2019版物理人教版选修3-1训练：第一章 静电场 检测（A） .docx

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1、第一章检测(A)(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下列关于点电荷的说法,正确的是()A.只有体积很小的带电体才可看成点电荷B.体积很大的带电体一定不是点电荷C.当两个带电体的形状和大小对相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看成点电荷D.任何带电体,都可以看成是电荷全部集中于球心的点电荷解析:一个带电体能否被看作点电荷与物体本身的大小和形状无关,它是由所研究的问题决定的。当两个带电体的形状和大小对相互作用力的影

2、响可忽略时,可以看成点电荷,故C正确,A、B、D错误。答案:C2带负电的粒子在某电场中仅受静电力作用,能分别完成以下两种运动:在电场线上运动,在等势面上做匀速圆周运动。该电场可能由()A.一个带正电的点电荷形成B.一个带负电的点电荷形成C.两个分立的带等量负电的点电荷形成D.一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成解析:题中要求带负电的粒子在电场中仅受一个力的作用,可沿电场线运动,还可做匀速圆周运动,这样只能是正电荷的电场,当粒子由静止或具有沿电场线方向的初速度释放时,粒子将沿电场线运动;当粒子具有垂直于电场线一定大小的速度时,将做匀速圆周运动,故A正确。答案:A3如图所示,空间有一电场,电场

3、中有两个点a和b。下列表述正确的是()A.该电场是匀强电场B.a点的电场强度比b点的大C.a点的电势比b点的高D.正电荷在a、b两点受力方向相同解析:由电场线的分布可以看出,此电场不是匀强电场,A错误;b点电场线比a点电场线密,故a点的电场强度比b点的小,B错误;根据电场线的方向知a点的电势比b点的大,C正确;正电荷在a、b两点受力方向分别沿a、b两点的切线方向,D错误。答案:C4某静电场的电场线分布如图所示,图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ,电势分别为P和Q,则()A.EPEQ,PQB.EPEQ,PQC.EPQD.EPEQ,PA可知,q1的电荷量小于q2的电荷量,选项C正确。答

4、案:C6如图所示,A、B两板间加速电压为U1,C、D两板间偏转电压为U2。一个带电荷量为q的正粒子自A板起由静止相继被加速、偏转,飞离偏转电场时的最大侧移为C、D板间距离的一半,则它的出射速度的大小为()A.2qm(U1+U2)B.qm(2U1+U2)C.2q2m(U1+U2)D.2qm(2U1+U2)解析:在加速电场中由动能定理得qU1=12mv02在偏转电场中,由动能定理得12qU2=12mv2-12mv02,解得v=qm(2U1+U2)。答案:B7.一匀强电场的方向平行于xOy平面,平面内a、b、c三点的位置如图所示,三点的电势分别为10 V、17 V、26 V。下列说法正确的是()A.

5、电场强度的大小为2.5 V/cmB.坐标原点处的电势为1 VC.电子在a点的电势能比在b点的低7 eVD.电子从b点运动到c点,电场力做功为9 eV解析:如图所示,设ac之间的d点电势与b点相同,则UadUdc=10-1717-26=79,可得d点的坐标为(3.5 cm,6 cm),过c点作等势线bd的垂线交bd于f点,由几何关系可得cf的长度为3.6 cm,所以电场强度的大小E=Ud=(26-17)V3.6cm=2.5 V/cm,故A正确。匀强电场中,相同方向上变化相同的距离电势差相等,故UaO=Ucb,即a-O=c-b,得坐标原点O处的电势为1 V,B正确;负电荷在电势低处电势能高,则电子

6、在a点的电势能比在b点的电势能高7 eV,C错;电子从b点运动到c点,电场力做功为W=-eUbc=-e(-9 V)=9 eV,D正确。答案:ABD8.(2018全国卷)如图所示,同一平面内的a、b、c、d四点处于匀强电场中,电场方向与此平面平行,M为a、c连线的中点,N为b、d连线的中点。一电荷量为q(q0)的粒子从a点移动到b点,其电势能减小W1;若该粒子从c点移动到d点,其电势能减小W2。下列说法正确的是()A.此匀强电场的电场强度方向一定与a、b两点连线平行B.若该粒子从M点移动到N点,则电场力做功一定为W1+W22C.若c、d之间的距离为l,则该电场的电场强度大小一定为W2qlD.若W

7、1=W2,则a、M两点之间的电势差一定等于b、N两点之间的电势差解析:设a、b、c、d四点的电势分别为a、b、c、d,粒子从a点移到b点,其电势能减小,则电场力做正功,电场力与a、b连线平行或成锐角,电场方向不一定与a、b连线平行,同理,电场方向不一定与c、d连线平行,W2=Eql不一定成立,则E=W2ql不一定成立,选项A、C错误;根据电场力公式,有W1=(a-b)q,W2=(c-d)q,匀强电场中沿直线电势随距离均匀变化,所以M=a+c2,N=b+d2,有WMN=(M-N)q=W1+W22,选项B正确;若W1=W2,则a-b=c-d,得Uac=Ubd,由于M、N为中点,且为匀强电场,所以U

8、aM=UbN,选项D正确。答案:BD9一带电粒子垂直于电场方向射入电场,经电场后的偏转角与下列因素的关系是()A.偏转电压越高,偏转角越大B.带电粒子的质量越大,偏转角越大C.带电粒子的电荷量越少,偏转角越大D.带电粒子的初速度越大,偏转角越小解析:电子垂直于电场方向射入电场将会做类平抛运动,其偏转角为tan =vyv0=qUlmdv02,所以由偏转电压U、粒子带电荷量q、平行板长度l、平行板间距d和粒子初速度来决定的。答案:AD10如图所示,A板发出的电子经加速后,水平射入水平放置的两平行金属板间,金属板间所加的电压为U,电子最终打在光屏P上,关于电子的运动,下列说法正确的是()A.滑片向右

9、移动时,电子打在荧光屏上的位置上升B.滑片向左移动时,电子打在荧光屏上的位置上升C.电压U增大时,电子打在荧光屏上的速度大小不变D.电压U增大时,电子从发出到打在荧光屏上的时间不变解析:当滑片向右滑动时,加速电压增大,因此电子经偏转电场时侧移距离减小,电子打在荧光屏上的位置下降,滑片左移则上升,A错、B对;电压U增大时,电子打在荧光屏上的速度增大,但电子从出发到打在荧光屏上的时间不受侧向运动的影响保持不变,C错、D对。答案:BD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)在如图所示的实验装置中,充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接,极板B接地。(1)若极板B

10、稍向上移动一点,则将观察到静电计指针偏角(选填“变大”或“变小”),此实验说明平行板电容器的电容随正对面积的减小而(选填“增大”或“减小”)。(2)若极板B稍向左移动一点,则将观察到静电计指针偏角(选填“变大”或“变小”),此实验说明平行板电容器的电容随极板间距离增大而(选填“增大”或“减小”)。解析:(1)充电后的平行板电容器的电荷量Q不变,若极板B稍向上移动一点,将观察到静电计指针偏角增大,说明当电容器的正对面积减小时,电压U增大,由C=QU得,电容C减小。(2)若极板B稍向左移动一点,则将观察到静电计指针偏角变大,说明当增大两极板间的距离时,电压U增大,由C=QU得,电容C减小。答案:(

11、1)变大减小(2)变大减小12(8分)如图所示,A、B分别为x、y轴上两点,它们到原点O的距离相等,一束电子以初速度v0垂直于 x轴从A点射入,由于匀强电场的作用,电子束恰好从B点射出,则电子从B点射出时的速度大小是。解析:电子在y方向做匀速运动,x方向在静电力作用下做匀加速直线运动;根据运动学公式则有:y=v0t,x=at22因为x=y,所以at22=v0t得vx=at=2v0电子从B点射出时y方向分速度为vy=v0则电子从B点射出时的合速度为v=vx2+vy2=(at)2+v02=(2v0)2+v02=5v0。答案:5v0三、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

12、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)如图,真空中xOy平面直角坐标系上的A、B、C三点构成等边三角形,边长l=2.0 m。若将电荷量均为q=+2.010-6 C的两点电荷分别固定在A、B点,已知静电力常量k=9.0109 Nm2/C2,求:(1)两点电荷间的库仑力大小;(2)C点的电场强度的大小和方向。解析:(1)根据库仑定律,A、B两点电荷间的库仑力大小为F=kq2l2代入数据得F=9.010-3 N。(2)A、B点电荷在C点产生的电场强度大小相等,均为E1=kql2A、B两点电荷形成的电场在C点的合电场强度大小为E=2E1cos 30由式联立并代入

13、数据得E=7.8103 N/C电场强度E的方向沿y轴正方向。答案:(1)9.010-3 N(2)7.8103 N/C方向沿y轴正方向14(10分)如图所示,用长为l的绝缘细线拴住一个质量为m、电荷量为q的小球,线的另一端拴在水平向右的匀强电场中,开始时把小球、线拉到和O在同一水平面上的A点(线拉直),让小球由静止开始释放,当摆线摆到与水平方向成60角且到达B点时,小球的速度正好为零。求:(1)B、A两点的电势差;(2)匀强电场的电场强度大小。解析:(1)小球从A到B过程,由动能定理得mglsin 60-qUBA=0,得UBA=3mgl2q。(2)由公式U=Ed又可得到UBA=El(1-cos

14、60),解得E=3mgq。答案:(1)3mgl2q(2)3mgq15(12分)如图所示,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行。一电荷量为q(q0)的质点沿轨道内侧运动,经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为FNa和FNb。不计重力,求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能。解析:质点所受电场力的大小为F=qE设质点质量为m,经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb,由牛顿第二定律有F+FNa=mva2rFNb-F=mvb2r设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb,有Eka=12mva2Ekb=12mvb2

15、根据动能定理有Ekb-Eka=2rF联立式得E=16q(FNb-FNa)Eka=r12(FNb+5FNa)Ekb=r12(5FNb+FNa)。答案:E=16q(FNb-FNa)Eka=r12(FNb+5FNa)Ekb=r12(5FNb+FNa)16(12分) 如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两极板不带电,上极板接地,它的极板长l=0.1 m,两极板间距离d=0.4 cm。有一束相同微粒组成的带电粒子流从两极板中央平行于极板射入,由于重力作用微粒落到下极板上。已知微粒质量为m=210-6 kg,电荷量为q=+110-8 C,电容器电容为C=10-6 F,g取10 m/s2。(1)为使第1个微粒的落点范围在下极板中点到紧靠边缘的B点之间,则微粒入射速度v0应为多少?(2)若带电粒子落到AB板上后电荷全部转移到极板上,则以上述速度射入的带电粒子最多能有多少个落到下极板上?解析:(1)若第1个粒子落到O点,由l2=v011t1d2=12gt12得v01=2.5 m/s若落到B点,由l=v02t2,d2=12gt22得v02=5 m/s故2.5 m/sv05 m/s。(2)由l=v01t,得t=410-2 s由d2=12at2得a=2.5 m/s2由mg-qE=ma,E=QdC得Q=610-6 C所以n=Qq=600个。答案:(1)2.5 m/sv05 m/s(2)600个