教科版高中物理选修31第一章《静电场》word章末检测Word下载.docx

教科版高中物理选修31第一章《静电场》word章末检测Word下载.docx

《教科版高中物理选修31第一章《静电场》word章末检测Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教科版高中物理选修31第一章《静电场》word章末检测Word下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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库仑力先变大，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.

图2

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φa＝5V、φb＝3V．下列叙述正确的是（　　）

A．该电场在c点处的电势一定为4V

B．a点处的场强Ea一定大于b点处的场强Eb

C．一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少

D．一正电荷运动到c点时受到的电场力由c指向a

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4V，所以A、B两项错误．因φa＞φb，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.

图3

空间存在甲、乙两相邻的金属球，甲球带正电，乙球原来不带电，由于静电感应，两球在空间形成了如图3所示稳定的静电场．实线为其电场线，虚线为其等势线，A、B两点与两球球心连线位于同一直线上，C、D两点关于直线AB对称，则（　　）

A．A点和B点的电势相同

B．C点和D点的电场强度相同

C．正电荷从A点移至B点，静电力做正功

D．负电荷从C点沿直线CD移至D点，电势能先增大后减小

解析　由题图可知φA＞φB，所以正电荷从A移至B，静电力做正功，故A错误，C正确．C、D两点场强方向不同，故B错误．负电荷从C点沿直线CD移至D点，电势能先减小后增大，所以D错误，故选C.

5.

图4

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（q>

0）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）（　　）．

A．k

B．k

C．k

D．k

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E＝k

＋k

＝k

，所以B选项正确．

6.

图5

如图5所示，有一带电物体处在一个斜向上的匀强电场E中，由静止开始沿天花板向左做匀速直线运动，下列说法正确的是（　　）

A．物体一定带负电

B．物体可能带负电

C．物体不一定受弹力的作用

D．物体一定受弹力的作用

解析　物体由静止向左运动，所以物体带正电，物体做匀速直线运动，即合力为零，所以一定受摩擦力和弹力作用，所以选D.

二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分）

7．下列各量中，与检验电荷无关的物理量是（　　）

A．电场力FB．电场强度E

C．电势差UD．电场力做的功W

答案　BC

解析　电场力F＝qE，与检验电荷有关，故A项错；

电场强度E、电势差U与检验电荷无关，故B、C对；

电场力做功W＝qU，与检验电荷有关，故D项错．

8.

图6

如图6所示的电路中，AB是两金属板构成的平行板电容器．先将电键K闭合，等电路稳定后再将K断开，然后将B板向下平移一小段距离，并且保持两板间的某点P与A板的距离不变．则下列说法正确的是（　　）

A．电容器的电容变小

B．电容器内部电场强度大小变大

C．电容器内部电场强度大小不变

D．P点电势升高

答案　ACD

9.

图7

带电粒子在匀强电场中的运动轨迹如图7所示，如果带电粒子只受电场力作用从a到b运动，下列说法正确的是（　　）

A．粒子带正电

B．粒子在a和b点的加速度相同

C．该粒子在a点的电势能比在b点时大

D．该粒子在b点的速度比在a点时大

答案　BCD

解析　由于粒子运动轨迹越来越向上弯曲，可判断它受力方向为竖直向上，所以粒子应带负电，故A错；

匀强电场中受力恒定，加速度相同，B对；

从a到b由于电场力方向速度方向成锐角，电场力做正功，则电势能减小，动能增大，故该粒子在b点的电势能比在a点时小，在b点的速度比在a点时大．故C、D正确．

10.

图8

如图8所示，真空中两个相同的小球带有等量同种电荷，质量均为0.1g，分别用10cm长的绝缘细线悬挂于绝缘天花板的一点，当平衡时B球偏离竖直方向60°

，A竖直悬挂且与绝缘墙接触（g取10m/s2）．下列说法正确的是（　　）

A．小球的带电荷量为3.33×

10－8C

B．墙壁受到的压力为8.7×

10－4N

C．A球受到细线的拉力为1.0×

10－3N

D．B球受到的拉力为1.5×

答案　AB

解析　分析A、B的受力，根据共点力平衡条件：

F＝k

＝mg，解得q＝3.33×

10－8C；

FN＝Fcos30°

＝mgcos30°

＝8.7×

10－4N；

TB＝mg＝1.0×

10－3N；

TA＝mg＋Fsin30°

＝1.5×

10－3N．故选AB.

三、填空题（每空2分，共10分）

11.

图9

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α、β，且α＜β.若同时剪断两根细线，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＝）

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，对两小球分别进行受力分析有：

mag＝

，mbg＝

.因为α＜β，所以tanα＜tanβ，mag＞mbg，ma＞mb；

剪断细线水平方向上，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：

ta＝tb；

由于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：

xa＝xb.

12.

图10

如图10所示，在竖直向下、场强为E的匀强电场中，长为l的绝缘轻杆可绕固定轴O在竖直面内无摩擦转动，两个小球A、B固定于杆的两端，A、B的质量分别为m1和m2（m1＜m2），A带负电，电荷量为q1，B带正电，电荷量为q2.杆从静止开始由水平位置转到竖直位置，在此过程中静电力做功为________，在竖直位置处两球的总动能为________．

答案　（q1＋q2）El/2　[（m2－m1）g＋（q1＋q2）E]l/2

解析　本题考查静电力做功的特点和动能定理，考查学生对功能关系的处理．A、B在转动过程中静电力对A、B都做正功，即：

W＝q1E

＋q2E

＝（q1＋q2）El/2，根据动能定理：

（m2－m1）g

＋

＝Ek－0，可求解在竖直位置处两球的总动能为Ek＝[（m2－m1）g＋（q1＋q2）E]l/2.

四、计算题（本题共4小题，共50分）

13．（10分）

图11

如图11所示，在匀强电场中，将带电荷量q＝－6×

10－6C的电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了2.4×

10－5J的功，再从B点移到C点，电场力做了1.2×

10－5J的功．求：

（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）4V　－2V　

（2）4V　2V

（3）见解析图

解析　

（1）UAB＝

＝

V＝4V

UBC＝

V＝－2V

（2）UAB＝φA－φB

UBC＝φB－φC

又φB＝0

故φA＝4V，φC＝2V

（3）如图所示

图12

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与电场线夹角θ＝30°

，已知带电粒子的质量m＝1.0×

10－7kg，电荷量q＝1.0×

10－10C，A、B相距L＝20cm.（取g＝10m/s2，结果保留两位有效数字）求：

（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qEsinθ－mgcosθ＝0

所以电场强度E＝1.7×

104N/C　电场强度的方向水平向左

（3）微粒由A运动到B时的速度vB＝0时，微粒进入电场时的速度最小，由动能定理得，mgLsinθ＋qELcosθ＝mv

/2，代入数据，解得vA＝2.8m/s

图13

15．（14分）如图13所示，在E＝103V/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＝0.4m，一带正电荷q＝10－4C的小滑块质量为m＝0.04kg，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10m/s2，求：

（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）20m　

（2）1.5N

解析　

（1）滑块刚能通过轨道最高点条件是

mg＝m

，v＝

＝2m/s

滑块由释放点到最高点过程由动能定理得：

Eqs－μmgs－mg2R＝

mv2

所以s＝

代入数据得：

s＝20m

（2）滑块过P点时，由动能定理：

－mgR－EqR＝

mv2－

mv

所以v

＝v2＋2（g＋

）R

在P点由牛顿第二定律：

N－Eq＝

所以N＝3（mg＋Eq）

N＝1.5N

16．（14分）如图14所示，EF与GH间为一无场区．无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板，两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场，其中A为正极板．无场区右侧为一点电荷Q形成的电场，点电荷的位置O为圆弧形细圆管CD的圆心，圆弧半径为R，圆心角为120°

，O、C在两板间的中心线上，D位于GH上．一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入匀强电场，粒子出匀强电场经无场区后恰能进入细圆管，并做与管壁无相互挤压的匀速圆周运动．（不计粒子的重力、管的粗细）求：

图14

（1）O处点电荷的电性和电荷量；

（2）两金属板间所加的电压．

答案　

（1）负电　

（2）

解析　

（1）由几何关系知，粒子在D点速度方向与水平方向夹角为30°

，进入D点时速度v＝

v0①

在细圆管中做与管壁无相互挤压的匀速圆周运动，故Q带负电且满足k

＝m

②

由①②得：

Q＝

（2）粒子射出电场时速度方向与水平方向成30°

tan30°

③

vy＝at④

a＝

⑤

t＝

⑥

由③④⑤⑥得：

U＝