高考物理一轮复习 单元质检七 静电场-人教版高三全册物理试题.doc

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1、单元质检七静电场(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第69题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.将等量的正、负电荷分别放在正方形的四个顶点上(如图所示)。O点为该正方形对角线的交点,直线段AB通过O点且垂直于该正方形,OAOB,以下对A、B两点的电势和电场强度的判断,正确的是()A.A点电场强度小于B点电场强度B.A点电场强度大于B点电场强度C.A点电势等于B点电势D.A点电势高于B点电势解析由电荷的对称分布规律可知AB直线上各点的电场强度为0,选项A、

2、B错误;同理将一电荷从A点移动到B点电场力做功为0,则AB电势差为0,A点电势等于B点电势,选项C正确,选项D错误。答案C2.(2016山东潍坊统考)直线ab是电场中的一条电场线,从a点无初速度释放一电子,电子仅在电场力作用下,沿直线从a点运动到b点,其电势能Ep随位移x变化的规律如图乙所示。设a、b两点的电场强度分别为Ea和Eb,电势分别为a和b。则()A.Ea=EbB.EaEbC.ab导学号17420277解析电子在电场中发生一段位移x,电场力做功eEx,由功能关系知Ep=-eqx,即=-eE,Ep-x图线斜率的绝对值表示电场力,由图线知,斜率减小,故电场强度在减小,所以,EaEb,故A、

3、B错误;电子从静止开始由a向b运动,故受电场力方向一定由a指向b,又因电子带负电,所以电场强度方向一定从b指向a,沿电场线方向电势降低,所以aaB,EkAEkBB.aAEpBC.aAaB,EpAaB,EkAEkB解析根据粒子轨迹的弯曲方向可知带电粒子受到的是静电斥力,根据U=Ed知,等差等势面越密的位置电场强度越大,B处等差等势面较密集,则电场强度大,带电粒子所受的电场力大,加速度也大,即aAaB;从A到B,电场力对带电粒子做负功,电势能增加,则知B点电势能大,即EpAEpB,故C正确,选项A、B、D错误。答案C5.(2016山东平度统考)x轴上各点的电场强度如图所示,电场强度方向与x轴平行,

4、规定沿x轴正方向为正。一负点电荷从坐标原点O以一定的初速度沿x轴正方向运动,点电荷到达x2位置速度第一次为零,在x3位置第二次速度为零,不计粒子的重力。下列说法正确的是()A.点电荷从O点运动到x2,再运动到x3的过程中,速度先均匀减小再均匀增大,然后减小再增大B.点电荷从O点运动到x2,再运动到x3的过程中,加速度先减小再增大,然后保持不变C.O点与x2和O点与x3电势差U2EcB.电势大小关系有bdC.将一负电荷放在d点时其电势能为负值D.将一正电荷由a点移到d点的过程中电场力做正功解析由电场线的疏密表征电场强度的大小可知,Ebd,故B正确;由于a点电势高于d点电势,将一正电荷由a点移到d

5、点的过程中电场力做功W=q(a-d)0,为正功,故D正确;由于无穷远处为零电势点,故d点电势为负,负电荷放在d点时其电势能=(-q)d0,为正值,故C错误。答案BD7.如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,则()A.平行板电容器的电容将变小B.静电计指针张角变小C.带电油滴的电势能将减少D.若先将上极板与电源正极的导线断开,再将下极板向下移动一小段距离,则带电油滴所受电场力不变解析将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离时,两极板的正对面积

6、S不变,间距d变大,根据关系式C=可知,电容C减小,选项A正确;因为静电计指针的变化表征了电容器两极板电势差的变化,题中电容器两极板间的电势差U不变,所以静电计指针张角不变,选项B错误;U不变,极板间距d变大时,板间电场强度E=减小,带电油滴在P点的电势=Ed1增大,其中d1为油滴到下极板的距离,又因为油滴带负电,所以其电势能将减少,选项C正确;若先将上极板与电源正极的导线断开,再将下极板向下移动一小段距离,则电容器带电荷量Q不变,极板间距d变大,根据Q=CU,E=和C=可知E,可见,极板间电场强度E不变,所以带电油滴所受电场力不变,选项D正确。答案ACD8.如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子

7、从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转,最后打在屏上。整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么()A.偏转电场E2对三种粒子做功一样多B.三种粒子打到屏上时的速度一样大C.三种粒子运动到屏上所用时间相同D.三种粒子一定打到屏上的同一位置解析设加速电场宽度为d,偏转电场长度为l,在加速电场中有qE1d=,在偏转电场中有l=v0t,y=t2得y=,与比荷无关,所以三种粒子一定打到屏上同一位置,故选项D正确;偏转电场对粒子做功W=qE2y=,与粒子质量无关,所以选项A正确;三种粒子在加速电场和偏转电场中电场力做功qE1d+qE2y=m

8、v2,粒子打到屏上的速度v=,与比荷有关,故速度不一样大,B错误;粒子运动到屏上的时间t=,与比荷有关,故C错误。答案AD9.如图所示,在平面直角坐标系中有一底角是60的等腰梯形,坐标系中有方向平行于坐标平面的匀强电场,其中O(0,0)点电势为6 V,A(1,)点电势为3 V,B(3,)点电势为零,则由此可判定()A.C点电势为3 VB.C点电势为零C.该匀强电场的电场强度大小为100 V/mD.该匀强电场的电场强度大小为100 V/m导学号17420279解析由题意知C点坐标为(4,0),在匀强电场中,任意两条平行线段,两点间电势差与其长度成正比,故,代入数值得C=0,A错误,B正确;作BD

9、AO,如图所示,则D=3 V,即AD是一条等势线,电场强度方向沿OG,OGAD,由几何关系得OG= cm,由E=得E=100 V/m,C错误,D正确。答案BD二、计算题(本题共3小题,共46分)10.(14分)如图所示,两平行金属板A、B长为l=8 cm,两板间距离d=8 cm,A板比B板电势高300 V,一带正电的粒子电荷量为q=1.010-10 C、质量为m=1.010-20 kg,沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场,初速度v0=2.0106 m/s,粒子飞出电场后经过界面MN、PS间的无电场区域,然后进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右侧点电荷的电场分布不受界面的影响)。

10、已知两界面MN、PS相距为12 cm,D是中心线RO与界面PS的交点,O点在中心线上,距离界面PS为9 cm,粒子穿过界面PS做匀速圆周运动,最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上。(静电力常量k=9.0109 Nm2/C2,粒子的重力不计)(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离为多远;到达PS界面时离D点为多远。(2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹。(3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小。导学号17420280解析(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离(偏转位移):y=at2a=l=v0t则y=at2=2=0.03 m=3 cm粒子在离开电场后将做匀速直线运动,其轨迹与PS

11、交于H,设H到中心线的距离为Y,则有,解得Y=4y=12 cm(2)第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧(3)粒子到达H点时,其水平速度vx=v0=2.0106 m/s竖直速度vy=at=1.5106 m/s则v合=2.5106 m/s该粒子在穿过界面PS后绕点电荷Q做匀速圆周运动,所以Q带负电。根据几何关系可知半径r=15 cmk=m解得Q1.0410-8 C。答案(1)3 cm12 cm(2)见解析(3)负电1.0410-8 C11.(15分)(2016贵州贵阳模拟)如图所示,光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接,在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电

12、场,现有一质量为m、电荷量为+q的小球从水平轨道上A点由静止释放,小球运动到C点离开圆轨道后,经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方,如图所示,小球可视为质点,小球运动到C点之前电荷量保持不变,经过C点后电荷量立即变为零)。已知A、B间距离为2R,重力加速度为g,在上述运动过程中,求:(1)电场强度E的大小。(2)小球在圆轨道上运动时的最大速率。(3)小球对圆轨道的最大压力的大小。解析(1)设小球过C点时速度大小为vC,小球从A到C由动能定理知qE3R-mg2R=小球离开C点后做平抛运动到P点,R=gt22R=vCt得E=。(2)设小球运动到圆轨道D点时速度最大,设最大速度为v,此

13、时OD与竖直线OB夹角为,小球从A点运动到D点的过程,根据动能定理知qE(2R+Rsin )-mgR(1-cos )=mv2,即mv2=mgR(sin +cos +1)根据数学知识可知,当=45时动能最大。由此可得v=。(3)由于小球在D点时速度最大且电场力与重力的合力恰好沿半径方向,故小球在D点时对圆轨道的压力最大,设此压力大小为F,由牛顿第三定律可知小球在D点受到的轨道的弹力大小也为F,在D点对小球进行受力分析,并建立如图所示坐标系,由牛顿第二定律知,F-qEsin -mgcos =解得F=(2+3)mg。答案(1)(2)(3)(2+3)mg12.(17分)一平行板电容器长l=10 cm,

14、宽a=8 cm,板间距d=4 cm,在板左侧有一足够长的“狭缝”离子源,沿着两板中心平面,连续不断地向整个电容器射入离子,它们的比荷均为21010 C/kg,速度均为4106 m/s,距板右端处有一屏,如图甲所示,如果在平行板电容器的两极板间接上如图乙所示的交流电,由于离子在电容器中运动所用的时间远小于交流电的周期,故离子通过电场的时间内电场可视为匀强电场。试求:(1)离子打在屏上的区域面积。(2)在一个周期内,离子打到屏上的时间。导学号17420281解析(1)设离子恰好从极板边缘射出时极板两端的电压为U0。水平方向:l=v0t竖直方向:at2又a=由得U0=128 V即当U128 V时离子打到极板上,当U128 V时离子打到屏上。利用推论:打到屏上的离子好像是从极板中心沿直线射到屏上,由此可得解得y=d又由对称性知,打到屏上的总长度为2d。则离子打到屏上的区域面积为S=(2d)2=64 cm2。(2)在前T,离子打到屏上的时间t0=0.005 s=0.003 2 s又由对称性知,在一个周期内,打到屏上的总时间t=4t0=0.012 8 s。答案(1)64 cm2(2)0.012 8 s