t＝0时刻射入C、D间的电子经时间T恰好能从极板C的边缘飞出．不计阻力、电子的重力以及电子间的相互作用，下列说法正确的是(　　)

A、电子在荧光屏上形成的亮线长度为 $\frac{d_{2}}{3}$ B、保持其他条件不变，只增大d₁ ，荧光屏上形成的亮线长度变长 C、保持其他条件不变，只增大d₂ ，荧光屏上形成的亮线长度变短 D、保持其他条件不变，只增大L，荧光屏上形成的亮线长度变长

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9. 如图所示为匀强电场中的一组等间距的竖直直线，一个带电粒子从A点以一定的初速度斜向上射入电场，结果粒子沿初速度方向斜向右上方做直线运动，则下列说法正确的是（　　）

A、若竖直直线是电场线，电场的方向一定竖直向上 B、若竖直直线是电场线，粒子斜向上运动过程动能保持不变 C、若竖直直线是等势线，粒子一定做匀速直线运动 D、若竖直直线是等势线，粒子斜向上运动过程电势能增大

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10. 某中学生助手在研究心脏电性质时，当兴奋在心肌传播，在人体的体表可以测出与之对应的电势变化，可等效为两等量电荷产生的电场。如图是人体表面的瞬时电势分布图，图中实线为等差等势面，标在等势面上的数值分别表示该等势面的电势， $a 、 b 、 c 、 d$ 为等势面上的点， $a 、 b$ 为两电荷连线上对称的两点， $c 、 d$ 为两电荷连线中垂线上对称的两点。则（　　）

A、 $d 、 a$ 两点的电势差 $U_{d a} = - 1.5 mV$ B、负电荷从 $b$ 点移到 $d$ 点，电势能增加 C、 $a 、 b$ 两点的电场强度等大反向 D、 $c 、 d$ 两点的电场强度相同，从 $c$ 到 $d$ 的直线上电场强度先变大后变小

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11. 如图中所示，空间有一匀强电场与水平圆形区域O的夹角为60°，圆形区域的半径为R，AB是圆形区域的直径，带电量为e的正检验电荷在外力作用下从A点出发沿圆弧顺时针运动，检验电荷的电势能随转动角度 $θ$ 的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A、B点的电势高于A点的电势 B、匀强电场场强大小为 $\frac{E_{p0}}{e R}$ C、电场强度的方向斜向右上 D、若使一电子从A点沿圆弧顺时针运动，其电势能随转动角度 $θ$ 的变化规律与图乙相同

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12. 如图所示，真空中x轴上x＝0处固定一个点电荷 $Q_{1}$ ，带电量 $q_{1} = 4.0 \times 10^{- 6} C$ ，在x＝6cm处固定另一个点电荷 $Q_{2}$ ，带电量 $q_{2} = - 1.0 \times 10^{- 6} C$ 。现在x轴上x＝20cm处静止释放一带电微粒（重力不计），则在此后的运动过程中，下列说法正确的是（　　）

A、若释放一电子，则电子经过x＝18cm位置时速度可能在增加 B、若释放一电子，则电子经过x＝18cm位置时速度可能在减小 C、若释放一正电子，则正电子的速度先增加后减小 D、若释放一正电子，则正电子的电势能一直减小

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三、填空题

13. 如图，倾角为 θ 的斜面粗糙且绝缘，在虚平面下方区域有一垂直斜面向上的匀强电场。一质量为 m、电荷量为 q 的带负电的小物块（可视为质点），从斜面上 A 点以速度 v₀ 沿斜面匀速下滑，进入电场区域滑行距离 L 后停止，则匀强电场场强 E = 。在电场中滑行 L 的过程中，带电小物块电势能的变化量 ∆E_p = 。

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四、综合题

14. 如图所示，在真空室中存在平行该平面的匀强电场E，由P点向平面内各个方向发射质量为m，电荷量q的带正电小球， $q E > m g$ ，小球速率均为 $v_{0}$ ， $a b$ 为P点附近的一条水平直线（P到直线 $a b$ 的距离 $P C = L$ ），Q为直线 $a b$ 上一点，它与P点相距 $P Q = \frac{5}{4} L$ ，向不同方向发射的带电小球都能到达 $a b$ 直线，且到达 $a b$ 直线时动能都相等，已知水平向左射出的带电小球拾好到达Q点，重力加速度为g，求：

(1)、匀强电场的场强大小和方向；

(2)、 $P Q$ 两点间的电势差 $U_{P Q}$ 。

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