高考物理二輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)訓(xùn)練模型45 靜電場(chǎng)+實(shí)際模型（原卷版）

模型45靜電場(chǎng)+實(shí)際模型1.（2022新高考福建卷）我國(guó)霍爾推進(jìn)器技術(shù)世界領(lǐng)先，其簡(jiǎn)化的工作原理如圖所示。放電通道兩端電極間存在一加速電場(chǎng)，該區(qū)域內(nèi)有一與電場(chǎng)近似垂直的約束磁場(chǎng)（未畫出）用于提高工作物質(zhì)被電離的比例。工作時(shí)，工作物質(zhì)氙氣進(jìn)入放電通道后被電離為氙離子，再經(jīng)電場(chǎng)加速噴出，形成推力。某次測(cè)試中，氙氣被電離的比例為95%，氙離子噴射速度為SKIPIF1<0，推進(jìn)器產(chǎn)生的推力為SKIPIF1<0。已知氙離子的比荷為SKIPIF1<0；計(jì)算時(shí)，取氙離子的初速度為零，忽略磁場(chǎng)對(duì)離子的作用力及粒子之間的相互作用，則（）A.氙離子的加速電壓約為SKIPIF1<0B.氙離子的加速電壓約為SKIPIF1<0C.氙離子向外噴射形成的電流約為SKIPIF1<0D.每秒進(jìn)入放電通道的氙氣質(zhì)量約為SKIPIF1<02.（2023高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試）電磁炮滅火消防車（圖甲）采用電磁彈射技術(shù)投射滅火彈進(jìn)入高層建筑快速滅火。電容器儲(chǔ)存的能量通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化成滅火彈的動(dòng)能，設(shè)置儲(chǔ)能電容器的工作電壓可獲得所需的滅火彈出膛速度。如圖乙所示，若電磁炮正對(duì)高樓，與高樓之間的水平距離SKIPIF1<0，滅火彈出膛速度SKIPIF1<0，方向與水平面夾角SKIPIF1<0，不計(jì)炮口離地面高度及空氣阻力，取重力加速度大小SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。（1）求滅火彈擊中高樓位置距地面的高度H；（2）已知電容器儲(chǔ)存的電能SKIPIF1<0，轉(zhuǎn)化為滅火彈動(dòng)能的效率SKIPIF1<0，滅火彈的質(zhì)量為SKIPIF1<0，電容SKIPIF1<0，電容器工作電壓U應(yīng)設(shè)置為多少？3.（2022年1月浙江選考）某種氣體—電子放大器的局部結(jié)構(gòu)是由兩塊夾有絕緣介質(zhì)的平行金屬薄膜構(gòu)成，其上存在等間距小孔，其中相鄰兩孔截面上的電場(chǎng)線和等勢(shì)線的分布如圖所示。下列說法正確的是（）A.a點(diǎn)所在的線是等勢(shì)線B.b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比c點(diǎn)大C.b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差的值比a、c兩點(diǎn)間的大D.將電荷沿圖中的線從d→e→f→g移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做功為零最新模擬題1.(2023河北衡水五模)如圖甲所示，某多級(jí)直線加速器由n個(gè)橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，其中心軸線在同一直線上，各金屬圓筒依序接在交變電源的兩極M、N上，序號(hào)為C的金屬圓板中央有一個(gè)質(zhì)子源，質(zhì)子逸出的速度不計(jì)，M、N兩極加上如圖乙所示的電壓SKIPIF1<0，一段時(shí)間后加速器穩(wěn)定輸出質(zhì)子流。已知質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為e，質(zhì)子通過圓筒間隙的時(shí)間不計(jì)，且忽略相對(duì)論效應(yīng)，則（）A.質(zhì)子在各圓筒中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)子進(jìn)入第n個(gè)圓筒瞬間速度為SKIPIF1<0C.各金屬筒的長(zhǎng)度之比為1:SKIPIF1<0：SKIPIF1<0：SKIPIF1<0D.質(zhì)子在各圓筒中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為1:SKIPIF1<0：SKIPIF1<0：SKIPIF1<02.(2023廣東佛山H7教育共同體聯(lián)考)如圖為“小珠落玉盤”的演示實(shí)驗(yàn)，兩金屬板平行放置如圖所示，M、N為極板上兩點(diǎn)，表面潮濕的泡沫小球剛開始靜止在N點(diǎn)，用高壓感應(yīng)圈的直流高壓加在兩極板上，讓下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，看到泡沫小球先向上運(yùn)動(dòng)，與上極板接觸后泡沫小球又向下運(yùn)動(dòng)，再與下極板接觸后再向上運(yùn)動(dòng)，之后在兩平行板間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，下面說法正確的是（）A.泡沫小球在向上運(yùn)動(dòng)過程中，小球帶負(fù)電B.泡沫小球在向下運(yùn)動(dòng)過程中，電勢(shì)能減小C.泡沫小球在向上運(yùn)動(dòng)過程中，電勢(shì)能減小D.泡沫小球在向下運(yùn)動(dòng)過程中，做減速運(yùn)動(dòng)3.（2023長(zhǎng)春三模）如圖所示是用于離子聚焦的靜電四極子場(chǎng)的截面圖，四個(gè)電極對(duì)稱分布，其中兩個(gè)電極帶正電荷，形成高電勢(shì)SKIPIF1<0，兩個(gè)電極帶負(fù)電荷，形成低電勢(shì)SKIPIF1<0。圖中a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)為電場(chǎng)中的四個(gè)位置。下列說法正確的是（）A.圖中虛線表示電場(chǎng)線 B.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度C.電荷在四個(gè)電極的表面分布不均勻 D.電子在c點(diǎn)的電勢(shì)能小于電子在d點(diǎn)的電勢(shì)能4.（2023年廣東廣州一模）如圖是微波信號(hào)放大器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其工作原理簡(jiǎn)化如下：均勻電子束以一定的初速度進(jìn)入Ⅰ區(qū)（輸入腔）被ab間交變電壓（微波信號(hào)）加速或減速，當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，電子被減速到速度為SKIPIF1<0，當(dāng)SKIPIF1<0時(shí)，電子被加速到速度為SKIPIF1<0，接著電子進(jìn)入Ⅱ區(qū)（漂移管）做勻速直線運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻速度為SKIPIF1<0的電子進(jìn)入Ⅱ區(qū)，t時(shí)間（小于交變電壓的周期）后速度為SKIPIF1<0的電子進(jìn)入Ⅱ區(qū)，恰好在漂移管末端追上速度為SKIPIF1<0的電子，形成電子“群聚塊”，接著“群聚塊”進(jìn)入Ⅲ區(qū)（輸出腔），達(dá)到信號(hào)放大的作用。忽略電子間的相互作用。求：（1）電子進(jìn)入Ⅰ區(qū)初速度大小SKIPIF1<0和電子的比荷SKIPIF1<0；（2）漂移管的長(zhǎng)度L。5.（2023北京昌平二模）1913年，美國(guó)物理學(xué)家密立根用油滴實(shí)驗(yàn)證明電荷的量子性并測(cè)出電子的電荷量，由此獲得了1923年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。如圖是密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理示意圖，兩個(gè)水平放置、相距為d的金屬極板，上極板中央有一小孔。用噴霧器將細(xì)小的油滴噴入密閉空間，這些油滴由于摩擦而帶了負(fù)電。油滴通過上極板的小孔進(jìn)入到觀察室中。當(dāng)兩極板電壓為U時(shí)，某一油滴恰好懸浮在兩板間靜止。將油滴視為半徑為r的球體，已知油滴的密度為SKIPIF1<0，重力加速度為g。（1）求該油滴所帶的電荷量q。（2）由于油滴的半徑r太小，無法直接測(cè)量。密立根讓油滴在電場(chǎng)中懸浮，然后撤去電場(chǎng)，油滴開始做加速運(yùn)動(dòng)；由于空氣阻力的存在，油滴很快做近似勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)出油滴在時(shí)間t內(nèi)勻速下落的距離為h。已知球形油滴受到的空氣阻力大小為SKIPIF1<0，其中SKIPIF1<0為空氣的粘滯系數(shù)，v為油滴運(yùn)動(dòng)的速率。不計(jì)空氣浮力。請(qǐng)推導(dǎo)半徑r的表達(dá)式（用SKIPIF1<0、h、t、SKIPIF1<0和g表示）。（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于質(zhì)量為m的油滴，如果改變它所帶的電荷量q，則能夠使油滴達(dá)到平衡的電壓必須是某些特定值SKIPIF1<0，研究這些電壓變化的規(guī)律可發(fā)現(xiàn)它們都滿足方程SKIPIF1<0，式中SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，……。此現(xiàn)象說明了什么？

6．（18分）（2023四川德陽(yáng)一診）為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積為A的金屬板，間距為L(zhǎng)，當(dāng)連接到電壓為U的高壓電源正負(fù)兩極時(shí)，能在兩金屬板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖所示．容器的下底面的金屬板均勻分布許多小孔，合上開關(guān)后，煙塵顆粒可以源源不斷地穩(wěn)定地從小孔流入容器中，假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入的顆粒數(shù)為n個(gè)，每個(gè)顆粒帶電荷量為SKIPIF1<0、質(zhì)量為m，不考慮顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略顆粒所受重力．并認(rèn)為顆粒剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度為零，當(dāng)電流穩(wěn)定后，求：（1）上極板受到?jīng)_擊力的大?。唬?）電場(chǎng)力對(duì)顆粒做功的功率；（3）在靠近上極板附近的薄層（厚度極小）內(nèi)煙塵顆粒的總動(dòng)能與容器中央（到上極板的距離為SKIPIF1<0）相同厚度的薄層內(nèi)煙塵顆粒的總動(dòng)能之比．7.(2023云南昆明一中第9次質(zhì)檢)微波器件的核心之一是反射式速調(diào)管，它利用電子團(tuán)在電場(chǎng)中的振蕩來產(chǎn)生微波，其振蕩原理可簡(jiǎn)化為靜電場(chǎng)模型。已知靜電場(chǎng)的方向平行于x軸，其電勢(shì)SKIPIF1<0隨x的分布如圖所示。一質(zhì)量為SKIPIF1<0、電荷量為SKIPIF1<0的帶負(fù)電粒子從SKIPIF1<0點(diǎn)由靜止釋放，僅在電場(chǎng)力作用下沿x軸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，求：（1）在SKIPIF1<0區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向；（2）該粒子運(yùn)動(dòng)過中的最大速度；（3）該粒子運(yùn)動(dòng)的周期。8.（2023浙江溫州重點(diǎn)高中期中聯(lián)考）靜電除塵器中有一個(gè)設(shè)計(jì)是兩段式的，即塵埃帶電和除塵分別在兩段空間內(nèi)進(jìn)行。由兩塊平行電極板構(gòu)成的除塵空間如圖所示，兩電極板與電壓恒定的高壓直流電源相連，間距為d，板間電壓恒為U，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，忽略邊緣效應(yīng)。經(jīng)帶電空間帶電后的塵埃，其質(zhì)量為m，電荷量為SKIPIF1<0，以水平速度SKIPIF1<0均勻射入除塵空間，當(dāng)其碰到下極板時(shí)，所帶電荷立即被中和，同時(shí)塵埃被收集，運(yùn)動(dòng)過程中忽略塵埃粒子重力及空氣阻力，不考慮粒子間相互作用，若SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0時(shí)，所有的塵埃粒子都在下極板處被捕獲。（1）求電極板的最小長(zhǎng)度SKIPIF1<0。（2）所有被下極板捕獲的塵埃粒子中，到達(dá)下極板時(shí)速度的最大值是多少？（3）距下極板SKIPIF1<0處射入的塵埃粒子到達(dá)下極板時(shí)距極板左端多遠(yuǎn)？9在天空課堂上，太空教師王亞萍介紹說，在空間站，利用微波爐，可以吃到美味食品。如圖所示為家用微波爐磁控管的示意圖。一群電子在垂直于管的某截面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(圖中虛線所示)，管內(nèi)