2019版物理人教版选修3-1训练：第一章 静电场 检测（B） .docx

www.ks5u.com第一章检测(B)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,第16题只有一个选项正确,第710题有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1关于电场强度与电势的关系,下列各种说法正确的是 ()A.电场强度大的地方,电势一定高B.电场强度不变,电势也不变C.电场强度为零处,电势一定为零D.电场强度的方向是电势降低最快的方向解析:电场强度是从力的角度来描述电场性质的物理量,电势是从能量的角度来描述电场性质的物理量,两者没有必然联系。电场强度大时电势不一定高,电场强度为零电势也不一定为零,电场强度不变电势也可能变,但是电场强度的方向是指向电势降低最快的方向。答案:D2如图所示,M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点,O点为半圆弧的圆心,MOP=60。电荷量相等、电性相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时O点电场强度的大小为E1;若将N点处的点电荷移至P点,则O点的电场强度大小变为E2,E1与E2之比为()A.12B.21C.2:3D.43解析:依题意,每个点电荷在O点产生的电场强度为E12,则当N点处的点电荷移至P点时,O点电场强度如图所示,合电场强度大小为E2=E12,则E1E2=21,B正确。答案:B3.(2018天津卷)如图所示,实线表示某电场的电场线(方向未标出),虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹,设M点和N点的电势分别为M、N,粒子在M和N时加速度大小分别为aM、aN,速度大小分别为vM、vN,电势能分别为EpM、EpN。下列判断正确的是()A.vM<vN,aM<aNB.vM<vN,M<NC.M<N,EpM<EpND.aM<aN,EpM<EpN解析:本题考查静电场的基本性质,根据电场线物理意义判断粒子运动的加速度,根据能量守恒定律判断动能和电势能的关系。电场力方向斜向右下,粒子带负电,可知电场线的方向为从右下指向左上,则N点电势低于M点电势,即M>N,选项B、C均错误;电场线疏密表示电场强度大小,故N点电场强度大于M点电场强度,带电粒子只受电场力,故aM<aN;由于电场力指向运动轨迹的凹侧,故带电粒子从N点运动到M点时加速,从M点运动到N点时减速,一定有vM>vN,则有EkM>EkN,由能量守恒定律可得EpM<EpN,选项A错误,选项D正确。答案:D4某示波管内的聚焦电场如图所示,实线和虚线分别表示电场线和等势线。两电子分别从a、b两点运动到c点。设电场力对两电子做的功分别为Wa和Wb,a、b点的电场强度大小分别为Ea和Eb,则()A.Wa=Wb,Ea>EbB.WaWb,Ea>EbC.Wa=Wb,Ea<EbD.WaWb,Ea<Eb解析:根据题图可知a处的电场线比b处密,所以a处电场强度较大,即Ea>Eb。又a、b位于同一等势线上,它们与c点的电势差相等,故两电子分别从a、b两点移动到c点过程中电场力做功相等,即Wa=Wb,A项正确。答案:A5如图甲所示,一条电场线与Ox轴重合,取O点电势为零,Ox方向上各点的电势随x变化的规律如图乙所示,若在O点由静止释放一电子,电子仅受静电力的作用,则()A.电子将沿x轴负方向运动B.电子的电势能将增加C.电子运动的加速度先减小后增大D.电子运动的加速度恒定解析:由题图乙可知,Ox轴上电场线方向一定沿x轴负方向,电子由静止开始运动,一定逆着电场线方向运动,A项错;电子由静止开始运动,静电力对电子做正功,其电势能一定减小,B项错;由题图乙可知该电场并非匀强电场,故加速度一定发生变化,D项错;题图乙中电势随x变化曲线的斜率即为电场强度,故电子运动加速度先减小后增大,C项正确。答案:C6如图所示,电容器的两极板分别与电源的正、负极相连,在电容器两极板间的距离由d迅速增大为2d的过程中,下列说法正确的是()A.电容器两极板间的电压始终不变B.电容器两极板间的电压瞬时升高后又恢复原值C.根据Q=CU可知,电容器所带电荷量先增大后减小D.电路中电流由A板经电源流向B板答案:B7如图所示的水平匀强电场中,将两个带电小球M和N分别沿图示路径移动到同一水平线上的不同位置,释放后,M、N保持静止,不计重力,则()A.M的电荷量比N的大B.M带负电荷,N带正电荷C.静止时M受到的合力比N的大D.移动过程中匀强电场对M做负功解析:由平衡条件,对于M球EqM=kqMqNr2,解得qN=Er2k,对于N球EqN=kqMqNr2,解得qM=Er2k,所以M、N两球所带的电荷量等大,故选项A错误;由于M、N两球在彼此间库仑力和匀强电场给予的电场力作用下处于平衡状态,只能M带负电荷,N带正电荷,若两个都带正电,N不能受力平衡,若两个都带负电,M不能受力平衡,若M带正电,N带负电,两个都不能受力平衡,故选项B正确;静止时M、N两球所受合力均为0,故选项C错误;移动M过程中匀强电场给的水平向左的电场力与速度方向成钝角,由W=Flcos ,cos <0,所以移动过程中匀强电场对M做负功,故选项D正确。答案:BD8如图所示,在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中,用一绝缘丝线系一带电小球,小球的质量为m、电荷量为q,为保证当丝线与竖直方向的夹角为=60时,小球处于平衡状态,则匀强电场的电场强度大小可能为()A.mgtan60qB.mgcos60qC.mgsin60qD.mgq解析:取小球为研究对象,它受到重力mg、丝线的拉力F和电场力Eq的作用。因小球处于平衡状态,则它受到的合外力等于零,由平衡条件知,F和Eq的合力与mg是一对平衡力,根据力的平行四边形定则可知,当电场力Eq的方向与丝线的拉力方向垂直时,电场力为最小,如图所示,则Eq=mgsin 得E=mgsinq=3mg2q。所以,该匀强电场的电场强度大小可能值为E3mg2q。答案:ACD9图中虚线为一组间距相等的同心圆,圆心处固定一带正电的点电荷。一带电粒子以一定初速度射入电场,实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,a、b、c三点是实线与虚线的交点。则该粒子()A.带负电B.在c点受力最大C.在b点的电势能大于在c点的电势能D.由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化解析:由于带电粒子受到电场力指向轨迹凹侧,说明带电粒子带正电,选项A错误;根据库仑定律F=kQqr2可知,粒子在c点受到电场力最小,选项B错误;粒子从b点运动到c点的过程中,电场力对粒子做正功,粒子电势能减小,选项C正确;由动能定理可得qU=Ek,因为Uab>Ubc,所以选项D正确。答案:CD10如图所示,一质量为m、电荷量为q的微粒,从两平行板正中央沿与匀强电场垂直的方向射入,不计重力,当入射速度为v时,它恰好穿过电场而不碰金属板。现使微粒入射速度变为v2,仍恰好穿越电场,保持其他量不变时,可行的方法是()A.使粒子电荷量变为原来的14B.使两板间电压减为原来的12C.使两板间距离增为原来的2倍D.使两板间距离增为原来的4倍解析:微粒恰好穿过电场而不碰金属板,说明其偏转距离为y=12Uql2dmv02。现若是入射速度变为原来的一半,则U、q、l、d 变化均可。答案:AC二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案直接填在横线上)11(8分) 如图所示,A、B、C、D是匀强电场中的一个正方形的四个顶点。已知A、B、C三点电势分别为A=15 V、B=3 V、C=-3 V,则由此可得D点电势D=。解析:如图所示,连接AC,则UAC=18 V,将AC三等分,AE=EF=FC,则E、F点的电势分别为E=9 V、F=3 V,F点与B点等势,作出等势线如图所示。则D点电势D=9 V。答案:9 V12(8分) 如图所示,相距为d的两块平行金属板M、N与电源相连,开关S闭合后,M、N间有匀强电场,一个带电粒子以垂直电场方向从M板边缘射入电场,恰打在N板中点。若不计重力,为了使粒子恰好能飞出电场,则N板向下移动的距离为。解析:M、N两板间的距离为d,设板长为l,由题意可知,d=a1l2v022dx=a2lv022则ddx=a14a2a=qEm=qUdm即ddx=dx4d,dx=2d故N板下移的距离为s1=dx-d=d。答案:d三、计算题(本题共4小题,共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)一条长3l的线穿着两个完全相同的小金属环A和B,质量均为m,将线的两端都系于同一点O,如图所示,当两金属环带电后,由于两环间的静电斥力使丝线构成一个等边三角形,此时两环处于同一水平线上,如果不计环与线的摩擦,两环各带多少电荷量?(静电力常量为k)解析:线并没有拴住小金属环,故三段线的拉力均相等,设拉力为FT,对环A受力分析如图。竖直方向有FTsin 60=mg水平方向有F=FT+FTcos 60由库仑定律F=kQ2l2联立解得Q=l3mgk。答案:l3mgk14(10分) 如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g)。求:(1)小球到达小孔处的速度;(2)极板间电场强度大小和电容器带的电荷;(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间。解析:(1)由v2=2gh得v=2gh。(2)在极板间带电小球受重力和电场力,有mg-qE=ma0-v2=2ad得E=mg(h+d)qdU=Ed、Q=CU得Q=Cmg(h+d)q。(3)由h=12gt120=v+at2t=t1+t2综合可得t=h+dh2hg。答案:(1)2gh2mg(h+d)qdCmg(h+d)q (3)h+dh2hg15(12分)如图所示,一根长l=1.5 m的光滑绝缘细直杆MN,竖直固定在电场强度为E=1.0105 N/C、与水平方向成=30角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定一个带电小球A,电荷量Q=+4.510-6 C;另一带电小球B穿在杆上可自由滑动,电荷量q=+1.010-6 C,质量m=1.010-2 kg。现将小球B从杆的上端N处由静止释放,小球B开始运动(静电力常量k=9.0109 Nm2/C2,g取10 m/s2)。(1)小球B开始运动时的加速度为多大?(2)小球B的速度最大时,距M端的高度h1为多大?解析:(1)开始运动时小球B受重力、A对B的库仑力、杆的弹力和电场E对B的电场力,小球B沿杆方向运动,由牛顿第二定律得mg-kQql2-qEsin =ma代入数据解得a=3.2 m/s2。(2)小球B向下运动,受A的斥力增大,加速度减小,速度增大,当小球B速度最大时合力减为零,即kQqh12+qEsin =mg代入数据解得h1=0.9 m。答案:(1)3.2 m/s2(2)0.9 m16(12分)如图所示,一根光滑绝缘细杆与水平面成=30的角倾斜固定。细杆的一部分处在电场强度方向水平向右的匀强电场中,电场强度E=2104 N/C。在细杆上套有一个电荷量为q=-1.7310-5 C、质量为m=310-2 kg的小球。现使小球从细杆的顶端A由静止开始沿杆滑下,并从B点进入电场,小球在电场中滑至最远处的C点。已知A、B间距离x1=0.4 m,g取10 m/s2。求:(1)小球在B点的速度vB;(2)小球进入电场后滑行的最大距离x2;(3)小球从A点滑至C点的时间是多少。解析:(1)小球在AB段滑动过程中,由机械能守恒mgx1sin =12mvB2可得vB=2 m/s。(2)小球进入匀强电场后,在电场力和重力的作用下,由牛顿第二定律可得加速度a2=mgsin-qEcosm=-5 m/s2小球进入电场后还能滑行到最远处的C点,B、C的距离为x2=-vB22a2=0.4 m。(3)小球从A到B和从B到C的两段位移中的平均速度分别为vAB=0+vB2vBC=vB+02小球从A到C的平均速度为vB2所以vAB=vBC=vB2=1 m/s小球从A点滑到C点时间t=x1vAB+x2vBC=0.8 s。答案:(1)2 m/s(2)0.4 m(3)0.8 s