北京市2023年高考物理模拟题汇编-06静电场、恒定电流
一、单选题
1．（2023·北京丰台·统考一模）静电场中某一电场线与x轴重合，电场线上各点的电势φ在x轴上的分布如图所示，图中曲线关于坐标原点O对称。在x轴上取A、B、C、D四点，A和D、B和C分别关于O点对称。下列说法正确的是（ ）
A．C点的电场强度方向与x轴正方向相反
B． C、D两点的电场强度
C．试探电荷＋q从A点移到B点，静电力做正功
D．同一试探电荷在B点和C点具有的电势能相等
2．（2023·北京平谷·统考一模）用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线，如图乙所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流，以及图线与坐标轴围成的面积S。根据题目所给的信息，下列说法错误的是（ ）
A．由图线与坐标轴围成的面积S可得到电容器放出的总电荷量
B．不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则图线与坐标轴围成的面积S将减小
C．由最大放电电流和定值电阻R的阻值可得到R两端的最大电压
D．若电容器放出的总电荷量为Q，R两端的最大电压为，则电容器的电容为
3．（2023·北京平谷·统考一模）如图是匀强电场遇到空腔导体后的部分电场线分布图，正方形的对角线边正好与图中竖直向上的直电场线重合，O点是正方形两对角线的交点。下列说法正确的是（ ）
A．将一正电荷由A点移到B点，电荷的电势能增加
B．O点电势与C点电势相等
C．DO间的电势差等于OB间的电势差
D．在O点放置一负点电荷，该电荷所受电场力的方向竖直向下
4．（2023·北京·统考模拟预测）如图甲所示为电容器的充电电路，先将可变电阻的阻值调为，闭合开关，电容器所带电荷量随时间变化的关系图像如图乙实线①所示。然后断开开关，先使电容器放电完毕，再把的阻值调为，接着重复前面的操作，得到如图乙实线②所示图像，下列说法正确的是（ ）
A．电容器充电过程，充电电流不断减小
B．电容器充电过程，充电电流不断增加
C．电容器充电过程，电容器的电容不断增加
D．增大可变电阻的阻值对电容器充电更快完成
5．（2023·北京石景山·统考一模）在如图所示平面内，两个带等量正电的点电荷分别固定在A、B两点，O为连线的中点，为的垂直平分线，C、D两点在上且。下列说法正确的是（ ）
A．O点的场强比C点的场强大 B．C点的场强与D点的场强相同
C．O点的电势比D点的电势高 D．电子在C点的电势能比在D点的电势能大
6．（2023·北京丰台·统考一模）2023年3月，中国科学技术大学超导量子计算实验室成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。如图为某超导体在不同温度下两端电压和流经超导体电流的U-I特性曲线，温度分别为、、，下列说法正确的是（ ）
A．当超导体处在超导状态时，两端能够测出电压
B．将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度不为零
C．根据三条曲线的变化趋势，可推断
D．随着流经超导体的电流增大，超导状态将被破坏
7．（2023·北京平谷·统考一模）“加速度计”作为测定物体运动加速度的仪器，已被广泛应用。如图甲所示为一种加速度计的原理示意图。支架AB固定在待测系统上，滑块m穿在AB之间的光滑水平杆上，并用轻弹簧连接在A端，其下端有一活动臂，能使滑片P在滑动变阻器上自由滑动。随着系统沿水平方向做变速运动，滑块相对于支架将发生位移，并通过电路转换为电信号从电压表（可看作理想电表）输出。如图乙所示标出了电压表表盘上部分电压刻度值。系统静止时，滑片P在滑动变阻器的中点，此时电压表指针指在表盘中间刻度5V处。关于该加速度计有如下两种说法：①若将表盘上电压刻度转换为对应的加速度刻度，加速度值的刻度也将是均匀的；②电池的电动势E和内阻r发生一定程度的变化后，若系统静止时调节接入电路的阻值，此时能使电压表的指针指在中间刻度处，那么加速度计就可以继续正常使用，而无需更换电池。（ ）
A．①和②都正确 B．①和②都错误 C．①正确，②错误 D．①错误，②正确
8．（2023·北京·模拟预测）如图所示为某实验小组设计的两个量程的电流表，已知表头G的满偏电流为Ig，定值电阻R1、R2的阻值均等于表头的内阻。当使用1和2两个端点时，电流表的量程为I1，当使用1和3两个端点时，电流表的量程为I2.下列说法正确的是（ ）
A．I1=2Ig
B．I2=3Ig
C．若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大
D．若仅使R2阻值变小，则I1和I2均变大
9．（2023·北京·模拟预测）某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0；当电压示数为时，电子称量物体质量为m，设变阻器总电阻R，电源电动势为E，电源内阻r可忽略不计，限流电阻阻值为R0，且R=R0，不计一切摩擦和其他阻力（ ）
A．当电压示数为时电子秤称量物体质量为2m
B．当电压示数为时电子秤测量物体质量为3m
C．该电子秤可称量物体的最大质量为4m
D．该电子秤电压表各刻度对应的质量是均匀的
10．（2023·北京·模拟预测）如图所示，若令x轴和y轴分别表示某个物理量，则图像可以反映某种情况下物理量之间的关系，图线上任一点的切线斜率、图线与x轴围成的面积有时也有相应的物理含义。A为图线上一点，过A点作图线的切线交y轴于M点，过A点作垂线交x轴于N点，切线AM的斜率记为k，图线与x轴围成的阴影面积记为S。下列说法正确的是（ ）
A．对于一段只含有电热元件的电路，若x轴表示电流I，y轴表示电压U，斜率k可以表示电热元件的电阻大小
B．对于某电容器的充电过程，若x轴表示电量q，y轴表示电容器两端电压U，斜率k可以表示电容器的电容大小
C．对于做匀变速曲线运动的物体，若x轴表示运动时间t，y轴表示物体所受合力F，面积S可以表示时间t内的合外力冲量大小
D．对于做圆周运动的物体，若x轴表示半径r，y轴表示角速度ω，面积S可以表示对应半径变化的线速度大小的变化
11．（2023·北京·模拟预测）如图所示，这是安装在潜水器上的深度表的电路原理图，显示器由电流表改装而成，压力传感器的电阻随压力的增大而减小，电源的电动势和内阻均为定值，R0是定值电阻。在潜水器上浮的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．通过显示器的电流增大 B．压力传感器两端的电压减小
C．电源内阻的功率一定减小 D．压力传感器的功率一定减小
12．（2023·北京·模拟预测）如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为，方向与电场方向相反，则小球从M运动到N的过程（ ）
A．动能增加 B．机械能增加
C．重力势能增加 D．电势能增加
13．（2023·北京·模拟预测）图中虚线A、B、C、D表示匀强电场的等势面，一带正电的粒子只在电场力的作用下，a点运动到b点，轨迹如图中实线所示，下列说法中正确的是（ ）
A．等势面A电势最低
B．粒子从a运动到b，动能减小
C．粒子从a运动到b，电势能减小
D．粒子从a运动到b的过程中电势能与动能之和增大
14．（2023·北京·模拟预测）“超级电容”是新型电容，比传统的电容器的电容大得多，可以用来储能，对外供能。如图所示是某同学利用超级电容储能和对外供电的电路图。其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表，单刀双掷开关接通1，电容器充电，接通2，电容器放电。放电过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数随电容器的电荷量均匀减小
B．电流表的示数恒定
C．电压表与电流表示数之比减小
D．电压表示数的最大值可能比电源电压大
15．（2023·北京·模拟预测）如图所示，在水平向右的匀强电场中，质量为m的带电小球，以初速度从M点竖直向上运动，通过N点时，速度大小为2v，方向斜向下，且与电场方向的夹角为45°（图中未画出），则小球从M运动到N的过程（ ）
A．重力势能增加
B．重力势能减少
C．电势能增加
D．电势能减少
16．（2023·北京·模拟预测）某同学按照如图所示连接了电路，利用电流传感器研究电容器的充电和放电过程，先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信号传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流I0以及图线与坐标轴围成的面积S，但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知，下列说法中正确的是（ ）
A．根据题目所给的信息能求出电源电动势和内电阻
B．电容器放电过程中电阻R两端的电压变大
C．根据题目所给的信息能求出电容器的电容
D．由计算机采集的电流可知流过电阻R的电流方向规定向右为正
17．（2023·北京·模拟预测）如图所示，有一带电粒子（不计重力）贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子恰沿①轨迹从B板边缘飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板正中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为（ ）
A． B．
C． D．
18．（2023·北京·模拟预测）2020年2月，中国科学家通过冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面S蛋白与人体细胞表面ACE2蛋白的结合过程，首次揭开了新冠病毒入侵人体的神秘面纱。电子显微镜是冷冻电镜中的关键部分，它与光学显微镜相比具有更高的分辨率，其原因是电子的物质波波长远小于可见光波长。在电子显微镜中，电子束相当于光束，通过由电场或磁场构成的电子透镜实现会聚和发散作用。其中的一种电子透镜由两个金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为图甲的截面示意图。显微镜工作时，两圆环的电势，图乙中虚线表示两圆环之间的等势面（相邻等势面间电势差相等）。现有一束电子经电压U加速后，沿着平行于两金属圆环轴线的方向进入金属圆环M。根据题目信息和所学知识，下列推断正确的是
A．电子比可见光的波动性强，衍射更为明显
B．增大电子的加速电压U，可提升该显微镜的分辨率
C．该电子透镜对入射的电子束能起到发散作用
D．电子在穿越电子透镜的过程中速度不断减小
二、多选题
19．（2023·北京·统考模拟预测）如图甲所示，质量为、带正电的物块放在绝缘的水平桌面上，滑块处在匀强电场中，电场强度，重力加速度．从原点O开始，物块与桌面的动摩擦因数随x的变化如图乙所示，取原点O的电势能为零，则下列判断正确的是（ ）
A．物块运动的最大速度为
B．物块向右运动的最大位移为
C．当物块速度为，物块的电势能可能为
D．物块最终静止时，物块与水平桌面因摩擦生热量为
三、实验题
20．（2023·北京·模拟预测）某兴趣小组用如图甲所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
（1）下列说法正确的是________。
A． 变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B． 变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能
C． 理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失
D． 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（2）实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为，则可推断原线圈的输入电压可能为________。
A． B． C． D．
（3）图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、（右侧实线框内的电路也可以等效为一个电阻）。在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻的过程中，当________时，获得的功率最大。
四、解答题
21．（2023·北京丰台·统考一模）能量守恒定律是普遍、和谐、可靠的自然规律之一。根据能量守恒定律，物理学发现和解释了很多科学现象。
（1）经典力学中的势阱是指物体在场中运动，势能函数曲线在空间某一有限范围内势能最小，当物体处于势能最小值时，就好像处在井里，很难跑出来。如图所示，设井深为H，若质量为m的物体要从井底至井口，已知重力加速度为g，求外力做功的最小值W。
（2）金属内部的电子处于比其在外部时更低的能级，电势能变化也存在势阱，势阱内的电子处于不同能级，最高能级的电子离开金属所需外力做功最小，该最小值称为金属的逸出功。如图所示，温度相同的A、B两种不同金属逸出功存在差异，处于最高能级的电子电势能不同，A、B金属接触后电子转移，导致界面处积累正负电荷，稳定后形成接触电势差。已知A金属逸出功为，B金属逸出功为，且，电子电荷量为－e。
a.请判断界面处A、B金属电性正负；
b.求接触电势差。
（3）同种金属两端由于温度差异也会产生电势差，可认为金属内部电子在高温处动能大，等效成电子受到非静电力作用往低温处扩散。如图有一椭球形金属，M端温度为，N端温度为，沿虚线方向到M端距离为L的金属内部单个电子所受非静电力大小F满足：，非静电力F沿虚线方向，比例系数μ为常数，与垂直于温度变化方向的金属横截面积大小有关，电子电荷量为－e，求金属两端的电势差。
22．（2023·北京石景山·统考一模）汤姆孙用来测定电子的比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示，真空管内的阴极K发出的电子经加速电压加速后，穿过中心的小孔沿中心线的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和间的区域，极板间距为d。当P和P极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成一个亮点。不计电子从阴极K发出的初速度、所受重力和电子间的相互作用，不考虑相对论效应。
（1）若测得电子穿过中心的小孔沿中心线方向匀速运动的速度，求电子的比荷；
（2）已知P和极板水平方向的长度为，它们的右端到荧光屏中心O点的水平距离为，当P和极板间加上偏转电压U后，亮点偏离到点（与O点水平距离可忽略不计）。
①小明同学认为若测出与O点的竖直距离h，就可以求出电子的比荷。请通过分析和推理判断小明的观点是否正确。
②在两极板P和间的区域再加上磁场，调节磁场的强弱和方向，通过分析电子在P和间的运动情况可求出电子的速度。请说明确定电子速度的方法。
23．（2023·北京·模拟预测）类比是研究问题的常用方法。
（1）情境1：如图甲所示，设质量为的小球以速度与静止在光滑水平面上质量为的小球发生对心碰撞，碰后两小球粘在一起共同运动。求两小球碰后的速度大小v；
（2）情境2：如图乙所示，设电容器充电后电压为，闭合开关K后对不带电的电容器放电，达到稳定状态后两者电压均为U；
a．请类比（1）中求得的v的表达式，写出放电稳定后电压U与、和的关系式；
b．在电容器充电过程中，电源做功把能量以电场能的形式储存在电容器中。图丙为电源给电容器充电过程中，两极板间电压u随极板所带电量q的变化规律。请根据图像写出电容器充电电压达到时储存的电场能E；并证明从闭合开关K到两电容器电压均为U的过程中，损失的电场能；
（3）类比情境1和情境2过程中的“守恒量”及能量转化情况完成下表。
情境1 情境2
动量守恒
损失的电场能
减少的机械能转化为内能
24．（2023·北京·模拟预测）如图所示，在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组上而带电，两板间的距离为d、电势差为U。若一个质量为m、带正电荷q的粒子，只在静电力的作用下，以初速度v0开始从正极板向负极板运动。求：
（1）带电粒子在极板间运动的加速度大小a；
（2）带电粒子到达负极板时的速度大小v。
（3）带电粒子从正极板到负极板用的时间t。
25．（2023·北京·模拟预测）如图所示，在xOy坐标系第一象限的矩形区域内存在垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子在M点以垂直于y轴的方向射入磁场，并从另一侧边界的N点射出。已知带电粒子质量为m，电荷量为q，入射速度为v，矩形区域的长度为L，MN沿y轴方向上的距离为。不计重力。
（1）画出带电粒子在磁场区域内运动的轨迹，并求轨迹的半径r；
（2）判断磁场的方向，并求磁场的磁感应强度的大小B；
（3）将矩形区域内的磁场换为平行于y轴方向的匀强电场，使该粒子以相同的速度从M点入射后仍能从N点射出。通过计算说明，该粒子由N点射出磁场和电场时的速度方向是否相同。
参考答案：
1．C
【详解】A．沿电场线电势逐渐降低，因从A到D电势一直降低，可知场强方向沿x轴正向，即C点的电场强度方向与x轴正方向相同，选项A错误；
B．因φ-x图像的斜率等于场强大小，则C、D两点的电场强度，选项B错误；
C．因电场强度方向沿x轴正向，可知试探电荷＋q从A点移到B点，静电力做正功，选项C正确；
D．因B点的电势高于C点，可知同一试探电荷在B点和C点具有的电势能不相等，选项D错误。
故选C。
2．B
【详解】A．根据可知图线与坐标轴围成的面积S为电容器的总电荷量，选项A正确；
B．图线与坐标轴围成的面积S为电容器的总电荷量，不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则电源电压U不变，电容器电容C不变，根据可知电容器的总电荷量不变，选项B错误；
C．根据可知由最大放电电流和定值电阻R的阻值可得到R两端的最大电压
选项C正确；
D．电容器放出的总电荷量Q即为电容器充满电时的电荷量，R两端的最大电压即为电容器充满电时的电压，根据可知电容器的电容为
选项D正确；
本题选错误的，故选B。
3．D
【详解】A．将一正电荷由A点移到B点，电场力做正功，电荷的电势能减小，故A错误；
B．AC所在平面与BD垂直，与其它电场线不垂直，AC所在平面不是等势面，O点电势与C点电势不相等，故B错误；
C．根据电场线的疏密程度可知DO间的电场强度大于OB间的电场强度，由可知DO间的电势差大于OB间的电势差，故C错误；
D．在O点放置一负点电荷，该电荷所受电场力的方向与该点电场方向相反，竖直向下，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】AB.电容器充电过程，，图线斜率视为电流，可知充电电流不断减小，A正确,B错误；
C.电容器的电容是电容本身的属性，电容不变，C错误；
D.增大可变电阻的阻值对电容器充电更加平缓，充电时间更长，D错误。
5．C
【详解】A．两个带等量正电的点电荷在A、B中点产生的场强为零，而C点的场强不为零，故O点的场强比C点的场强小，A错误；
B．根据对称关系可知，C点的场强与D点的场强大小相等，但方向相反，B错误；
C．两个带等量正电的点电荷的中垂线的电场方向有O点指向远处，所以O点的电势比D点的电势高，C正确；
D．根据对称性可知，C点的电势与D点的电势相同，故电子在C点的电势能与在D点的电势能相等，D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．当超导体处在超导状态时，导体的电阻变为零，则不能测出两端电压，选项A错误；
B．由题意可知，当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外，则处于超导状态时内部磁感应强度为零，选项B错误；
C．因为当低于某一温度后导体的电阻变为零，即同一较小的电压时电流可以变得很大，则根据三条曲线的变化趋势，可推断
选项C错误；
D．根据U-I图像可知，随着流经超导体的电流增大，电压与电流关系图像逐渐向T1的图像靠近，即导体的电压和电流趋近与正比关系，即导体的电阻趋近于某一固定值，即超导状态将被破坏，选项D正确。
故选D。
7．A
【详解】①系统静止时敏感元件两端弹簧位于自然状态，设系统以加速度a向右加速运动，敏感元件向左移动的距离为x，由胡克定律和牛顿第二定律可得
设的长度为，两端的电压恒为，则此时电压表的示数
解得
联立得
可知系统加速度与电压表示数之间成一次函数关系，凡因变量与自变量间成一次函数的测量仪表刻度盘刻度都是均匀的，①正确；
②电池的电动势E和内阻r发生一定程度的变化后，若系统静止时调节接入电路的阻值，此时能使电压表的指针指在中间刻度处，则两端的电压不变，仍为，根据①分析可知加速度计就可以继续正常使用，而无需更换电池，故②正确。
故选A。
8．C
【详解】AB．设R1=R2=RG=R，根据电表改装原理得
I1=Ig，I2=Ig
联立可得
I1=3Ig，I2=1.5Ig
故AB错误；
CD．由以上分析可知，若仅使R1阻值变小，则I1和I2均变大；若仅使R2阻值变小，则I1减小，I2变大，故C正确，D错误。
故选C。
9．B
【详解】AB．当电压示数为时，则
解得
变阻器总电阻R=R0，设滑动变阻器R总长为L，则弹簧被压缩 则
当电压示数为时，则
解得
则弹簧被压缩L，则
则
m′=3m
选项A错误，B正确；
C．由以上分析可知，该电子秤可称量物体的最大质量为3m，选项C错误；
D．因电压表读数
而
（x为滑动片以上部分的长度）且
即
可知m与U并非线性关系，则该电子秤电压表各刻度对应的质量不是均匀的，选项D错误。故选B。
10．C
【详解】A．若x轴表示电子原件两端的电压U，y轴表示流过它的电流I，而
则图像切线的斜率不表示电阻大小，A错误；
B．根据电容的定义式
对于某电容器的充电过程，若x轴表示电量q，y轴表示电容器两端电压U，斜率k不可以表示电容器的电容大小，B错误；
C．对于做匀变速曲线运动的物体，若x轴表示运动时间t，y轴表示物体所受合力F，则合外力冲量为
I = Ft
根据微元法可知，面积S可以表示时间t内的合外力冲量大小，C正确；
D．对于做圆周运动的物体，若x轴表示半径r，y轴表示角速度ω，对应半径变化的线速度大小为
v = ωr
则面积S不可以表示对应半径变化的线速度大小的变化，D错误。
故选C。
11．C
【详解】ABC．在潜水器上浮的过程中，压力减小，压力传感器的电阻增大，回路总电阻增大，总电流减小，通过显示器的电流减小，电源内阻的功率一定减小，电源内电压减小，路端电压增大，根据串联电路分压规律可知压力传感器两端的电压增大，故AB错误，C正确；
D．设电源电动势为E，内阻为r，电流表内阻为rA，压力传感器电阻为R，则压力传感器的功率为
根据数学知识可知当时，P最大；当时，P随R的增大而增大；当时，P随R的增大而减小。由于开始时R与的大小关系不确定，所以R增大后压力传感器的功率不一定减小，故D错误。
故选C。
12．C
【详解】将小球的运动沿竖直方向和水平方向进行分解，可知竖直方向只受重力作用，做竖直上抛运动，水平方向只受电场力作用，做初速度为零的匀加速直线运动，故小球从M运动到N，小球上升到最大高处，则根据功能关系可知
动能的增加量
机械能的增加量
重力势能的增加量
电势能的增加量
所以电势能减少了。
故选C。
13．C
【详解】A．根据电场线垂直于等势线，粒子所受外力的合力指向轨迹内侧可知，由于粒子仅受电场力，则电场力方向垂直于等势线向右，粒子带正电，则电场线垂直于等势线向右，根据沿电场线电势降低，则等势面A电势最高，A错误；
BC．粒子从a运动到b，电场力做正功，电势能减小，动能增大，B错误，C正确；
D．粒子从a运动到b的过程中，只有电势能与动能之间的转化，则电势能与动能之和不变，D错误。
故选C。
14．A
【详解】A．根据电容定义式
可知放电过程中，电压表的示数随电容器的电荷量均匀减小，故A正确；
BC．根据欧姆定律
可得
可知电流表的示数随着电压的减小而减小，电压表与电流表示数之比保持不变，故BC错误；
D．当电容器充完电后，电容器极板间电压等于电源电压；电容器放电过程，初始时，电压表示数最大，等于电源电压，故D错误。
故选A。
15．B
【详解】把小球的实际运动分解成竖直方向和水平方向的两个分运动。在N点分解速度，如图
可得
小球在水平方向只受电场力qE，竖直方向只受重力mg，则小球在水平方向和竖直方向的位移分别为
，
AB．带电小球竖直方向只受重力作用，由动能定理，可得
易知重力势能增加。故A错误；B正确；
CD．带电小球水平方向只受电场力作用，由动能定理，可得
易知电势能减少，故CD错误。
故选B。
16．C
【详解】B．电容器放电过程中电流减小，则电阻R两端的电压变小，选项B错误；
C．根据
可知图像与两坐标轴围成的面积表示电容器放出的总电荷量，即
电阻两端的最大电压即为电容器刚开始放电的时候，则最大电压
根据
可知电容器的电容为
故选项C可求，则C正确；
A．电源的内电阻在右面的充电电路中，根据题意只知道电源的电动势等于电容器充满电两板间的电压，也就是刚开始放电时的电压，即
但内电阻没法求出，故选项A错误；
D．电容器放电时，流过电阻R的电流为向左，则由计算机采集的电流可知流过电阻R的电流方向规定向左为正，选项D错误。
故选C。
17．B
【详解】粒子做平抛运动
解得
解得
故选B。
18．B
【详解】A．电子物质波的波长比可见光的波长短，因此不容易发生明显衍射，A错误；
B．波长越短，衍射现象越不明显，根据德布罗意物质波波长关系式可知，增大电子的加速电压U，电子的速度增大，波长减小，则显微镜的分辨率增大，B正确；
C．由于两圆环的电势，根据等势面的特点可知，电场线垂直于等势面向且凹侧向外，并由N指向M方向，如下图所示，则电子受力指向中间电场线，所以该电子透镜对入射的电子束能起到会聚作用，C错误；
D．如上图所示，电子在穿越电子透镜的过程中，电场力一直对电子做正功，所以电子速度不断增大，D错误。
故选B。
19．BC
【详解】A．电场力
摩擦力
当时，即时速度最大，根据动能定理得
解得
A错误；
B．设向右运动得最大距离为，根据动能定理可得
解得
B正确；
C．设当物块速度为时的位移为，根据动能定理可得
解得
所以电势能
C正确；
D．根据能量守恒定律可知当物块停止运动时电势能的减少量将全部转化为摩擦生热，即
D错误。
故选BC。
20． BC##CB D
【详解】（1）[1]
A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能，故B正确；
C．理想变压器忽略能量损失，原线圈输入功率全部转到副线圈输出功率，故C正确；
D．变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端电压不变，不为0，故D错误。
故选BC。
（2）[2]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系为
当变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱之间，副线圈的“0”和“4”两个接线柱时，可知原副线圈匝数比为2:1，副线圈电压为3V，则原线圈电压应该为6V；
实际操作中，不是理想变压器，需要考虑损失部分，则原线圈所接电压大于6V。
故选D。
（3）[3]把变压器和R等效为一个电阻R1，R0当做电源内阻，当内外 电阻相等时，即
此时，输出功率最大，根据
得
将公式
代入上式，可得
从而得出
此时获得的功率最大。
21．（1）mgH；（2）a. A金属侧带正电B金属侧带负电，b.；（3）
【详解】（1）根据能量守恒定律可知，质量为m的物体要从井底至井口，外力做功最小值为mgH。
（2）a. 界面处A金属电子处于比B金属电子更高的能级，电子从A侧向B侧转移，A金属侧带正电，B金属侧带负电。
b. 金属两侧正负电荷在界面处激发的电场阻碍电子继续从A向B侧移动，最终达到平衡。设无穷远处电子电势能为0，则初状态A侧电子能量为，B侧为，末状态A侧界面电势为，B侧界面电势为，界面两侧A、B电子能量相等，有
联立可得A、B间电势差为
（3）由于与垂直于温度变化方向的金属横截面积大小相关，在沿虚线方向取极短距离△L，则非静电力做功为，累加后可得
根据电动势的定义式，可得
为非静电力做功。断路状态下MN两端电势差大小数值上等于电动势。联立以上两式，可得金属两端电势差为
22．（1）；（2）①见解析，②见解析
【详解】（1）电子在加速电场中运动，由动能定理有
解得
（2）①设电子在偏转电场中飞行时间为t，加速度为a，由运动学公式和牛顿第二定律水平方向有
竖直方向有
其中
解得
设电子飞出偏转电场时的偏角为，竖直分速度为则有
，
根据几何关系有
解得
可知，h与比荷无关，测出h不能求出电子的比荷
（2）在两极板P和之间的区域加垂直纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度B的大小，使电子能够沿中心线方向通过两极板间区域，此时电子受到的静电力与洛伦兹力平衡，则有
解得
23．（1）；（2），证明看详解；（3）情境1中填损失的机械能为，情境2第一个空填电荷守恒，情境2第三个空填失的电场能转化为内能
【详解】（1）根据动量定理，有
有
故两小球碰后的速度大小为。
（2）a．根据题意，进行类比，有
得
故关系式为。
b．根据图像，有
损失电场能为
代入U的关系式，可得
因
则有
（3）[1]对情景1的第二个空，类比情境2中第二个空，则情境1中填损失的机械能，有
，
则有
故该空填损失的机械能为。
[2]对情境2中的第一个空类比情境1中第一个空，对情境1中第一个空，动量为，而对于情境2，C与U的乘积表示电荷，所以该空填电荷守恒。
[3]类比情境1中第三个空，情境2中的三个空可填损失的电场能转化为内能。
24．（1）；（2） （3）
【详解】（1）根据匀强电场特点，两板间的电场强度
带电粒子受到的电场力
F=qE
由牛顿第二定律
F=ma
可得带电粒子在极板间运动的加速度大小
（2）粒子在电场中的直线加速，根据动能定理
得带电粒子到达负极板时的速度大小
（3）根据匀变速直线运动速度表达式
可得
25．（1），；（2）垂直纸面向外，；（3）不相同
【详解】（1）带电粒子在磁场区域内运动的轨迹如图所示
根据几何关系
轨迹的半径
（2）根据粒子的运动轨迹可知，在M点，所受洛伦兹力指向y轴负方向，根据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外，粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
得
（3）该粒子在电场中做类平抛运动。
粒子由N点射出磁场和电场时的速度方向与x轴夹角分别为、，则
，
所以
即该粒子由N点射出磁场和电场时的速度方向不相同。
试卷第1页，共3页
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