2024年高考物理静电场模拟真题检测卷（含答案）

2024年高考物理静电场模拟真题检测卷
注意事项：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必将姓名、考生号等个人信息填写在答题卡指定位置。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．（2024高三下·广东模拟） 在与纸面平行的匀强电场中，建立如图甲所示的直角坐标系，a、b、c、d是该坐标系中的4个点，已知、、；现有一电子以某一初速度从点沿Od方向射入，则图乙中abcd区域内，能大致反映电子运动轨迹的是（　　）
A．① B．② C．③ D．④
2．（2024高三下·广东模拟）在 x 轴方向存在一静电场，其φ-x 图像如图所示，一电子以一定的初速度沿 x 轴从 O 点运动到 x4，电子仅受电场力，则该电子（　　）
A．在 x1处电势能最小
B．从 x2到 x3受到的电场力和从 x3到 x4受到的电场力方向相反
C．在 x1处受到的电场力最大
D．在 x3处电势为零，电场强度也为零
3．（2024高三下·深圳模拟） 两块平行金属板安装在绝缘基座上，A板连接感应起电机的正极，B板连接负极，一个由锡纸包裹的乒乓球用绝缘细线悬挂于A、B两板之间，摇动起电机，乒乓球在电场力作用下与A、B两板往返运动碰撞，下列说法正确是（　　）
A．A板的电势低于B板的电势
B．乒乓球往返运动过程中始终带正电
C．A→B的运动过程中电场力对乒乓球做负功
D．A→B的运动过程中乒乓球电势能减小
4．（2024·广东模拟）均匀带电圆环电量为、半径为R，位于坐标原点O处，中轴线位于x轴上。已知若规定无穷远处电势为零，真空中点电荷周围某点的电势可表示为，其中k为静电力常量，q为点电荷的电荷量，r为该点到点电荷的距离；若场源是多个点电荷，电场中某点的场强（电势）为各个点电荷单独在该点产生的场强（电势）的叠加。取无穷远处电势为零，轴线上一点P的坐标为，下列说法正确的是（　　）
A．当时，P点的场强大小为零、电势为零
B．当时，P点的场强大小约为，电势约为
C．将一带负电的试探电荷从O点沿x轴正方向移动过程中，该试探电荷所受的电场力一直减小
D．将一带正电的试探电荷从O点沿x轴正方向移动过程中，该试探电荷的电势能一直增大
5．（2024高三下·中山模拟）如图（a），电鲶遇到危险时，可产生数百伏的电压。如图（b）所示，若将电鲶放电时形成的电场等效为等量异种点电荷的电场，其中正电荷集中在头部，负电荷集中在尾部，O为电鲶身体的中点，且为鱼身长的一半，下列说法正确的是（　　）
A．A点电势高于B点电势
B．A点场强和B点场强相同
C．将正电荷由A点移动到O点，电场力做正功
D．若电鲶头尾部间产生的电压时，间的电压为
6．（2024高三下·顺德模拟） 如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示．其内部电路如图丙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．按键的过程中，电容器间的电场强度减小
B．按键的过程中，电容器储存的电能增多
C．按键的过程中，图丙中电流方向从a经电流计流向b
D．按键的过程中，电容器上极板电势低于下极板电势
7．（2024高三下·天河模拟） 如图所示，水平放置的两个正对的带电金属板MN、PQ间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。在a点由静止释放一带电的微粒，释放后微粒沿曲线acb运动（a、b两点在同一水平高度），c点是曲线上离MN板最远的点。不计微粒所受空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．微粒在c点时电势能最大
B．a点电势低于c点电势
C．微粒在运动到c点过程中电场力做的功等于动能的变化量
D．微粒到达b点后将沿原路径返回a点
8．（2024高三下·河池模拟）如图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸板接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面，相邻的等势面间的电势差相等。在强电场作用下，一带电液滴由静止出发从发射极沿图中实线加速飞向吸板，、是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是
A．液滴带的是负电 B．点的电势比点的低
C．液滴在点的加速度比在点的小 D．液滴在点的电势能比在点的大
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．（2024·广东模拟）茂名市很多学校都配备了“救命神器”—自动体外除颤器（简称AED），急救有望实现“黄金3分钟”。其工作原理是利用高压整流后向储能电容充电，使电容器获得一定的储能。治疗时，把两电极板放于患者心脏附近，按下放电按钮，在极短的时间内完成放电，让一部分电荷通过心脏，刺激心颤患者的心脏，使之恢复正常跳动。一般体外除颤能量在之间，最大不超过。若除颤器的电容器的电容为，在某次治疗时设定除颤能量为，在内放电至两极板间电压为0。已知充电后电容器储存的电能表达式为，其中表示电容器的电容，表示充电后电容器极板间的电压，下列说法正确的是（　　）
A．充电完成后，两极板之间的电压为
B．放电完成后电容器的电容变为0
C．电容器最大的电压约为
D．该次治疗过程，平均放电电流为
10．（2024·平坝模拟）两个带等量正电的点电荷，固定在图中P、Q两点，为连线的中垂线，交于O点，A为上的一点。一带负电的试探电荷q从A由静止释放只在电场力作用下运动，取无限远处电势为零，则（　　）
A．若q从A点由静止释放，在由A点向O点运动的过程中，加速度一定先增大后减小
B．q由A向O运动的过程电势能逐渐增大
C．q运动到O点时的动能最大
D．给q一初速度它可能做匀速圆周运动
11．（2024高考·青羊模拟）如图甲所示，真空中有一平行板电容器水平放置，两极板所加电压如图乙所示，板长，板间距为。时，带电粒子靠近下极板，从左侧以的速度水平射入，粒子恰好不会打在上极板上。若质量和电量相同的粒子以的水平速度从相同位置射入，恰好从下极板的右侧边缘飞离极板，粒子可视为质点且不计重力。下列说法正确的是（　　）
A．粒子飞离极板时的速度等于进入时的速度
B．粒子飞离极板时竖直偏移量为
C．粒子进入极板的时刻可能为
D．粒子进入极板的时刻可能为
12．（2023高三上·绵阳模拟） 长为l、间距为d的平行金属板水平正对放置，竖直光屏M到金属板右端距离为l，金属板左端连接有闭合电路，整个装置结构如图所示，质量为m、电荷量为q的粒子以初速度v0从两金属板正中间自左端水平射入，由于粒子重力作用，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，粒子恰好垂直撞在光屏上。对此过程，下列分析正确的是（　　）
A．板间电场强度大小为
B．粒子在平行金属板间的速度变化量和从金属板右端到光屏的速度变化量相同
C．若仅将滑片P向下滑动一段后，再让该粒子从N点以水平速度v0射入板间，粒子不会垂直打在光屏上
D．若仅将两平行板的间距变大一些，再让该粒子从N点以水平速度v0射入板间，粒子依然会垂直打在光屏上
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．（2023·邵阳模拟）随着传感器技术的不断进步，传感器开始在中学实验室逐渐普及。某同学用电流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，电路如图甲所示。
（1）先使开关K与1端相连，电源向电容器充电，这个过程很快完成，充满电的电容器上极板带　 　电；
（2）然后把开关K掷向2端，电容器通过电阻 放电，传感器将电流电压信息传入计算机，经处理后得到电流和电压随时间变化的 、 曲线，如图乙所示；
由图乙可知，电容器充满电的电荷量为　 　 ，电容器的电容为　 　 ；（保留两位有效数字）
（3）若将电路中的电阻换成一阻值更大的电阻，把开关K掷向2端电容器放电，请在图乙的左图中定性地画出 曲线。
14．（2024高三下·广东模拟） 地表附近存在着环境电场，该电场可视为场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场，蜘蛛可以通过向空中吐出带电蛛丝实现飞行如图，在无风的天气里，质量为m的蜘蛛，从地面向空中吐出4根蛛丝，恰好可以使它脱离地面；在有水平风的天气里，时蜘蛛从地面向空中吐出n（且为偶数）根蛛丝，T时刻咬断一半蛛丝，经过一段时间后落到地面完成“迁徙”，假设蜘蛛吐出的每根蛛丝都相同，且电荷集中在蛛丝顶端，蜘蛛自身始终不带电；已知重力加速度为g，水平风力大小恒为，忽略空气对蜘蛛的其他作用力。
（1）判断蛛丝的电性，求每根蛛丝的带电量q；
（2）蜘蛛要实现空中“迁徙”求n的值；
（3）求蜘蛛“迁徙”一次飞行的水平距离x（计算结果可以保留根号）。
15．（2024高三下·贵阳模拟） 如图所示，竖直挡板左边有电场强度为E的匀强电场，方向水平向左。挡板右边有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一带负电的粒子从S点由静止开始仅在电场力的作用下加速运动，垂直于挡板经过小孔A射入磁场中，一段时间后垂直打在挡板上A'点。粒子的电荷量为q、质量为m，S、A两点的距离为d。不计粒子的重力，求：
（1）粒子从S点到A点的时间；
（2）A、A'两点间的距离以及粒子在磁场中运动的时间。
16．（2024·兴义模拟）利用电磁场改变电荷运动的路径，与光的传播、平移等效果相似，称为电子光学。如图所示，在xOy坐标平面上，第三象限存在着方向沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。在其余象限存在垂直纸面的匀强磁场，其中第一、二象限向外，第四象限向里，磁感应强度大小均为B（未知）。在坐标点 处有一质量为m、电荷量为q的正电粒子，以初速度 沿着x轴负方向射入匀强电场，粒子在运动过程中恰好不再返回电场，忽略粒子重力。求：
（1）粒子第一次进入磁场时的速度v；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）现将块长为 的上表面涂荧光粉的薄板放置在x轴上（图中未画出），板中心点横坐标 ，仅将第四象限的磁感应强度变为原来的k倍（k>1），当k满足什么条件时，板的上表面会出现荧光点。
17．（2024·安顺模拟）如图，空间直角坐标系Oxyz中，某些区域内存在匀强电场或匀强磁场。一质量为，电荷量为的带正电粒子，以初速度从O点沿y轴正方向射入区域，不计粒子重力。
（1）若在区域内仅分布着沿z轴正方向的匀强电场，则粒子恰能经过yOz面内边长为的正方形Oabc的顶点b，求电场强度的大小；
（2）若在xOy面内，y轴方向上，每隔间距就有一段间距也为L的区域M，第1个区域M内（含边界）存在沿z轴负方向的匀强磁场，磁感应强度，第2个区域M内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度，后面区域M中磁场、电场交替分布，即第3个区域M中磁场分布与第1个区域M中磁场分布相同，第4个区域M中电场分布与第2个区域M中电场分布相同，后面以此类推。
①求粒子穿过第一个区域时速度沿x轴方向的分量大小；
②求粒子刚达到第5个区域M时的速度大小和穿过第n（n为奇数）个区域过程中速度沿x轴方向的变化量大小。
答案解析部分
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的答案中，只有一个符合题目要求。
1．B
2．A
3．D
4．B
5．B
6．B
7．A
8．D
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的答案中有多个符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．A,C,D
10．C,D
11．A,B,C
12．A,D
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
13．（1）正
（2） （ 均可）； （ 均可）
（3）
14．（1）以蜘蛛和蛛丝整体的研究对象，蜘蛛所受重力大小与蛛丝所受电场力大小相等方向相反，所以蛛丝带负电。由二力平衡知
解得
（2）依题意，蜘蛛要完成起飞，则；咬断一半蛛丝后，能够降落，则，故
又为偶数，则
（3）设蜘蛛咬断蛛丝前、后，竖直方向加速度大小分别为、，咬断蛛丝前
咬断蛛丝后
设咬断蛛丝时，蜘蛛速度为，上升了，咬断蛛丝后，又上升了，到达最高点。有
蜘蛛咬断蛛丝后，设继续飞行时间为，有
蜘蛛在空中飞行时，设水平加速度为，有
迁徙距离
联立解得
15．（1）粒子在电场中运动，根据牛顿第二定律
根据运动学
解得
（2）由题意可知，为粒子在磁场中圆周运动的直径，粒子进入磁场时的速度为
粒子在磁场中，根据洛伦兹力提供向心力
解得
则之间的距离为
粒子在磁场中运动的周期为
粒子在磁场中运动的时间为
16．（1）解：带电粒子进入电场作类平抛运动，由牛顿第二定律
竖直方向
竖直方向速度
进入磁场时速度
联立解得
（2）解：由已知带电粒子在运动过程中恰好不再返回电场，说明粒子进入第一象限恰好与y轴相切，如图。
带电粒子在电场运动的水平方向位移
由几何关系，粒子在磁场中作匀速圆周运动的半径
洛伦兹力充当向心力
联立解得
（3）解：①当粒子第一次打到薄板的右端时，由几何关系
洛伦兹力充当向心力
联立解得
②当粒子第一次打到薄板的左端时，由几何关系
洛伦兹力充当向心力
联立解得
③当第4象限的磁感应强度极大时，其作匀速圆周运动的半径极小，可以认为从哪个位置进入第4象限磁场再从哪个位置出去进入第1象限磁场，从几何关系看，带电粒子没有机会再打到荧光板上。
因此，板上会出现荧光点的条件为
17．（1）粒子在电场中做类平抛运动，沿，y轴正方向做匀速直线运动，有
沿z轴正方向做匀加速直线运动，有
解得
（2）①粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，如图
有
解得
设粒子穿过第一个区域时速度方向与x轴方向的夹角为，根据几何关系有
所以，粒子穿过第一个区域时速度沿x轴方向的分量大小为
②粒子在电场中加速，电场力做功，在磁场中洛伦兹力对离子不做功，根据动能定理，有
解得粒子刚达到第5个区域M时的速度大小为
设粒子刚到达第n（n为奇数）个区域时的速度大小为，与x轴正方向的夹角为，在第n（n为奇数）个区域做匀速圆周运动的半径为，粒子穿出第n（n为奇数）个区域时的速度大小为，与x轴正方向的夹角为，如图
由于在磁场中速度大小不变，有
速度沿x轴方向的变化量大小为
根据几何关系有
且
可得
解得