【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-1练习：第一章 静电场 章末检测学习专用.pdf

教育资源章末检测(时间：90 分钟满分：100 分)一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分)1关于电场强度与电势的关系，下面各种说法中正确的是()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电场强度为零时，电势一定为零D电场强度的方向是电势降低最快的方向答案D解析电场强度是描述电场力的性质的物理量，电势是描述电场能的性质的物理量，电场强度的大小和电势高低没有必然关系，电场线的方向，即电场强度的方向是电势降低最快的方向，选项 A、B、C 错误，选项 D 正确2.一不计重力的带电粒子q从A点射入一正点电荷Q的电场中，运动轨迹如图1所示，则()图 1A粒子 q 带正电B粒子 q 的加速度先变小后变大C粒子 q 的电势能先变小后变大D粒子 q 的动能一直变大答案C解析根据粒子的运动轨迹可知，粒子带负电，A 错误；根据库仑定律可知电荷受到的静电力先变大后变小，B 错误；电场力先做正功后做负功，所以电势能先减小后增大，动能先增大后减小，C 正确，D 错误；故选 C.3如图 2 所示，a、b、c 为电场中同一条水平方向电场线上的三点，c 为 ab 的中点，a、b电势分别为 a5 V、b3 V下列叙述正确的是()图 2A该电场在 c 点处的电势一定为 4 VBa 点处的场强 Ea一定大于 b 点处的场强 EbC一正电荷从 c 点运动到 b 点电势能一定减少教育资源教育资源D一正电荷运动到 c 点时受到的电场力由 c 指向 a答案CU解析因不知该电场是否是匀强电场，所以E 不一定成立，c 点电势不一定是 4 V，所以dA、B 选项错误因 ab，电场线方向向右，正电荷从高电势点移到低电势点电场力做正功，电势能减少，受到的电场力指向b，所以 C 项正确，D 项错误4.一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图3所示容器内表面为等势面，A、B 为容器内表面上的两点，下列说法正确的是()图 3AA 点的电场强度比 B 点的大B小球表面的电势比容器内表面的低CB 点的电场强度方向与该处内表面垂直D将检验电荷从 A 点沿不同路径移到 B 点，电场力所做的功不同答案C解析由电场线的疏密表示场强大小可知，A 点的电场强度比 B 点的小，A 项错误；沿电场线的方向电势逐渐降低，B 项错误；容器的内表面为一等势面，内表面处各点场强的方向与等势面垂直，C 项对；容器内表面为等势面，在等势面上移动电荷，电场力不做功，D 项错误5如图 4 所示，一半径为 R 的圆盘上均匀分布着电荷量为 Q 的电荷，在垂直于圆盘且过圆心 c 的轴线上有 a、b、d 三个点，a 和 b、b 和 c、c 和 d 间的距离均为 R，在 a 点处有一电荷量为 q(q0)的固定点电荷已知b 点处的场强为零，则d 点处场强的大小为(k 为静电力常量)()图 43q10qAk2Bk2R9RQq9QqCk2DkR9R2答案B解析由于 b 点处的场强为零，根据电场叠加原理知，带电圆盘和a 点处点电荷在 b 处产生的场强大小相等，方向相反在d 点处带电圆盘和a 点处点电荷产生的场强方向相同，所以教育资源教育资源qq10qEkkk22，所以 B 选项正确2R9R（3R）6.一带电粒子在电场中仅在电场力作用下，从A 点运动到 B 点，速度随时间变化的图像如图5 所示，tA、tB分别是带电粒子到达 A、B 两点对应的时刻，则下列说法中正确的是()图 5AA 处的场强一定小于B 处的场强BA 处的电势一定高于B 处的电势C电荷在 A 处的电势能一定小于在B 处的电势能D电荷在 A 到 B 的过程中，电场力一定对电荷做正功答案D解析根据速度图像的斜率等于加速度，由数学知识可以看出，从A 点运动到 B 点的过程中带电粒子的加速度减小，则其所受的电场力减小，电场强度减小，即有A 处的场强一定大于B 处的场强，A 错误；由于带电粒子的电性未知，无法判断电场方向，也就不能判断电势高低，故 B 错误；由图看出，带电粒子的速度增大，动能增大，则由能量守恒定律得知，其电势能减小，电场力做正功，故C 错误，D 正确二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分)7如图6 所示，电荷量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B 两极板间的加速电场后飞出，不计重力的作用，则()图 6A它们通过加速电场所需的时间相等B它们通过加速电场过程中动能的增量相等C它们通过加速电场过程中速度的增量相等D它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等答案BD解析由于电荷量和质量相等，因此产生的加速度相等，初速度越大的带电粒子经过电场所需的时间越短，A 错误；加速时间越短，则速度的变化量越小，C 错误；由于电场力做功与初速度及时间无关，因此电场力对各带电粒子做功相等，则它们通过加速电场的过程中电势能的减少量相等，动能的增加量也相等，B、D 正确教育资源教育资源8带电粒子 M 只在电场力作用下由 P 点运动到 Q 点，在此过程中克服电场力做了2.6108 J 的功，那么()AM 在 P 点的电势能一定小于它在Q 点的电势能BP 点的场强一定小于Q 点的场强CP 点的电势一定高于Q 点的电势DM 在 P 点的动能一定大于它在Q 点的动能答案AD解析因克服电场力做功，电势能增加，动能减小，所以 A、D 项正确；P、Q 两点的场强大小不能确定，B 项错；粒子电性未知，所以P、Q 两点的电势高低不能判定，C 项错9.如图 7 所示为点电荷 a、b 所形成的电场线分布，有一粒子(不计重力)由 A 进入电场，A、B是轨迹上的两点，以下说法正确的是()图 7A该粒子带正电Ba、b 为异种电荷C该粒子在 A 点加速度较 B 点大D该粒子在 A 点电势能较 B 点大答案BC解析根据电场线从正电荷出发，到负电荷终止，可知 a 带正电，b 带负电；由粒子的轨迹向左上方弯曲，可知该粒子所受的电场力向左上方，因此该粒子带负电，故 A 错误，B 正确；A 处电场线密，则 A 处电场强度大，粒子所受的电场力大，则粒子在A 点加速度较大，故C正确；根据顺着电场线方向电势降低，可知A 点的电势较高，由推论：负电荷在电势高处电势能小，则知粒子在 A 点电势能较 B 点小，故 D 错误10.平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰好能沿图 8 中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()图 8A所受重力与电场力平衡B电势能逐渐增加C动能逐渐增加D做匀变速直线运动教育资源教育资源答案BD解析带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，一是重力 mg，方向竖直向下；二是电场力 FEq，方向垂直于极板向上因二力均为恒力，已知带电粒子做直线运动，所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上，根据牛顿第二定律可知，该粒子做匀减速直线运动，选项 D 正确，选项A、C 错误；从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，选项B 正确三、填空题(本题共 2 小题，共 10 分)11(6 分)如图 9，a、b 是两个带有同种电荷的小球，用绝缘丝线悬挂于同一点，两球静止时，它们距水平面的高度相等，绳与竖直方向的夹角分别为、，且.若同时剪断两根丝线，空气阻力不计，两球带电荷量不变，两球质量为 ma、mb，两球落地时间为 ta、tb，落地时水平位移为 xa、xb，则 ma_mb，ta_tb，xa_xb.(填、或)图 9答案解析两球带同种电荷，所以两球在水平方向受到相互作用的电场力大小相等，方向相反，FF对两小球分别进行受力分析有：mag，mbg.因为，所以 tantan，magtantanmbg，mamb；剪断丝线，水平方向上，a 的加速度小于 b 的加速度，竖直方向上两球均做自由落体运动，因此两球同时落地：tatb；由于水平方向上 a 的加速度小于 b 的加速度，因此 a 球水平飞行的距离比 b 球小：xaxb.12(4 分)如图 10 所示，虚线为电场中的一簇等势面，A、B 两等势面间的电势差为 10 V，且 A 的电势高于 B 的电势，相邻两等势面间电势差相等，一个电子从电场中通过的轨迹如图中实线所示，电子过M 点的动能为 8 eV，它经过N 点时的动能为_eV，电子在M 点的电势能比 N 点的电势能_(填“大”或“小”)图 10答案0.5小四、计算题(本题共 4 小题，共 50 分)13(10 分)如图 11 所示，在匀强电场中，将带电荷量 q6106C 的电荷从电场中的 A点移到 B 点，克服电场力做了 2.4105 J 的功，再从 B 点移到 C 点，电场力做了 1.2105 J教育资源教育资源的功求：图 11(1)A、B 两点间的电势差 UAB和 B、C 两点间的电势差 UBC；(2)如果规定 B 点的电势为零，则 A 点和 C 点的电势分别为多少？(3)作出过 B 点的一条电场线(只保留作图的痕迹，不写做法)答案(1)4 V2 V(2)4 V2 V(3)见解析图5WAB2.410解析(1)UABV4 V6q610UBCV2 V.6106(2)UABABUBCBC又 B0故 A4 V，C2 V(3)如图所示14(12 分)一个带正电的微粒，从 A 点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB 运动，如图 12 所示AB 与电场线的夹角 30，已知带电粒子的质量m1.0107 kg，电荷量1.2105q1.01010 C，A、B 相距 L20 cm.(取 g10 m/s2，结果保留两位有效数字)求：图 12(1)说明微粒在电场中运动的性质，要求说明理由(2)电场强度的大小和方向(3)要使微粒从 A 点运动到 B 点，微粒射入电场时的最小速度是多少答案见解析解析(1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB 方向运动，在垂直于 AB 方向上的重力和电场力必等大反向，可知电场力的方向水平向左，如图所示，微粒所受合力的方向由 B 指向 A，与初速度 vA方向相反，微粒做匀减速运动(2)在垂直于 AB 方向上，有 qEsinmgcos0教育资源教育资源所以电场强度 E1.7104 N/C，方向水平向左(3)微粒由 A 运动到 B 时的速度 vB0 时，微粒进入电场时的速度最小，由动能定理得 mgLsinmv2AqELcos2，代入数据，解得 vA2.8 m/s.15(14 分)如图 13 所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出已知电子质量为m，电荷量为 e，加速电场电压为 U0，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为 L，板间距为 d.图 13(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离y；(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因 已知 U2.0102 V，d4.0102 m，m9.11031 kg，e1.61019 C，g10 m/s2.(3)极板间既有静电场也有重力场电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势 的定义式类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”G的概念，并简要说明电势和“重力势”的共同特点答案(1)2eU0UL2(2)见解析(3)见解析m4U0d解析(1)根据动能定理，有12eU0 mv0，2电子射入偏转电场时的初速度v02eU0mm2eU0L在偏转电场中，电子的运动时间tLv0eEeU加速度 ammd1UL22偏转距离y a(t)24U0d教育资源教育资源(2)只考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力Gmg1030 NeU电场力 F1016 Nd由于 FG，因此不需要考虑电子所受的重力Ep(3)电场中某点电势 定义为电荷在该点的电势能Ep与其电荷量 q 的比值，即，类比静q电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能 Ep与其质量 m 的比值，叫做重力势，Ep即 Gm电势 和重力势 G都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定16(14 分)如图 14 所示，在 E 103 V/m 的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN 连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径 R 0.4 m，一带正电荷 q104 C 的小滑块质量为 m 0.04 kg，与水平轨道间的动摩擦因数 0.2，g 取 10 m/s2，求：图 14(1)要使小滑块能运动到半圆轨道的最高点L，滑块应在水平轨道上离N 点多远处释放？(2)这样释放的滑块通过 P 点时对轨道压力是多大？(P 为半圆轨道中点)答案(1)20 m(2)1.5 N解析(1)滑块刚能通过轨道最高点的条件是v2mgm，v gR2 m/sR滑块由释放点到最高点过程，由动能定理得：1qExmgx2mgR mv22教育资源教育资源12v 2gRm2所以 xEqmg代入数据得：x20 m.(2)滑块通过 P 点时，由动能定理：11mgRqER mv2 mv222PqE2所以 v2v 2(g)RPmmv2P在 P 点由牛顿第二定律：NqER所以 N3(mgqE)1.5 N由牛顿第三定律得：N N1.5 N教育资源