2023年上海高三物理模拟卷汇编：带电粒子在电场中的运动

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一、单选题
1．（2023·上海松江·统考二模）如图，光滑绝缘水平面上A、B两小球在水平向右的匀强电场中向右做匀加速运动，且保持相对静止。则关于两球带电量和带电性质的判断不可能的是（ ）
A．qA> qBB．qA< qB
C．A球带负电D．B球带负电
2．（2023·上海奉贤·统考二模）某空间区域的水平面内存在电场。以O点为坐标原点，取向右为x轴正方向，一个带电粒子仅在电场力作用下从O点沿x轴正方向运动。粒子的动能Ek与位移x的关系如图所示，不计空气阻力，则在此过程中（ ）
A．电势先降低后增大B．电场强度大小先减小后增大
C．粒子电势能先减小后增大D．粒子加速度方向先向右后向左
3．（2023·上海浦东新·统考一模）如图（a）所示，光滑绝缘水平面上有甲、乙两个带电小球。时，乙球以的初速度冲向原来静止的甲球，在时间内它们的图线如图（b）所示。整个运动过程中两球未相碰，设、时刻两球的总电势能分别为、，则（ ）
A．时刻两球最近，B．时刻两球最近，
C．时刻两球最近，D．时刻两球最近，
二、实验题
4．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考二模）如图A所示，在两个相同竖直方向放置的平行导电板之间连接一电源，电源输出电压及两板间电压无法直接测得。将一个带电小球悬挂在两板之间的绝缘细线上。实验中可以改变小球的电荷量q并用静电计测量，带电小球能在两平行板内达到平衡。为了测出两带等量异种电荷的平行板间匀强电场的电场强度。
（1）除了小球的电荷量q，还需要测量的物理量是___________________和__________________；
（2）以电荷量和重力加速度之比为横轴，_______为纵轴，将实验数据绘图后，能线性拟合出一条直线。再根据图像求出直线的斜率为k，则平行板间电场强度E的大小可表示为_______。
（3）如图B所示，第1组同学将球悬挂在一根较长的绝缘细线下，使球在靠近板中心的地方达到平衡；第2组同学用一根短绝缘细线将球悬挂起来，使球在靠近板边缘的地方达到平衡。第______组（选填“1”或“2”）的实验装置更合适，理由是___________________________。
三、解答题
5．（2023·上海徐汇·统考二模）如图（i）所示，真空中两正点电荷A、B固定在x轴上，其中A位于坐标原点。一质量为m、电量为q（电量远小于A、B）的带正电小球a仅在电场力作用下，以大小为v0的初速度从x=x1处沿x轴正方向运动。取无穷远处势能为零，a在A、B间由于受A、B的电场力作用而具有的电势能Ep随位置x变化关系如图（ii）所示，图中E1、E2均为已知，且a在x=x2处受到的电场力为零。
（1）求A、B两电荷电场在与两点间的电势差U12；
（2）比较A、B两电荷电量QA、QB的大小关系；
（3）求a在A、B间运动过程中最大速度v的大小；
（4）如图（iii）所示，若一探测器从地球飞往月球，仅考虑地球与月球对探测器的引力作用，试从受力与能量的角度比较该探测器的运动与a在A、B间的运动的类似之处（至少写出三点）；并在图（iv）中定性画出探测器在地、月共同作用下所具有的势能Ep随探测器与月球间距离x变化的关系图线（取无穷远处势能为零）。
6．（2023·上海·一模）如图所示，水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，半圆形轨道的半径R=0.4m，在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道所在的平面平行，电场强度E=1.0×104N/C，现有一电荷量q=+1.0×10-4C，质量m=0.1kg的带电体（可视为质点），在水平轨道上的P点由静止释放，带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C，然后落至水平轨道上的D点。g取10m/s2.试求：
（1）带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小；
（2）D点到B点的距离x；
（3）带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能。