高中物理《第一章 靜電場》章末檢測 新人教版選修3-1

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1、高中物理《第一章 靜電場》章末檢測 新人教版選修3-1 一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分) 1. 帶有等量異種電荷的一對平行金屬板，如果兩極板間距不是足夠近或者兩極板面積不是足夠大，即使在兩極板之間，它的電場線也不是彼此平行的直線，而是如圖所示的曲線，關(guān)于這種電場，以下說法正確的是 ( 　　) A．這種電場的電場線雖然是曲線，但是電場線的分布卻是左右對稱的，很有規(guī)律性，它們之間的電場，除邊緣部分外，可以看做勻強(qiáng)電場 B．電場內(nèi)部A點(diǎn)的電場強(qiáng)度小于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度 C．電場內(nèi)部A點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于B點(diǎn)的電場強(qiáng)度 D．若將一正電荷從電場中的A點(diǎn)由靜止釋放，

2、它將沿著電場線方向運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板 答案：D 解析：由電場線疏密可看出EA＞EB，不是勻強(qiáng)電場故A、B、C錯(cuò)誤．D選項(xiàng)，正電荷靜止釋放，則沿電場力方向向下運(yùn)動(dòng)，D正確． 2. [xx·浙江高考](多選)用金屬箔做成一個(gè)不帶電的圓環(huán)，放在干燥的絕緣桌面上．小明同學(xué)用絕緣材料做的筆套與頭發(fā)摩擦后，將筆套自上向下慢慢靠近圓環(huán)，當(dāng)距離約為0.5 cm 時(shí)圓環(huán)被吸引到筆套上，如圖所示，對上述現(xiàn)象的判斷與分析，下列說法正確的是(　　) A．摩擦使筆套帶電 B．筆套靠近圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上、下部感應(yīng)出異號電荷 C．圓環(huán)被吸引到筆套的過程中，圓環(huán)所受靜電力的合力大于圓環(huán)的重力 D．筆套碰到圓環(huán)后，筆套

3、所帶的電荷立刻被全部中和 答案：ABC 解析：筆套與頭發(fā)摩擦后，由于它們的原子核束縛電子的本領(lǐng)不同，而使筆套帶電，這種起電方式叫摩擦起電，選項(xiàng)A正確；當(dāng)帶電的筆套靠近金屬箔圓環(huán)時(shí)，圓環(huán)上部感應(yīng)出與筆套相異的電荷，下部感應(yīng)出與筆套相同的電荷，即上、下部電荷量等量異號，選項(xiàng)B正確；圓環(huán)被吸引上來，由靜止變運(yùn)動(dòng)，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，圓環(huán)所受靜電力有筆套的引力和斥力，但靜電力的合力大于圓環(huán)的重力，選項(xiàng)C正確；筆套碰到圓環(huán)后，由于筆套是絕緣體，所以其上電荷不能被全部中和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 3. [xx·河北冀州](多選)真空中相距為3a的兩個(gè)點(diǎn)電荷M、N，分別固定于x軸上，x1＝0和x2＝

4、3a的兩點(diǎn)上，在它們連線上各點(diǎn)場強(qiáng)隨x變化關(guān)系如圖所示，以下判斷中正確的是 ( 　　) A．點(diǎn)電荷M、N一定為異種電荷 B．點(diǎn)電荷M、N一定為同種電荷 C．點(diǎn)電荷M、N所帶電荷量的絕對值之比為4∶1 D．x＝2a處的電勢一定為零 答案：BC 解析：因兩點(diǎn)電荷之間有E合＝0的位置，則一定為同種電荷，＝，則電量之比為4∶1，故B、C正確，A錯(cuò)誤；電勢為O處是人為規(guī)定的，一般取無限遠(yuǎn)或大地電勢為0，D錯(cuò)． 4. (多選)如圖甲所示，在x軸上有一個(gè)點(diǎn)電荷Q(圖中未畫出)，O、A、B為軸上三點(diǎn)，放在A、B兩點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷受到的電場力跟檢驗(yàn)電荷所帶電荷量的關(guān)系如下圖乙所示．以x軸的

5、正方向?yàn)殡妶隽Φ恼较颍瑒t ( 　　) A．點(diǎn)電荷Q一定為正電荷 B．點(diǎn)電荷Q在AB之間 C．A點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為2×103 N/C D．同一電荷在A點(diǎn)所受的電場力比B點(diǎn)的大 答案：BCD 解析：因正電荷場強(qiáng)和負(fù)電荷場強(qiáng)方向都為正，則電荷一定為負(fù)電荷位于AB之間，由圖象斜率可知EA＝2×103 N/C，EB＝500 N/C，故BCD正確． 5. (多選)如圖所示，光滑絕緣水平面上有三個(gè)帶電小球a、b、c(可視為點(diǎn)電荷)，三球沿一條直線擺放，僅在它們之間的靜電力作用下靜止，則以下判斷正確的是 ( 　　) A．a(chǎn)對b的靜電力一定是引力 B．a(chǎn)對b的

6、靜電力可能是斥力 C．a(chǎn)的電量可能比b少 D．a(chǎn)的電量一定比b多 答案：AD 解析：由三個(gè)電荷平衡的規(guī)律“三點(diǎn)共線，兩同夾異，兩大夾小，近小遠(yuǎn)大”可知，a和c一定帶同種電荷，a和b一定帶異種電荷，并且a的帶電量一定比b的帶電量要多，這樣c才可能平衡．因此A、D對，B、C錯(cuò)． 6. 如圖所示，一帶電粒子以某速度進(jìn)入水平向右的勻強(qiáng)電場中，在電場力作用下形成圖中所示的運(yùn)動(dòng)軌跡．M和N是軌跡上的兩點(diǎn)，其中M點(diǎn)在軌跡的最右端．不計(jì)重力，下列表述正確的是 ( 　　) A．粒子在M點(diǎn)的速率最大 B．粒子所受電場力沿電場方向 C．粒子在電場中的加速度不變 D．粒子在電場中的電

7、勢能始終在增加 答案：C 解析：根據(jù)做曲線運(yùn)動(dòng)物體的受力特點(diǎn)合力指向軌跡的凹側(cè)，再結(jié)合電場力的特點(diǎn)可知粒子帶負(fù)電，即受到的電場力方向與電場線方向相反，B錯(cuò)；從N到M電場力做負(fù)功，減速，電勢能在增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)M點(diǎn)后電場力做正功，速度增加，電勢能在減小，則在M點(diǎn)的速度最小，A、D錯(cuò)；粒子在整個(gè)過程中只受電場力，根據(jù)牛頓第二定律知加速度不變，C正確． 7. [xx·鄭州高二檢測](多選)如圖所示，a、b是兩個(gè)帶有同種電荷的小球，用絕緣細(xì)線懸掛于同一點(diǎn)，兩球靜止時(shí)，它們距水平面的高度相等，繩與豎直方向的夾角分別為α、β，且β＞α.若同時(shí)剪斷兩根細(xì)線，空氣阻力不計(jì)，兩球帶電荷量不變，下列敘述正確

8、的是 ( 　　) A．a(chǎn)球的質(zhì)量比b球的大 B．a(chǎn)、b兩球同時(shí)落地 C．a(chǎn)球的電荷量比b球的大 D．a(chǎn)、b兩球飛行的水平距離相等 答案：AB 解析：設(shè)a、b兩球間庫侖斥力大小為F，分析兩球受力可得：tanα＝，tanβ＝，因α＜β，故有ma＞mb，A正確；剪斷細(xì)線后，兩球豎直方向只受重力，做自由落體運(yùn)動(dòng)，同時(shí)落地，B正確；由于兩球在水平方向所受的庫侖斥力大小相等，故水平方向a球的加速度比b球的小，因此相等時(shí)間內(nèi)，a球的水平距離比b球的小，D錯(cuò)誤；無法比較兩球電荷量大小，故C錯(cuò)誤． 8. 勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，勻強(qiáng)電場中有一帶電粒子，在t＝0時(shí)由靜

9、止釋放，若帶電粒子只受電場力的作用，則在開始運(yùn)動(dòng)的4 s時(shí)間內(nèi)，下列說法正確的是 ( 　　) A．在t＝2 s時(shí)，帶電粒子離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn) B．在t＝1.5 s時(shí)，帶電粒子離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn) C．帶電粒子將向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng) D．4 s末帶電粒子回到原出發(fā)點(diǎn) 答案：B 解析：畫出v-t圖象 可知，1.5 s末最遠(yuǎn)，3 s末回出發(fā)點(diǎn)，粒子做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故B正確． 9. (多選)如圖所示，A板發(fā)出的電子經(jīng)加速后，水平射入水平放置的兩平行金屬板間，金屬板間所加的電壓為U，電子最終打在光屏P上，關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是 ( 　　) A．滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)

10、，電子打在熒光屏上的位置上升 B．滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，電子打在熒光屏上的位置上升 C．電壓U增大時(shí)，電子打在熒光屏上的速度大小不變 D．電壓U增大時(shí)，電子從發(fā)出到打在熒光屏上的時(shí)間不變 答案：BD 解析：當(dāng)滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng)時(shí)，加速電壓增大，因此電子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場時(shí)側(cè)移距離減小，電子打在熒光屏上的位置下降，滑動(dòng)觸頭左移則上升，A錯(cuò)、B對；電壓U增大時(shí)，電子打在熒光屏上的速度增大，但電子從出發(fā)到打在熒光屏上的時(shí)間不受側(cè)向運(yùn)動(dòng)的影響保持不變，C錯(cuò)、D對． 10. [xx·河北冀州]均勻帶電的球殼在球外空間產(chǎn)生的電場等效于電荷集中于球心處產(chǎn)生的電場．如圖所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電

11、荷量為q，球面半徑為R，CD為通過半球頂點(diǎn)與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點(diǎn)，OM＝ON＝2R.已知M點(diǎn)的場強(qiáng)大小為E，則N點(diǎn)的場強(qiáng)大小為 ( 　　) A.－E B. C.－E D.＋E 答案：A 解析：由題干可知，均勻球殼可看成球心處的點(diǎn)電荷，則補(bǔ)上半個(gè)球殼包含電量q，故可看成2q位于球心，則在N點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng)為E′＝－E，故A正確． 二、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2小題，共16分) 11. (8分)某勻強(qiáng)電場中的等勢面如圖所示，相鄰等勢面間的距離為4 mm，則該電場的場強(qiáng)E＝________V/m，一個(gè)電荷量為－1.0×10－8 C的點(diǎn)電荷沿半徑為4 mm的圓弧

12、由圓上A點(diǎn)移到圓上B點(diǎn)，AB是直徑，與等勢面夾角為60°，則移動(dòng)過程中靜電力做功________J. 答案：500　2×10－8 解析：E＝＝ V/m＝500 V/m，WAB＝qUAB＝－1.0×10－8×(－500×8×10－3×sin60°) J＝2×10－8 J. 12. (8分)利用靜電除塵器可以消除空氣中的粉塵．靜電除塵器由金屬管A和懸在管中的金屬絲B組成，A和B分別接到高壓電源的正極和負(fù)極，其裝置示意圖如圖所示．A、B之間有很強(qiáng)的電場，距B越近，場強(qiáng)________(填“越大”或“越小”)．B附近的氣體分子被電離成為電子和正離子，粉塵吸附電子后被吸附到________(填

13、“A”或“B”)上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中． 答案：越大　A 解析：本題考查靜電除塵的原理．電極截面如圖所示，由電場線可判斷越靠近B場強(qiáng)越大；粉塵吸附電子后帶負(fù)電，因此向正極A運(yùn)動(dòng)． 三、計(jì)算題(本大題共4小題，共44分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13. (10分)如圖所示，M、N是水平放置的一對金屬板，其中M板中央有一個(gè)小孔O，板間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場，AB是一長9L的輕質(zhì)絕緣細(xì)桿，在桿上等間距地固定著10個(gè)完全相同的帶正電小球，每個(gè)小球的電荷量為q、質(zhì)量為m，相鄰小球距離為L，現(xiàn)將最下端小球置于O處，然后將AB由靜止釋放，AB在運(yùn)動(dòng)過程

14、中始終保持豎直，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，在第4個(gè)小球進(jìn)入電場到第5個(gè)小球進(jìn)入電場這一過程中AB做勻速運(yùn)動(dòng)．求： (1)兩板間電場強(qiáng)度E； (2)上述勻速運(yùn)動(dòng)過程中速度v的大?。? 答案：(1)mg　(2) 解析：10mg＝4qE E＝mg (2)由動(dòng)能定理得 10mg·3L－(qE·3L＋qE·2L＋qE·L)＝×10 mv2 v＝. 14. (10分)如圖所示，相距為d的兩塊平行金屬板M、N與電源相連，開關(guān)S閉合后，M、N間有勻強(qiáng)電場，一個(gè)帶電粒子以垂直電場方向從M板邊緣射入電場，恰打在N板中點(diǎn)，若不計(jì)重力，為了使粒子恰好能飛出電場，N板應(yīng)向下移動(dòng)多少？ 答案：d 解析：M、

15、N兩板間的距離為d，設(shè)板長為L，由題意可知， d＝① dx＝② 由①②式可得＝?＝ a＝＝即＝有＝，得dx＝2d. 故N板下移的距離為 Δs1＝dx－d＝d. 15. (12分)如圖所示，固定于同一條豎直線上的A、B是兩個(gè)帶等量異種電荷的點(diǎn)電荷，電荷量分別為＋Q和－Q，A、B相距為2d.MN是豎直放置的光滑絕緣細(xì)桿，另有一個(gè)穿過細(xì)桿的帶電小球p，質(zhì)量為m、電荷量為＋q(可視為點(diǎn)電荷，不影響電場的分布)，現(xiàn)將小球p從與點(diǎn)電荷A等高的C處由靜止開始釋放，小球p向下運(yùn)動(dòng)到距C點(diǎn)距離為d的O點(diǎn)時(shí)，速度為v.已知MN與AB之間的距離為d，靜電力常量為k，重力加速度為g.求： (1)C

16、、O間的電勢差UCO； (2)O點(diǎn)處的電場強(qiáng)度E的大??； (3)小球p經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的加速度； (4)小球p經(jīng)過與點(diǎn)電荷B等高的D點(diǎn)時(shí)的速度． 答案：(1)　(2)　(3)g＋　(4)v 解析：(1)小球p由C運(yùn)動(dòng)到O的過程，由動(dòng)能定理得 mgd＋qUCO＝mv2－0 所以UCO＝① (2)小球p經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)受力如圖 由庫侖定律得 F1＝F2＝k② 它們的合力為 F＝F1cos45°＋F2cos45°＝③ 所以O(shè)點(diǎn)處的電場強(qiáng)度 E＝＝④ (3)由牛頓第二定律得： mg＋qE＝ma⑤ 所以a＝g＋⑥ (4)小球p由O運(yùn)動(dòng)到D的過程，由動(dòng)能定理得 mgd＋qUO

17、D＝mv－mv2⑦ 由電場特點(diǎn)可知UCO＝UOD⑧ 聯(lián)立①⑦⑧解得vD＝v 16. (12分)如圖所示，在水平向左的勻強(qiáng)電場中，一帶電小球用絕緣輕繩(不伸縮)懸于O點(diǎn)，平衡時(shí)小球位于A點(diǎn)，此時(shí)繩與豎直方向的夾角θ＝53°，繩長為l，B、C、D到O點(diǎn)的距離均為l，BD水平，OC豎直，BO＝CO＝DO＝l. (1)將小球移到B點(diǎn)，給小球一豎直向下的初速度vB ，小球到達(dá)懸點(diǎn)正下方C點(diǎn)時(shí)繩中拉力恰等于小球重力，求vB的大?。? (2)當(dāng)小球移到D點(diǎn)后，讓小球由靜止自由釋放，求：小 球首次經(jīng)過懸點(diǎn)O正下方時(shí)的速率．(計(jì)算結(jié)果可帶根號，取sin53°＝0.8) 答案：(1)　(2) 解析：(1)小球由B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中 (mg－Eq)l＝mv－mv 由在C點(diǎn)繩中的拉力恰等于小球重力知 FC－mg＝m，則vC＝0 由在A點(diǎn)小球處于平衡知： Eq＝mgtan53°＝mg， 所以vB＝. (2)小球由D點(diǎn)靜止釋放后沿與豎直方向夾角θ＝53°的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，直至運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方的P點(diǎn)，OP距離h＝lcot53°＝l. 在此過程中，繩中張力始終為零，故此過程中的加速度a和位移x分別為a＝＝g，x＝＝l，所以小球到達(dá)懸點(diǎn)正下方時(shí)的速率v＝＝.