人教版高中物理選修3-1：第一章-章末檢測卷

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章末檢測卷 (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分) 1.下面是某同學(xué)對(duì)電場中的一些概念及公式的理解，其中正確的是(　　) A.根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式E＝可知，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與試探電荷所帶的電荷量成反比 B.根據(jù)電容的定義式C＝可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比 C.根據(jù)真空中點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度公式E＝k可知，電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與場源電荷所帶的電荷量無關(guān) D.根據(jù)電勢差的定義式UAB＝可知，帶電荷量為1 C的正電荷，從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)克服電場力做功為1 J，則A、B兩點(diǎn)間的電勢差為－1 V 答案　D 解析　電場強(qiáng)度E與F、q無關(guān)，由電場本身決定，A錯(cuò)誤；電容C與Q、U無關(guān)，由電容器本身決定，B錯(cuò)誤；E＝k是決定式，C錯(cuò)誤；在電場中，克服電場力做功，電勢能增大，D正確. 2.A、B、C三點(diǎn)在同一直線上，AB∶BC＝1∶2，B點(diǎn)位于A、C之間，在B處固定一電荷量為Q的點(diǎn)電荷.當(dāng)在A處放一電荷量為＋q的點(diǎn)電荷時(shí)，它所受到的電場力為F；移去A處電荷，在C處放一電荷量為－2q的點(diǎn)電荷，其所受電場力為(　　) A.－ B. C.－F D.F 答案　B 解析　如圖所示，設(shè)B處的點(diǎn)電荷帶電荷量為正，AB＝r，則BC＝2r，根據(jù)庫侖定律F＝，F(xiàn)′＝，可得F′＝，故選項(xiàng)B正確. 3.如圖1所示，在粗糙的水平面上固定一個(gè)點(diǎn)電荷Q，在M點(diǎn)無初速度釋放一個(gè)帶有恒定電量的小物塊，小物塊在Q的電場中運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)停止，則從M到N的過程中，下列說法錯(cuò)誤的是(　　) 圖1 A.小物塊所受的靜電力逐漸減小 B.小物塊具有的電勢能逐漸減小 C.M點(diǎn)的電勢一定高于N點(diǎn)的電勢 D.小物塊電勢能的減少量一定等于克服摩擦力做的功 答案　C 解析　小物塊在從M運(yùn)動(dòng)到N的過程中，一定受到向右的摩擦力，所以庫侖力一定向左.隨著由M運(yùn)動(dòng)到N， 離電荷Q距離越來越大，所以小物塊受到的靜電力即庫侖力一定減小，A正確；由動(dòng)能定理可得μmgx－WE＝0，即WE＝μmgx，靜電力做正功，小物塊具有的電勢能減小，其減少量等于克服滑動(dòng)摩擦力做的功值，B、D正確；因點(diǎn)電荷Q的電性未知，不能判斷M、N兩點(diǎn)電勢的高低，C錯(cuò)誤. 4.如圖2所示，真空中有兩個(gè)等量的正電荷q1和q2，分別固定于A、B兩點(diǎn)，DC為AB連線的中垂線，C為A、B兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)，將一正電荷q3由C點(diǎn)沿著中垂線移至無窮遠(yuǎn)處的過程中，下列結(jié)論正確的有(　　) 圖2 A.電勢能逐漸減小 B.電勢能逐漸增大 C.q3受到的電場力逐漸減小 D.q3受到的電場力逐漸增大 答案　A 解析　中垂線CD段上的電場強(qiáng)度方向處處都是豎直向上，故正電荷q3由C點(diǎn)沿著中垂線移至無窮遠(yuǎn)處的過程中，電場力做正功，電勢能減小，A對(duì)，B錯(cuò)；中垂線上由C到無窮遠(yuǎn)，電場強(qiáng)度先變大后變小，q3受到的電場力先變大后變小，C、D錯(cuò). 5.如圖3所示，A、B、C、D是真空中一正四面體的四個(gè)頂點(diǎn).現(xiàn)在在A、B兩點(diǎn)分別固定兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1和Q2，則關(guān)于C、D兩點(diǎn)的場強(qiáng)和電勢，下列說法正確的是(　　) 圖3 A.若Q1和Q2是等量異種電荷，則C、D兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度不同，電勢相同 B.若Q1和Q2是等量異種電荷，則C、D兩點(diǎn)電場強(qiáng)度和電勢均相同 C.若Q1和Q2是等量同種電荷，則C、D兩點(diǎn)電場強(qiáng)度和電勢均不相同 D.若Q1和Q2是等量同種電荷，則C、D兩點(diǎn)電場強(qiáng)度和電勢均相同 答案　B 解析　若Q1和Q2是等量異種電荷，通過AB的中垂面是一等勢面，C、D在同一等勢面上，電勢相等.C、D兩點(diǎn)的場強(qiáng)都與等勢面垂直，方向相同，根據(jù)對(duì)稱性可知，場強(qiáng)大小相等，故C、D兩點(diǎn)的場強(qiáng)、電勢均相同，故A錯(cuò)誤，B正確.若Q1和Q2是等量同種電荷，由電場的分布情況和對(duì)稱性可知，C、D兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等，方向不同，則電場強(qiáng)度不同，電勢相等，故C、D錯(cuò)誤. 6.如圖4所示，電源A兩端的電壓恒為6 V，電源B兩端的電壓恒為8 V，當(dāng)開關(guān)S從A扳到B時(shí)，通過電流計(jì)的電荷量為1.210－5 C，則電容器的電容約為(　　) 圖4 A.210－5 F B.1.510－6 F C.610－6 F D.8.610－7 F 答案　D 解析　當(dāng)開關(guān)S接A時(shí)，電容器上極板帶正電，所帶電荷量Q＝CUA，當(dāng)開關(guān)S扳到B時(shí)，電容器上極板帶負(fù)電，所帶電荷量Q′＝CUB，該過程中通過電流計(jì)的電荷量ΔQ＝Q＋Q′＝C(UA＋UB)＝1.210－5 C，解得電容C≈8.610－7 F，選項(xiàng)D正確. 7.如圖5所示，A、B、C、D、E、F為勻強(qiáng)電場中一個(gè)邊長為10 cm的正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)，A、C、D三點(diǎn)電勢分別為1.0 V、2.0 V、3.0 V，正六邊形所在平面與電場線平行.則(　　) 圖5 A.E點(diǎn)的電勢與C點(diǎn)的電勢相等 B.UEF與UBC相同 C.電場強(qiáng)度的大小為 V/m D.電場強(qiáng)度的大小為20 V/m 答案　C 解析　A、D兩點(diǎn)電勢分別為1.0 V和3.0 V，則AD中點(diǎn)O的電勢為2.0 V，C點(diǎn)與O點(diǎn)等勢，C與E不等勢，A錯(cuò)誤；UEF和UBC大小相同，但正負(fù)不同，B錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度E＝＝ V/m，C正確，D錯(cuò)誤. 二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題4分，共20分.) 8.如圖6所示，長為L＝0.5 m、傾角為θ＝37的光滑絕緣斜面處于水平向右的勻強(qiáng)電場中，一帶電荷量為＋q，質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，以初速度v0＝2 m/s恰能沿斜面勻速上滑，g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，則下列說法中正確的是(　　) 圖6 A.小球在B點(diǎn)的電勢能大于在A點(diǎn)的電勢能 B.水平勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為 C.若電場強(qiáng)度加倍，小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小為3 m/s2 D.若電場強(qiáng)度減半，小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度為初速度v0的一半 答案　BD 解析　在小球由A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，重力做負(fù)功，電場力做正功，小球電勢能減少，A錯(cuò)；由動(dòng)能定理知qELcos θ－mgLsin θ＝0，所以水平勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為，B對(duì)；電場強(qiáng)度加倍后，則有q2Ecos θ－mgsin θ＝ma，所以a＝6 m/s2，C錯(cuò)；電場強(qiáng)度減半后，則有mgsin θ－qcos θ＝ma1，a1＝3 m/s2，由v－v2＝2a1L代入數(shù)值得v＝1 m/s，D對(duì). 9.如圖7所示，在xOy坐標(biāo)系中以O(shè)為中心的橢圓上有a、b、c、d、e五個(gè)點(diǎn)，在焦點(diǎn)f處固定一正點(diǎn)電荷，則下列判斷正確的是(　　) 圖7 A.c、e兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度相同 B.a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢低 C.一負(fù)電荷在d點(diǎn)時(shí)的電勢能大于在a點(diǎn)時(shí)的電勢能 D.將一正電荷由e點(diǎn)沿eabc移到c點(diǎn)，所受電場力先做正功再做負(fù)功，但總功為零 答案　BD 解析　c、e兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小相等，方向不同，分別沿fc、fe方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；離正點(diǎn)電荷越近的點(diǎn)電勢越高，a點(diǎn)離f遠(yuǎn)，故選項(xiàng)B正確；負(fù)電荷在電勢越高的位置其電勢能越小，a點(diǎn)電勢低于d點(diǎn)電勢，故負(fù)電荷在d點(diǎn)時(shí)的電勢能小于在a點(diǎn)時(shí)的電勢能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將一正電荷由e點(diǎn)沿ea移到a點(diǎn)的過程中，所受電場力做正功，由a點(diǎn)沿abc移到c點(diǎn)的過程中，所受電場力做負(fù)功，由于c、e兩點(diǎn)等電勢，故整個(gè)過程中電場力做功為零. 10.如圖8所示為一空腔導(dǎo)體周圍的電場線分布圖，電場方向如圖中箭頭所示，M、N、P、Q是以O(shè)為圓心的一個(gè)圓周上的四點(diǎn)，其中M、N在一條直電場線上，P、Q在一條曲電場線上，下列說法正確的有(　　) 圖8 A.M點(diǎn)的電場強(qiáng)度比N點(diǎn)的電場強(qiáng)度小 B.P點(diǎn)的電勢比Q點(diǎn)的電勢低 C.負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢能小于其在Q點(diǎn)的電勢能 D.M、O間的電勢差等于O、N間的電勢差 答案　AC 解析　用電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱，故N點(diǎn)的場強(qiáng)比M點(diǎn)的場強(qiáng)大，故A正確.沿著電場線的方向電勢越來越低，所以Q點(diǎn)的電勢比P點(diǎn)的電勢低，故B錯(cuò)誤.P點(diǎn)電勢高于Q點(diǎn)，根據(jù)Ep＝φq可知，負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢能小于在Q點(diǎn)的電勢能，故C正確.根據(jù)電場分布可知，MO間的平均電場強(qiáng)度比ON間的平均電場強(qiáng)度小，故由公式UAB＝Ed可知，MO間的電勢差小于ON間的電勢差，故D錯(cuò)誤. 11.圖9甲中直線PQ表示電場中的一條電場線，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子僅在電場力作用下沿電場線向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)速度為v0，到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)速度減為零，粒子運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖乙所示.下列判斷正確的是(　　) 圖9 A.P點(diǎn)電勢高于Q點(diǎn)電勢 B.P點(diǎn)場強(qiáng)大于Q點(diǎn)場強(qiáng) C.P、Q兩點(diǎn)間的電勢差為 D.帶負(fù)電的粒子在P點(diǎn)的電勢能大于在Q點(diǎn)的電勢能 答案　ABC 解析　由題圖乙知帶電粒子的速度減小，受到向左的電場力，故電場線方向向右，P點(diǎn)電勢一定高于Q點(diǎn)電勢，故A正確；由題圖乙可知，P處的加速度大于Q處的加速度，故P處的場強(qiáng)大于Q處的場強(qiáng)，故B正確；由動(dòng)能定理知qU＝mv，可求出PQ兩點(diǎn)的電勢差為，故C正確；負(fù)電荷在電勢低的地方電勢能大，故帶負(fù)電的粒子在P點(diǎn)的電勢能一定小于在Q點(diǎn)的電勢能，故D錯(cuò)誤. 12.如圖10甲所示，兩平行金屬板豎直放置，左極板接地，中間有小孔.右極板電勢隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示.電子原來靜止在左極板小孔處.(不計(jì)重力作用)下列說法中正確的是(　　) 圖10 A.從t＝0時(shí)刻釋放電子，電子將始終向右運(yùn)動(dòng)，直到打到右極板上 B.從t＝0時(shí)刻釋放電子，電子可能在兩板間振動(dòng) C.從t＝時(shí)刻釋放電子，電子可能在兩板間振動(dòng)，也可能打到右極板上 D.從t＝時(shí)刻釋放電子，電子必將打到左極板上 答案　AC 解析　從t＝0時(shí)刻釋放電子，如果兩板間距離足夠大，電子將向右先勻加速，接著勻減速，速度減小到零后，又開始向右勻加速，接著勻減速……直到打在右極板上.電子不可能向左運(yùn)動(dòng)；如果兩板間距離不夠大，電子也始終向右運(yùn)動(dòng)，直到打到右極板上.從t＝時(shí)刻釋放電子，如果兩板間距離足夠大，電子將向右先勻加速，接著勻減速，速度減小到零后，改為向左再勻加速，接著勻減速.即在兩板間振動(dòng)；如果兩板間距離不夠大，則電子在第一次向右運(yùn)動(dòng)過程中就有可能打在右極板上.從t＝時(shí)刻釋放電子，如果兩板間距離不夠大，電子將在第一次向右運(yùn)動(dòng)過程中就打在右極板上；如果第一次向右運(yùn)動(dòng)沒有打在右極板上，那就一定會(huì)在向左運(yùn)動(dòng)過程中打在左極板上.選A、C. 三、計(jì)算題(本題共4小題，共52分) 13.(12分)如圖11所示平行金屬板A、B之間有勻強(qiáng)電場，A、B間電壓為600 V，A板帶正電并接地，A、B兩板間距為12 cm，C點(diǎn)離A板4 cm.求： 圖11 (1)C點(diǎn)的電勢； (2)若將一電子從場外移到C點(diǎn)，電場力做多少功？做正功還是做負(fù)功？ 答案　(1)－200 V　(2)－200 eV　做負(fù)功 解析　(1)板間場強(qiáng)為 E＝＝ V/m＝5103 V/m， 已知A板與C點(diǎn)間的距離為d′＝0.04 m 則UAC＝Ed′＝51030.04 V＝200 V. 因?yàn)锳板接地，φA＝0，且沿電場方向電勢降低，所以可得φC＝－200 V. (2)“場外”可理解為離電場無窮遠(yuǎn)，此處電勢也為零. 由W＝qU可得將電子從場外移到C點(diǎn)，電場力做的功為W＝e(0－φC)＝－1.610－19200 J＝－200 eV.負(fù)號(hào)說明電場力做的是負(fù)功. 14.(13分)如圖12所示，已知AC⊥BC，∠ABC＝60，BC＝20 cm，A、B、C三點(diǎn)都在勻強(qiáng)電場中，且A、B、C所在平面與電場線平行，把一個(gè)電荷量q＝10－5 C的正電荷從A移到B，電場力做功為零；從B移到C，電場力做功為－10－3 J. 圖12 (1)求A、C間的電勢差； (2)若規(guī)定B點(diǎn)電勢為零，求C點(diǎn)的電勢； (3)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小及方向. 答案　(1)－102 V (2)102 V (3)1 000 V/m　方向與水平方向夾角為30指向右下方 解析　根據(jù)W＝Uq得，UAB＝0，即φA＝φB， UBC＝＝－102 V (1)UAC＝φA－φC＝φB－φC＝UBC＝－102 V (2)φB＝0，UBC＝φB－φC，所以φC＝φB－UBC＝102 V (3)AB為等勢面，場強(qiáng)方向垂直AB連線指向右下方，故E＝＝1 000 V/m. 15.(13分)如圖13所示，在E ＝ 103 V/m的水平向左勻強(qiáng)電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道豎直放置，軌道與一水平絕緣軌道MN連接，半圓軌道所在豎直平面與電場線平行，其半徑R ＝0.4 m，一帶正電荷q＝10－4 C的小滑塊質(zhì)量為m＝ 0.04 kg，與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，g取10 m/s2，求： 圖13 (1)要使小滑塊能運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的最高點(diǎn)L，滑塊應(yīng)在水平軌道上離N點(diǎn)多遠(yuǎn)處釋放？ (2)這樣釋放的滑塊通過P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力是多大？(P為半圓軌道中點(diǎn)) 答案　(1)20 m　(2)1.5 N 解析　(1)滑塊剛能通過軌道最高點(diǎn)的條件是 mg＝m，v＝＝2 m/s 滑塊由釋放點(diǎn)到最高點(diǎn)過程，由動(dòng)能定理得： qEx－μmgx－2mgR＝mv2 代入數(shù)據(jù)得：x＝20 m (2)滑塊過P點(diǎn)時(shí)，由動(dòng)能定理： －mgR－qER＝mv2－mv 在P點(diǎn)由牛頓第二定律：FN－qE＝ 代入數(shù)據(jù)得：FN＝1.5 N. 16. (14分)如圖14甲所示，熱電子由陰極飛出時(shí)的初速度忽略不計(jì)，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0，電容器板長和板間距離為L＝10 cm，下極板接地，電容器右端到熒光屏的距離也是L＝10 cm，在電容器兩極板間接一交變電壓，上極板的電勢隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示.(每個(gè)電子穿過平行板的時(shí)間都極短，可以認(rèn)為電子穿過平行板的過程中電壓是不變的)求： (1)在t＝0.06 s時(shí)刻，電子打在熒光屏上的何處； (2)熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長？ 圖14 答案　(1)13.5 cm　(2)30 cm 解析　(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U0加速后的速度為v， 根據(jù)動(dòng)能定理得：qU0＝mv2， 所以：v＝ 經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場偏轉(zhuǎn)后偏移量y＝at2＝()2， 所以y＝，由題圖知t＝0.06 s時(shí)刻U偏＝1.8U0，代入數(shù)據(jù)解得y＝4.5 cm. 設(shè)打在屏上的點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為Y，根據(jù)相似三角形得：＝ 代入數(shù)據(jù)解得：Y＝13.5 cm. (2)由題知電子偏移量y的最大值為， 當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓超過2U0時(shí)， 電子就打不到熒光屏上了， 根據(jù)＝得：Y′＝ 所以熒光屏上電子能打到的區(qū)間長為：2Y′＝3L＝30 cm.