2017-2018學(xué)年度高中物理 第一章 靜電場檢測試題【含解析】教科版選修3-1

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1、 靜電場 檢測試題 (時(shí)間:60分鐘　滿分:100分) 【測控導(dǎo)航】 知識點(diǎn) 題號 1.感應(yīng)起電 1(易) 2.電場的強(qiáng)弱及描述 2(易),5(易) 3.電場力做功、電勢能 3(易),7(中),9(中) 4.平行板電容器 4(易),8(中) 5.帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 6(易),10(中),11(中),12(難) 一、選擇題(共8小題,每小題6分,共48分.第1～4小題為單項(xiàng)選擇題,第5～8小題為多項(xiàng)選擇題,選對但不全的得3分) 1.(2016浙江卷,15)如圖所示,兩個(gè)不帶電的導(dǎo)體A和B,用一對絕緣柱支持使它們彼此接觸.把一帶正電荷的物體C置于A附近,貼在

2、A,B下部的金屬箔都張開,(　C　) A.此時(shí)A帶正電,B帶負(fù)電 B.此時(shí)A電勢低,B電勢高 C.移去C,貼在A,B下部的金屬箔都閉合 D.先把A和B分開,然后移去C,貼在A,B下部的金屬箔都閉合 解析:由靜電感應(yīng)可知,A左端帶負(fù)電,B右端帶正電,A,B的電勢相等,選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;若移去C,則兩端的感應(yīng)電荷消失,則貼在A,B下部的金屬箔都閉合,選項(xiàng)C正確;先把A和B分開,然后移去C,則A,B帶的電荷仍然存在,故貼在A,B下部的金屬箔仍張開,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.如圖所示,空心絕緣球殼的表面均勻分布負(fù)電荷時(shí),球內(nèi)各點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零.現(xiàn)移走半只球殼,余下部分電荷分布不變.此半球殼的對稱

3、軸線上有一P點(diǎn),半球殼負(fù)電荷在P點(diǎn)處的合場強(qiáng)的方向?yàn)?　A　) A.水平向左 B.水平向右 C.豎直向上 D.豎直向下 解析:取半球殼截面直徑上的兩個(gè)點(diǎn)分析,如圖所示,EM,EN的合場強(qiáng)EP水平向右,由對稱性知,半球殼右半部分在P處的合場強(qiáng)水平向右,根據(jù)EP=0知,半球殼左半部分在P處的場強(qiáng)水平向左,選項(xiàng)A正確. 3.如圖所示,三個(gè)同心圓是以點(diǎn)電荷Q為圓心的等勢面,相鄰等勢面的電勢差相等,則下列說法正確的是(　D　) A.一個(gè)點(diǎn)電荷+q在B點(diǎn)所受的電場力比在A點(diǎn)的大 B.一個(gè)點(diǎn)電荷+q在B點(diǎn)具有的電勢能比在A點(diǎn)的小 C.將同一個(gè)電荷由B點(diǎn)移到D點(diǎn)電場力做的功比由C點(diǎn)移

4、到A點(diǎn)多 D.將電荷+q由B點(diǎn)移到C點(diǎn),電場力做正功 解析:點(diǎn)電荷電場中,離點(diǎn)電荷越近場強(qiáng)越大,所以EA>EB,點(diǎn)電荷+q在A點(diǎn)受的電場力比在B點(diǎn)受的電場力大,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;從B向A移動(dòng)+q,電場力做正功,電勢能減小,即+q在B點(diǎn)電勢能比在A點(diǎn)大,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從B到D移動(dòng)電荷量為+q的電荷,電場力做功WBD=qUBD,從C到A所做的功是WCA=qUCA,因?yàn)閁BD=UCA,故WBD=WCA,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從B到C移動(dòng)+q,電場力應(yīng)做正功,選項(xiàng)D正確. 4.(2016天津卷,4)如圖所示,平行板電容器帶有等量異種電荷,與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地,在兩極板間有一固定在P

5、點(diǎn)的點(diǎn)電荷,以E表示兩板間的電場強(qiáng)度,Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能,θ表示靜電計(jì)指針的偏角.若保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置,則(　D　) A.θ增大,E增大 B.θ增大,Ep不變 C.θ減小,Ep增大 D.θ減小,E不變 解析:若保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離,則根據(jù)C= εS4πkd可知,C變大,Q一定,則根據(jù)Q=CU可知,U減小,則靜電計(jì)指針偏角θ減小;根據(jù)E=Ud,Q=CU,C=εS4πkd聯(lián)立可得E=4πkQεS,可知E不變;根據(jù)U=Ed可知,P點(diǎn)離下極板的距離不變,且E不變,P點(diǎn)與下極板間的電勢差不變,P點(diǎn)的電勢不變,則電勢能E

6、p也不變,選項(xiàng)A,B,C錯(cuò)誤,D正確. 5.(2014全國Ⅱ卷,19)關(guān)于靜電場的電場強(qiáng)度和電勢,下列說法正確的是(　AD　) A.電場強(qiáng)度的方向處處與等電勢面垂直 B.電場強(qiáng)度為零的地方,電勢也為零 C.隨著電場強(qiáng)度的大小逐漸減小,電勢也逐漸降低 D.任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢降落最快的地方 解析:因電場線方向處處與等勢面方向垂直,因此電場強(qiáng)度的方向處處與等勢面垂直,由此可知A項(xiàng)正確;電場強(qiáng)度大小與電勢的大小沒有必然的關(guān)系,因此B,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在電場中電場強(qiáng)度的方向是電勢降落最快的方向,由此可知任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度總是指向該點(diǎn)電勢降落最快的方向,D項(xiàng)正確. 6.(2017哈爾濱

7、市第六中月考)如圖所示,矩形虛線框的真空區(qū)域內(nèi)存在著沿紙面方向的勻強(qiáng)電場(方向未畫出),一質(zhì)子從bc邊上的P點(diǎn)以速度v0垂直于bc邊射入電場,從cd邊上的Q點(diǎn)飛出電場,不計(jì)重力.則下列說法正確的是(　AB　) A.質(zhì)子到Q點(diǎn)時(shí)的速度方向可能與cd邊垂直 B.不論電場方向如何,若已知a,b,c三點(diǎn)的電勢,一定能確定d點(diǎn)的 電勢 C.靜電力一定對質(zhì)子做正功 D.P點(diǎn)電勢一定高于Q點(diǎn)電勢 解析:若靜電力斜向右下方,質(zhì)子豎直方向有向下的分力,水平方向有向右的分力,豎直方向上質(zhì)子做勻減速運(yùn)動(dòng),到達(dá)Q點(diǎn)時(shí),速度可能為零,則到Q點(diǎn)時(shí)的速度方向可能與cd邊垂直,故A正確;根據(jù)勻強(qiáng)電場中電勢差與

8、場強(qiáng)的關(guān)系式U=Ed知,除等勢面上外,沿任何方向相等的距離,兩點(diǎn)間的電勢差都相等,故若知道a,b,c三點(diǎn)的電勢,一定能確定出d點(diǎn)的電勢,故B正確;由于靜電力方向未知,若靜電力方向與瞬時(shí)速度成鈍角,靜電力對質(zhì)子做負(fù)功,故C錯(cuò)誤;整個(gè)過程中,靜電力可能做正功,也可能做負(fù)功,也可能不做功,故電勢能可能變小、變大、不變,故電勢可能升高、降低或不變,故D錯(cuò)誤. 7.(2017濟(jì)南高二檢測)帶電粒子射入一固定的帶正電的點(diǎn)電荷Q的電場中,沿圖中實(shí)線軌跡從a運(yùn)動(dòng)到b,a,b兩點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離分別為ra,rb(ra>rb),b為運(yùn)動(dòng)軌跡上到Q的最近點(diǎn),不計(jì)粒子的重力,則可知(　BD　) A.運(yùn)動(dòng)粒子帶

9、負(fù)電 B.b點(diǎn)的場強(qiáng)大于a點(diǎn)的場強(qiáng) C.a到b的過程中,電場力對粒子不做功 D.a到b的過程中,粒子動(dòng)能和電勢能之和保持不變 解析:由帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知帶電粒子帶正電,由點(diǎn)電荷所形成電場的場強(qiáng)公式E=kQr2知,Eb>Ea;粒子從a到b的過程中,電場力對粒子做負(fù)功,動(dòng)能減小,電勢能增大,但總能量不變,故選項(xiàng)B,D正確. 8.如圖所示,兩極板水平放置的平行板電容器間形成勻強(qiáng)電場.兩極板間相距為d.一帶負(fù)電的微粒從上極板M的邊緣以初速度v0射入,沿直線從下極板N的邊緣射出.已知微粒的電荷量為q,質(zhì)量為m.下列說法正確的是(　ACD　) A.微粒運(yùn)動(dòng)的加速度為0 B.微粒的電勢

10、能減小了mgd C.兩極板間的電勢差為mgdq D.M極板的電勢高于N極板的電勢 解析:帶電微粒在合外力為零的作用下沿斜線運(yùn)動(dòng),所以加速度為零.因?yàn)殡妶隽ο蛏?所以電場線豎直向下,選項(xiàng)A,D正確;負(fù)電荷由高電勢向低電勢移動(dòng),電勢能增加了mgd,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由mg=qUd,得U=mgdq,選項(xiàng)C正確. 二、非選擇題(共4小題,共52分) 9.(12分)(2017荊州中學(xué)月考)如圖所示,勻強(qiáng)電場中A,B,C三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)直角三角形中,∠A=30,邊長AC=323 cm.把電荷量q=-2 10-10 C 的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),靜電力做功4.810-8 J,再由B點(diǎn)移到C點(diǎn),電荷克服靜電力

11、做功4.810-8 J,取B點(diǎn)的電勢為零,求: (1)A,C兩點(diǎn)的電勢; (2)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng). 解析: (1)A,B間UAB=WABq=4.810-8-210-10 V=-240 V, (2分) B,C間UBC=WBCq=-4.810-8-210-10 V=240 V (2分) 又UAB=A-B,UBC=B-C,B=0, 得到A=-240 V,C=-240 V. (2分) (2)因A,C在同一等勢面上,場強(qiáng)方向垂直A,C連線指

12、向左上方.(2分) A,B兩點(diǎn)沿場強(qiáng)方向的距離d=ACcos 30sin 30=0.24 m. (2分) 大小E=UABd=2400.24 V/m=103 V/m. (2分) 答案:(1)-240 V　-240 V　(2)103 V/m　方向垂直AC指向左上方 10.(12分)(2017西安高二質(zhì)檢)如圖所示,一帶負(fù)電小球質(zhì)量m= 1 kg,用長度L=1 m絕緣細(xì)線懸掛在水平向右的勻強(qiáng)電場中,靜止時(shí)懸線與豎直方向成θ角,且θ=37,已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度g取10 m/s2. (1)求

13、小球所受的電場力的大小F; (2)若僅將電場強(qiáng)度大小突然減小為原來的13,求小球擺到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小v和細(xì)線對小球的拉力大小T. 解析:(1)小球靜止時(shí),根據(jù)平衡條件可得 F=Eq=mgtan θ (2分) 則電場力大小為F=34mg=7.5 N. (2分) (2)小球從靜止擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理可得 mgL(1-cos θ)-F3Lsin θ=12mv2-0. (2分) 解得v=1 m/s.

14、 (2分) 又因T-mg=mv2L. (2分) 故T=11 N. (2分) 答案:(1)7.5 N　(2)1 m/s　11 N 11.(14分)如圖所示,水平放置的平行板電容器,原來兩極板不帶電,上極板接地,極板長L=0.1 m,兩板間距離d=0.4 cm,有一束由相同粒子組成的帶正電粒子流,以某一初速度v0從兩板中央平行于極板射入,由于重力的作

15、用,粒子恰能落到下板中點(diǎn)O處.已知粒子質(zhì)量為m= 210-6 kg,電荷量q=110-8 C,電容器的電容C=110-6 F,g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力. (1)求粒子入射速度v0的大小; (2)若在兩極板間加上適當(dāng)?shù)暮愣妷?要讓以速度v0入射的上述帶電粒子,恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)從兩板間飛出,試確定下極板的帶電性質(zhì)和電荷量? 解析:(1)帶電粒子做平拋運(yùn)動(dòng) 水平方向:L2=v0t (2分) 豎直方向:d2=12gt2 (2分) 聯(lián)立解得v0=L2gd=2.5 m/s.

16、 (1分) (2)下極板帶正電荷. (2分) 由平衡條件有qE=mg (2分) 又E=U/d (1分) Q=CU (1分) 解得Q=mgCd/q,將數(shù)據(jù)代入,解得 (2分) Q=810-6 C. (1分) 答案:(1)2.5 m/s　(2)正電荷　810-6 C 12.(14分)(2017冀州高二檢測)如圖所示,在真空中,沿水平方向和豎直方向建立直角坐標(biāo)系xOy,在x軸上方有一沿x軸正方向的勻強(qiáng)電

17、場E(電場強(qiáng)度E的大小未知).有一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球,從坐標(biāo)原點(diǎn)O由靜止開始自由下落,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到P(0,-h)點(diǎn)時(shí),在x軸下方突然加一豎直向上的勻強(qiáng)電場,其電場強(qiáng)度與x軸上方的電場強(qiáng)度大小相等,且小球從P返回到O點(diǎn)與從O點(diǎn)下落到P點(diǎn)所用的時(shí)間相等.重力加速度為g.試求: (1)小球返回O點(diǎn)時(shí)速度的大小; (2)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E的大小; (3)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的位置坐標(biāo). 解析:(1)設(shè)小球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間為t,在P點(diǎn)的速度為v1,返回O點(diǎn)時(shí)的速度為v2,則h=12gt2, 解得t=2hg

18、 (2分) 則v1=gt=2gh (1分) 加上豎直向上的勻強(qiáng)電場后,有 h=-v1+v22t (1分) 解得v2=22gh. (1分) (2)加上豎直向上的勻強(qiáng)電場后,加速度 a=v2-(-v1)t=3g (2分) Eq-mg=ma,

19、解得E=4mgq. (2分) (3)豎直方向有y=v222g=4h (1分) 設(shè)小球進(jìn)入x軸上方運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)所用時(shí)間為t2, 則t2=0-v2-g=22hg (1分) 水平方向有ax=qEm=4g (1分) 則x=12axt22=16h (1分) 所以小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的位置坐標(biāo)為(16h,4h). (1分) 答案:(1)22gh　(2)4mgq　(3)(16h,4h) 7