静电场 综合检测 配套测试题Word含解析.pdf
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1、静电场综合检测(时间:90 分钟满分:100 分)一、 选择题(本题共 14 小题,每小题 4 分,共 56 分.在每小题给出的四个选项中,第 18 小题只有一个选项正确,第 914 小题有多个选项正确,全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错或不选的得0 分)1.下列关于匀强电场中电场强度和电势差的关系,正确的说法是(C)A.在相同距离上的两点,电势差大的其电场强度也必定大B.电场强度在数值上等于每单位距离上的电势降落C.沿着电场线方向,任何相同距离上的电势降落必定相同D.电势降落的方向必定是电场强度方向解析:由 UAB=Ed 及 d 为沿电场线方向的距离知选项 C 正确,A 错
2、误;由E=知电场强度在数值上等于沿电场线方向单位距离上的电势降落,电势降落最快的方向才是电场强度的方向,选项 B,D 错误.2.如图 a,b,c,d 四个点在一条直线上,a 和 b,b 和 c,c 和 d 间的距离均为 R,在 a 点处固定有一电荷量为 Q 的点电荷,在 d 点处固定有另一个电荷量未知的点电荷,除此之外无其他电荷,已知 b 点处的电场强度为零,则 c 点处电场强度的大小为(式中 k 为静电力常量)(B)A.0B.C. D.解析:根据b点电场强度为零知小为 E=-=,得Q=4Q,c点的电场强度大,选项 B 正确.3.如图所示,A,B 是两个带异号电荷的小球,其质量分别为 m1和
3、m2,所带电荷量分别为+q1和-q2,A 用绝缘细线 L1悬挂于 O 点,A,B 间用绝缘细线 L2相连.整个装置处于水平方向的匀强电场中,平衡时 L1向左偏离竖直方向,L2向右偏离竖直方向,则可以判定(C)A.m1=m2B.m1m2C.q1q2D.q1q2,而两球重力无法比较,选项 C 正确.4.两个小球分别带有电荷量+2Q 和-Q,两球连线上各点的电势与距正电荷距离 x 之间的函数关系可以由图中的哪一个最恰当地表示出来(C)解析:将单位正电荷从带正电荷的小球处沿两个小球连线向带负电荷的小球移动,电场力做正功,电势能不断减小,电势不断降低,选项B,D错误;考虑到该电场为非匀强电场,电势不会均
4、匀降低,选项 A 错误,C正确.5.如图所示,实线是电场线,一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由 A 运动到 B 的过程中,其速度-时间图像是(B)解析:电场力的方向指向轨迹的凹侧且沿与电场线相切的方向 ,因此粒子从 A 运动到 B 的过程中电场力方向与速度方向的夹角大于90,粒子做减速运动,电场力越来越小,加速度越来越小,选项 B 正确.6.在匀强电场中建立一直角坐标系,如图所示.从坐标原点沿+y 轴前进 0.2 m 到 A 点,电势降低了 10 V,从坐标原点沿+x 轴前进 0.2 m到 B 点,电势升高了 10(C) V,则匀强电场的电场强度大小和方向为A.50 V/m,方向 BAB.5
5、0 V/m,方向 ABC.100 V/m,方向 BAD.100 V/m,方向垂直 AB 斜向下解析:连接 AB,由题意可知,AB 中点 C 点电势应与坐标原点 O 相等,连接OC即为等势线,与等势线OC垂直的方向为电场的方向,故电场方向由 BA,其大小为 E= = V/m=100 V/m,选项 C 正确.7.如图所示,带电荷量相等、质量不同的带电粒子 a 和 b 从带电平行板 M 的边缘沿平行于极板的方向进入 M,N 两极板间的匀强电场中,都恰好能从 N 板的右边缘飞出,不计重力作用,则(C)A.两粒子进入电场时的动能一定不相等B.两粒子进入电场时的初速度的大小一定相等C.两粒子飞出电场时的动
6、能一定相等D.两粒子飞出电场时的速度大小一定相等解析:设极板的长度是 L,板间距离是 d,设粒子的初速度为 v0;带电粒子在极板间做类平抛运动.在水平方向有 L=v0t;竖直方向有 d= at2=则粒子的初动能 Ek0= m;=,由于 q,E,L,d 相同,所以两粒子的初动能相等,选项 A 错误;由于两粒子进入电场时的初动能相等而粒子质量不相等,则粒子的初速度大小一定不相等,选项 B 错误;两粒子电荷量相等,进入与离开电场时的位置相同,则电场力做功相同,粒子的初动能相同,由动能定理可得,粒子离开电场时的动能相等,选项 C 正确;粒子离开电场时的动能相等,粒子质量不同,则粒子离开电场时的速度不等
7、,选项 D 错误.8.如图所示,真空中同一平面内固定两点电荷+2Q 和-Q,以点电荷+2Q为圆心的圆上有 a,b,c,d 四点,其中 b 点为两点电荷连线与圆的交点,a,c 两点关于连线对称,ad 为圆的直径,且 d 距-Q 较远.当电子经过这四点时,下列说法正确的是(A)A.b 处电势能最大B.d 处电势能最大C.d 处电场力最大D.a,c 两处电场力相同解析:由于 a,b,c,d 四点在以点电荷+2Q 为圆心的圆上,所以由正电荷产生的电势在 a,b,c,d 四点是相等的,a,b,c,d 四点的总电势可以通过负电荷产生的电场的电势来判定 .负电荷产生的电场中,离负电荷越近的点,电势越低;离负
8、电荷越远的点,电势越高,所以 d 点的电势最高,b 点的电势最低.电子带负电荷,根据 EpA=qA,它在 b 点处的电势能最大,在 d 点处的电势能最小,选项 A 正确,B 错误;由于 a,b,c,d四点在以点电荷+2Q 为圆心的圆上,所以 a,b,c,d 四点的电场强度的大小是相等的,b 点离负电荷最近,而且在 b 点两个点电荷产生的电场的方向相同,所以 b 点的合场强最大,电子在 b 点受到的电场力最大,选项 C 错误;由对称性可知,电子在 a,c 两点受到的电场力大小相等,方向不同,选项 D 错误.9.如图所示,在正方形 ABCD 区域内有平行于 AB 边的匀强电场,E,F,G,H 是各
9、边中点,其连线构成正方形,其中 P 点是 EH 的中点.一个带正电的粒子(不计重力)从 F 点沿 FH 方向射入电场后恰好从 D点射出.以下说法正确的是(BD)A.粒子的运动轨迹一定经过 P 点B.粒子的运动轨迹一定经过 PE 之间某点C.若将粒子的初速度变为原来的一半,粒子会由 ED 之间某点从 AD 边射出D.若将粒子的初速度变为原来的一半,粒子恰好由 E 点从 AD 边射出解析:粒子从 F 点沿 FH 方向射入电场后恰好从 D 点射出,其轨迹是抛物线,则过 D 点作速度的反向延长线一定与水平位移交于 FH 的中点,而延长线又经过 P 点,所以粒子轨迹一定经过 PE 之间某点,选项 A 错
10、误,B正确;由平抛知识可知,当竖直位移一定时,水平速度变为原来的一半,由于 y 方向的位移、加速度均不变,则运动时间不变,因此水平位移也变为原来的一半,粒子恰好由 E 点从 AD 边射出,选项 C 错误,D正确.10.在同一直线上的 M,N 两点正好是某电场中一条电场线上的两点,若在 M 点释放一个初速度为零的电子,电子仅受电场力作用,并沿电场线由M点运动到N点,其电势能随位移变化的关系如图所示,则下列说法正确的是(BD)A.该电场有可能是匀强电场B.该电场可能是负的点电荷产生的C.N 点的电势比 M 点电势低D.该电子运动的加速度越来越小解析:由 Ep=-qEx 可知,图像的斜率反映电场强度
11、大小,由 Epx 图像可知,斜率越来越小,则电场强度逐渐减小,则选项 A 错误;电子由 M 到 N的过程中,电场力做正功,电势能减小,因此电场线的方向由N 到 M,所以选项 B 正确,C 错误;电子从 M 运动到 N 过程中,电场力越来越小,则加速度越来越小,选项 D 正确.11.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(CD)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
12、点的动能变化解析:由带电粒子进入正点电荷形成的电场中的运动轨迹可以看出二者相互排斥,或者根据曲线运动合力指向曲线的内侧 ,判断出带电粒子带正电,选项 A 错误;根据库仑定律可知,a,b,c 三点中,在 a 点时受力最大,选项B 错误;带电粒子从b 点到c 点的过程中,电场力做正功,电势能减小,故在 b 点的电势能大于在 c 点的电势能,选项 C 正确;由于虚线为等间距的同心圆 ,根据 U= d( 为某段电场的平均值 ),故UabUbc,根据电场力做功公式,所以 WabWbc,根据动能定理,带电粒子由a 点到 b 点的动能变化大于由 b 点到 c 点的动能变化,选项 D 正确.12.如图(甲)所
13、示,Q1,Q2是两个固定的点电荷,一带正电的试探电荷仅在电场力作用下以初速度 va沿两点电荷连线的中垂线从 a 点向上运动,其 v t 图像如图(乙)所示,下列说法正确的是(BD)A.两点电荷一定都带负电,但电荷量不一定相等B.两点电荷一定都带负电,且电荷量一定相等C.试探电荷一直向上运动,直至运动到无穷远处D.t2时刻试探电荷的电势能最大,但加速度不为零解析:由图(乙)可知,试探电荷向上先做减速运动,再反向做加速运动,且向上过程加速度先增大后减小 ,说明试探电荷受电场力应向下 ,故试探电荷均应带负电;由于电场线只能沿竖直方向 ,说明两试探电荷带等量负电荷,选项 A,C 错误,B 正确;t2时
14、刻之前电场力一直做负功,故电势能增大,此后电场力做正功,电势能减小,t2时刻电势能最大,但由于试探电荷受电场力向下,故此时加速度不为零,选项 D 正确.13.空间存在着平行于 x 轴方向的静电场,A,M,O,N,B 为 x 轴上的点,OADFEF.可以判断正确的是(AC)A.(甲)图中 A,B 两小球一定带异种电荷B.(甲)图中三个小球一定带等量电荷C.(乙)图中三个小球一定带同种电荷D.(乙)图中三个小球带电荷量的大小为 QDQFQE解析:对C球进行受力分析,根据平衡条件得C球一定要受一个排斥力和一个吸引力,则 A,B 球一定带不同电荷,选项 A 正确;如果(甲)图中小球是带等量电荷,那么小
15、球应该均匀地分布在环上,选项 B 错误;对D 球分析,D 球不可能受到一个斥力和一个引力,所以 E,F 球带同种电荷,分析E球根据平衡条件可得D,F球带同种电荷,所以(乙)图中三个球带同种电荷,选项 C 正确;D 球受到两斥力,设圆心为 O,DE 大于 DF,同时ODE 小于ODF,可得受 E 球斥力更大,又离 E 球远可得 E 球电荷量大于 F 球,选项 D 错误.二、非选择题(共 44 分)15.(8分)如图所示,长度为d的绝缘轻杆一端套在光滑水平转轴O上,另一端固定一质量为 m、电荷量为 q 的带负电小球.小球可以在竖直平面内做圆周运动,AC 和 BD 分别为圆的竖直和水平直径.等量异种
16、点电荷+Q,-Q 分别固定在以 C 为中点、间距为 2d 的水平线上的 E,F 两点.让小球从最高点A由静止开始运动,经过B点时小球的速度大小为v,不考虑 q 对+Q,-Q 所产生电场的影响.求:(1)小球经过 C 点时球对杆的拉力的大小;(2)小球经过 D 点时速度的大小.解析:(1)设 UBA=U,根据对称性可知,UBA=UAD=U,UAC=0小球从 A 到 C 过程,根据动能定理有mg2d= m(2 分)沿竖直方向有 FT-mg=m整理得 FT=5mg(1 分)(1 分)根据牛顿第三定律可知,球对杆的拉力大小为 5mg.(1 分)(2)从 A 到 B 和从 A 到 D 的过程中,根据动能
17、定理得mgd+qU= mv2(1 分)mgd-qU= m整理得 vD=(1 分).(1 分)答案:(1)5mg(2)16.(10 分)如图所示,两块平行金属板 MN 间的距离为 d,两板间电压 u随时间 t 变化的规律如图所示,电压的绝对值为 U0.t=0 时刻 M 板的电势比 N 板低.在 t=0 时刻有一个电子从 M 板处无初速度释放,经过 1.5个周期刚好到达 N 板.电子的电荷量为 e,质量为 m.求:(1)该电子到达 N 板时的速率 v.(2)在 1.25 个周期末该电子和 N 板间的距离 s.解析:(1)由题意知,电子在第一、第三个 T 内向右做初速度为零的匀加速运动,第二个 T内
18、向右做末速度为零的匀减速运动.由x= at2知,这三段时间内电子的位移是相同的.在第三个 T 内对电子用动能定理 eU= mv2,(3 分)其中 U= U0,得 v=.(2 分)(2)在第三个 T 内,电子做初速度为零的匀加速运动,总位移是 d,前一半时间内的位移是该位移的 ,为 x=d,(3 分)因此这时离 N 板的距离 s= d-d= d.(2 分)答案:(1)(2) d.17.(12 分)如图所示,在 xOy 坐标系中,两平行金属板如图放置,OD 与x 轴重合,板的左端与原点 O 重合,板长 L=2 m,板间距离 d=1 m,紧靠极板右侧有一荧光屏.两金属板间电压 UAO变化规律如图所示
19、,变化周期为 T=210-3 s,U0=103 V,t=0 时刻一带正电的粒子从左上角 A 点,以平行于AB边v0=1 000 m/s的速度射入板间,粒子电荷量q=110-5C,质量 m=110-7 kg.不计粒子所受重力.求:(1)粒子在板间运动的时间;(2)粒子打到荧光屏上的纵坐标;(3)粒子打到屏上的动能.解析:带电粒子的运动轨迹如图所示.(1)粒子在板间沿 x 轴匀速运动,运动时间为 t,L=v0t(1 分)t=210-3 s.(1 分)(2)0 时刻射入的粒子在板间偏转量最大为 y1y1= a( )2+(a ) (2 分)又根据牛顿第二定律=ma(1 分)所以解得 y1=0.15 m
20、(1 分)故纵坐标为 y=d-y1=0.85 m.(1 分)(3)设粒子出射时的动能为 Ek,由动能定理得y2=Ek- m(2 分)y2= a( ) 2(2 分)代入数据解得 Ek=5.0510-2 J.(1 分)答案:(1)210-3 s(2)0.85 m(3)5.0510-2 J18.(14 分)如图所示,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=40 cm,一带正电荷 q=10-4 C 的小滑块质量为m=40 g,与水平轨道间的动摩擦因数 =0.2,取 g=10 m/s2,
21、问:(1)要小滑块恰好运动到圆轨道的最高点 C,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)(3)小滑块经过 C 点后最后落地,落地点离 N 点的距离多大?落地时的速度是多大?解析:(1)设滑块与 N 点的距离为 L,分析滑块的运动过程,由动能定理可得qEL- mgL-mg2R= mv2-0(1 分)小滑块在 C 点时,重力提供向心力,所以 mg=(1 分)代入数据解得 v=2 m/s,L=20 m.(1 分)(2)滑块到达 P 点时,对全过程应用动能定理可得qE(L+R)-mgL-mgR= m-0(1 分)在 P 点时由牛
22、顿第二定律可得 N-qE=解得 N=1.5 N.(1 分),(1 分)由牛顿第三定律可得,滑块通过 P 点时对轨道压力的大小是 1.5 N.(1 分)(3)小滑块经过 C 点,在竖直方向上做的是自由落体运动,由 2R= gt2,可得滑块运动的时间为 t=解得 t=0.4 s(1 分)滑块在水平方向上只受到电场力的作用 ,做匀减速运动,由牛顿第二定律可得 qE=ma所以加速度 a=2.5 m/s2(1 分)水平的位移为 x=vt- at2代入解得 x=0.6 m(1 分)滑块落地时竖直方向的速度的大小为vy=gt=100.4 m/s=4 m/s(1 分)水平方向的速度的大小为(1 分)vx=v-
23、at=2 m/s-2.50.4 m/s=1 m/s(1 分)落地时速度的大小为 v地=解得 v地= m/s.(1 分) m/s答案:(1)20 m(2)1.5 N(3)0.6 m第五章机械能第 1 课时功功率动能定理1.(2018江西南昌质检)如图所示,木块 B 上表面是水平的,当木块 A置于B上,并与B保持相对静止,一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑,在下滑过程中(C)A.A 所受的合外力对 A 不做功B.B 对 A 的弹力做正功C.B 对 A 的摩擦力做正功D.A 对 B 的作用力对 B 做正功解析:AB 一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑,加速度为 gsin.A所受的合外力沿斜面向下,对
24、A 做正功,B对A 的摩擦力做正功,B对 A 的弹力做负功,选项 A,B 错误,C 正确;B 对A 的支持力和摩擦力的合力方向垂直斜面向上,A 对 B 的作用力方向垂直斜面向下,A 对 B 不做功,选项 D 错误.2.(2018山东潍坊模拟)如图所示,自动卸货车始终静止在水平地面上,车厢在液压机的作用下,角逐渐增大且货物相对车厢静止的过程中,下列说法正确的是(B)A.货物受到的支持力对货物不做功B.货物受到的支持力对货物做正功C.货物受到的重力对货物不做功D.货物受到的摩擦力对货物做负功解析:货物受到的支持力的方向与运动方向时刻相同,做正功,选项 A错误,B 正确;摩擦力的方向与其运动方向时刻
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