《高考物理108所名校押题精选》押题精选21 电学解答题 （原卷版）

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押题精选 21 电学解答题
1．2021 年2月10 日19 时52 分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实
现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为
T。已知火星的半径为 R，火星表面的重力加速度的大小为 g，引力常量为 G，不考虑火星的自转。求：
（1）火星的质量 M；
（2）火星的第一宇宙速度 v；
（3）求“天问一号”绕火星飞行时轨道半径 r；
（4）在电场中我们利用 E= 来定义电场强度，引力场与电场有相似的性质，请你求“天问一号”所处轨
道的引力场强度是多大？
2．1890 年，汤姆孙利用气体放电管研究阴极射线，发现了电子，从而认识到原子是可以分割的。气体放
电管的示意图如图甲所示。气体放电管的基本原理是在 D1和D2两极板区域施加电场或磁场，电子在电场
或磁场中发生偏转，通过偏转情况可分析电子的性质。具体情况可以抽象成如图乙所示的模型，电子从 A
点以初速度 v0水平进入竖直向上的匀强电场，电场强度为 E，然后从 B点射出，已知 AB 连线和电场方向
夹角为 60°，AB 的长度为 L，求：
（1）电子的比荷？
（2）撤去电场，在原来的电场区域内施加垂直纸面的磁场，电子仍从 A点以初速度 v0水平进入，从 B点
射出，则磁场的大小和方向？
3．电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。按图甲所示连接电路，当开关 S闭合时，电源将
使电容器两极板带上等量异种电荷，这一个过程叫做电容器充电。已知电容器的电容为 C，电源电动势大
小为 E，内阻不计。
（1）a.求充电结束后电容器所带的电荷量 Q；
b.在图甲所示的充电电路中，通过改变电路中电阻箱接入电路的阻值 R，对同一电容器分别进行两次充电，
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电容器所带电荷量 q随时间 t变化的曲线分别如图乙中①、②所示。请问：哪条曲线对应电阻箱接入电路
的阻值 R较大？并分析说明理由。
（2）电容器在充电过程中，两极板间的电压 u随所带电荷量 q增多而增大，储存的电能增大。
a.请在图丙中画出电容器充电过程中的 u―q图像，并借助图像求出充电结束后电容器储存的电能 ；
b.在电容器充电过程中，电源提供的能量一部分储存在电容器中，另外一部分以内能的形式损失。有同学
认为，电阻箱接入不同的阻值时，充电电路中电流不同，所以充电过程中损失的能量不同。你同意该同学
的说法吗？请说明理由。
4．科技在我国的“蓝天保卫战”中发挥了重要作用，某科研团队设计了一款用于收集工业生产中产生的
固体颗粒的装置，其原理简图如图所示。固体颗粒通过带电室时带上正电荷，颗粒从A点无初速度地进人
加速区，经B点进入径向电场区，沿圆弧BC 运动，再经 C点竖直向下进人偏转电场区，最终打在竖直
收集挡板上的 G点。建立如图所示坐标系，带电室、加速区、径向电场区在第二象限，偏转电场区和挡板
在第四象限。已知固体颗粒的比荷为 10-3 C/kg，加速区板间电压为 U=2×103V，圆弧BC 上各点的场强大小
相同且为E1=2.5×104V/m，方向都指向圆弧BC 的圆心D点，偏转电场大小为 E2=4×104V/m，方向水平向右，
挡板距离 y轴0.2m。不计重力、空气阻力及颗粒间的作用力，求：
(1)带电固体颗粒离开加速区的速度大小及圆弧BC 的半径；
(2)G点与 x轴之间的距离。
5．如图是两个圆筒M、N的横截面，N筒的半径为 L，M筒半径远小于L，在筒的右侧有一等腰三角形匀
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强磁场区域 ，磁感应强度大小为 B，方向平行圆筒的轴线。M、N以相同角速度顺时针转动，两边缘
开有两个正对着的窄缝 、 ，当 、 的连线刚好与底边上的高共线时，M筒内部便通过
向外射出一个质量为 m、电荷量为 q的带电粒子，粒子进入磁场后从 边中点射出。已知 底边的
高为 ，底边 ，粒子通过的空间均为真空。求：
（1）粒子的速度；
（2）圆筒的角速度。
6．质谱仪是以离子源、质量分析器和离子检测器为核心的电子仪器。离子源是使试样分子在高真空条件
下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。
它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的
不同质量的离子，按质荷比 的大小分离的装置。质谱仪的部分原理图可简化为如图甲所示，离子源（在
狭缝上方，图中未画出）产生的带电离子经狭缝之间的电场加速后，匀速并垂直射入偏转磁场区域，加速
电场的电压随时间变化如图乙所示。离子进入匀强磁场区域后，在洛伦兹力的作用下打到照相底片上并被
接收，形成一细条纹。若从离子源产生的离子初速度为零、电荷量为 、质量为 m，加速电压为
时，离子恰好打在P点， 为放置照相底片的离子检测区域，M为 的中点。已知
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