第一章综合能力测试Word下载.docx
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3.2008年6月24日强雷电袭击杭州,威力之猛近期少有.雷暴天气和雷击事件,引起了杭州市委、市政府的高度重视,要求有关部门加大防雷避雷知识的宣传,提高广大人民群众的防范意识,做好防雷工作,保障人民群众安全.假如在户外我们遭遇雷电,下列防雷措施可行的是( )
①在大树下避雷雨
②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨
③不要快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔
④在空旷地带,最好关掉手机电源
A.①③
B.②③
C.①④
D.③④
表面具有突出尖端的导体,在尖端的电荷分布密度很大,使得其周围电场很强,就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电.因此不要在大树下避雨;
别停留在山顶、山脊的凉亭等地方;
快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔,身体的跨步越大,电压就越大,雷电也越容易伤人;
在空旷地带使用手机通话,手机很有可能成为闪电的放电对象.
4.如图所示,图中K、L、M为静电场中的3个相距较近的等势面.一带电粒子射入此静电场中后,沿abcde轨迹运动.已知φK<
φL<
φM,且粒子在ab段做减速运动.下列判断中正确的是( )
A.粒子带负电
B.粒子在a点的加速度大于在b点的加速度
C.粒子在a点与e点的速度大小相等
D.粒子在a点的电势能小于在d点的电势能
CD
由于φK<
φL,带电粒子在ab段做减速运动,因此粒子带正电,A错误;
由电场线分布情况可知a点场强小于b点场强,因此粒子在a点的加速度小于在b点的加速度,B错误;
a点和e点处在同一等势面上,因此该粒子在该两点的动能、电势能都相等,C正确;
b点和d点处在同一等势面上,b、d两点的电势能相等,由于带电粒子在ab段做减速运动即该阶段电场力做负功,电势能增加,即a点的电势能小于b点的电势能,故D正确.
5.(2010·
吉林二模)Q1、Q2为两个带电质点,带正电的试探电荷q沿中垂线移动时,q在各点所受Q1、Q2作用力的合力大小和方向如图中细线所示(力的方向都是向左侧),由此可以判断( )
A.Q2可能是负电荷
B.Q1、Q2可能为等量异种电荷
C.Q2电荷量一定大于Q1的电荷量
D.中垂线上的各点电势相等
C
带正电的试探电荷受力的方向都是向左侧,以在A点为例进行分析,如图所示.Q1、Q2都带正电荷且Q2>
Q1,选项C对而A、B错;
当Q1、Q2为等量异种电荷,中垂线上的各点电势才相等,选项D错误.
6.如图所示,在两极板中间有一静止的电子,在交变电压作用下电子的运动情况是(不计重力,t=0时,M板电势为正,板间距离足够长)( )
A.一直向M板运动
B.一直向N板运动
C.先向M板运动,再一直向N板运动
D.在M、N间做周期性的来回运动
0―→1s末,电子向左做匀加速直线运动,在1s末获得速度为v;
1s末―→2s末,电子向左做匀减速直线运动,2s末速度为0;
2s末―→3s末,电子向右做匀加速直线运动,3s末电子获得速度v;
3s末―→4s末电子向右做匀减速直线运动.4s末速度为零,刚好为一个周期.以后周而复始,所以,电子在M、N之间做周期性的来回运动.
7.如图所示,O点置一个正点电荷,在过O点的竖直平面内的A点,自由释放一个带正电的小球,小球的质量为m,带电量为q,小球落下的轨迹如图中的实线所示,它与以O点为圆心、R为半径的圆(图中虚线表示)相交于B、C两点,O、C在同一水平线上,∠BOC=30°
,A距OC的高度为h,若小球通过B点的速度为v,则下列叙述正确的是( )
①小球通过C点的速度大小是
;
②小球通过C点的速度大小是
③小球由A到C电场力做功是mgh-
mv2;
④小球由A到C电场力做功是
mv2+mg
.
A.①③
B.①④
C.②④
D.②③
由于B、C在同一等势面上,故从B→C电场力不做功.从B→C只有重力做功有:
mv
=
mv
+mghBC,即:
mv2+mgRsin30°
,得vC=
.从A→C由动能定理有:
=mgh+WAC,得WAC=
8.(2010·
江苏苏、锡、常、镇四市一模)如图所示,在光滑绝缘水平面上的a、b两点上固定两个带同种电荷的相同金属小球P、Q(均可视为点电荷),P球所带的电荷量等于Q球所带的电荷量.在ab连线上的c点释放一带电小滑块M,滑块由静止开始向右运动.在滑块向右运动的过程中,下列说法正确的是( )
A.滑块受到的电场力先减小后增大
B.滑块的电势能一直减小
C.滑块的动能先增大后减小
D.在ab连线上必定有一点d,使得c、d两点间的电势差Ucd=0
ACD
小球P、Q带同种电荷,且P球电荷量等于Q球所带的电荷量,则在二者连线上电场强度为零的点O位于ab中点.c点释放一带电小滑块M,由静止开始向右运动,说明P、M带同种电荷,电场力先做正功,滑过O点后电场力做负功,滑块的电势能先减少后增大,动能先增大后减小,选项C对而B错;
途经O点受力为零,选项A正确;
由电场线的分布情况可知,选项D正确.
9.(2009·
福建仙游现代中学高二检测)如图所示,A、B为两个固定的等量的同种正电荷,在它们连线的中点处有一个可以自由运动的正电荷C,现给电荷C一个垂直于连线的初速度v0,若不计电荷C所受的重力,则关于电荷C运动过程中的速度和加速度情况,下列说法正确的是( )
A.加速度始终增大
B.加速度先增大后减小
C.速度始终增大,最后趋于无穷大
D.速度始终增大,最后趋于某有限值
由电场的叠加,AB中垂线上由C向上场强为先增后减,故电荷C所受电场力向上先增后减,所以C的加速度先增后减,但速度始终增大,可知BD正确.
10.(2009·
海门模拟)一个质量为m,电荷量为+q的小球以初速度v0水平抛出,在小球经过的竖直平面内,存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区,两区域相互间隔,竖直高度相等,电场区水平方向无限长.已知每一电场区的场强大小相等,方向均竖直向上,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.小球在水平方向一直做匀速直线运动
B.若场强大小等于
,则小球经过每一电场区的时间均相同
C.若场强大小等于
,则小球经过每一无电场区的时间均相同
D.无论场强大小如何,小球通过所有无电场区的时间均相同
AC
小球在水平方向不受力作用,因此,在水平方向一直做匀速直线运动,A正确;
当E=
时,小球通过一、二电场区时在竖直方向均做匀速直线运动,但竖直速度不同,故B错误;
时,小球通过第一、二无电场区时在竖直方向的初速度是相同的,C正确;
如取E=
,则小球通过无电场区的速度越来越大,对应的时间也越来越短,故D错误.
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题,共18分.把答案直接填在横线上)
11.(2010·
天津高二检测)(4分)如图所示是定性研究平行板电容器电容的影响因素的装置,平行板电容器的A板与静电计相连,B板和静电计金属壳都接地.
指出图甲、乙所示的情况下,静电计指针的偏转角度变化情况:
(1)正对面积减小时,静电计指针的偏转角度________;
(2)板间距离增大时,静电计指针的偏转角度________.
(1)增大
(2)增大
(1)由C=
,S减小,C减小,Q一定,U变大,静电计指针的偏转角度增大.
(2)由C=
,d增大,C减小,Q一定,U变大,静电计指针的偏转角度增大.
12.(6分)如图所示,匀强电场水平向左,带正电物块A沿绝缘水平板向右运动,经P点时动能为200J,到Q点时动能减少了160J,电势能增加了96J,则它再回到P点时的动能为________J.
40
从P到Q由动能定理得-W电-W摩=ΔEk
其中W电=96J,ΔEk=-160J
所以W摩=64J
从P点到最远处-W电′-W摩′=ΔEk′
因为
ΔEk′=-200J
所以W摩′=80J
从P出发到再回到P
-2W′摩=Ek′-200
所以Ek′=40J,即再回到P点时的动能为40J.
13.(8分)密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值,其实验装置如图所示,油滴从喷雾器喷出,以某一速度进入水平放置的平行板之间.今有一带负电的油滴,不加电场时,油滴由于受到重力作用加速下落,速率变大,受到的空气阻力也变大,因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落.若两板间加一电压,使板间形成向下的电场E,油滴下落的终极速率为v2.已知运动中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f=6πηrv计算(其中r为油滴半径,η为空气粘滞系数).实验时测出r、v1、v2,E、η为已知,则
(1)油滴的带电量________.
(2)经多次测量得到许多油滴的Q测量值如下表(单位10-19C)
6.41
8.01
9.65
11.23
12.83
14.48
分析这些数据可知____________.
(1)q=
(2)电荷的最小电量即元电荷为1.6×
10-19C
(1)没有加电压时,达到v1有mg=f1=6πrηv1
加上电压后,受到向上的阻力和电场力,有mg=f2+QE=6πrηv2+QE
解以上两式得到油滴电量q=
(2)在误差范围内,可以认为油滴的带电量总是1.6×
10-19C的整数倍,故电荷的最小电量即元电荷为1.6×
10-19C.
三、论述·
计算题(共5小题,共42分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14.(7分)如图,两个同样的气球充满氦气,气球带有等量同种电荷.两根等长的细线下端系上5.0×
103kg的重物后,就如图所示的那样平衡地飘浮着,求每个气球的带电量为多少?
5.6×
10-4C
分别对重物和小球分析受力如图所示,对重物2FTsinθ=mg
对气球FT′cosθ=
,FT′=FT,
解得:
Q=
=5.6×
15.(7分)如图所示,有一电子(电量为e)经电压U0加速后,进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间.若电子从两板正中间垂直电场方向射入,且正好能穿过电场,求:
(1)金属板AB的长度.
(2)电子穿出电场时的动能.
(1)d
(2)e
(1)设电子飞离加速电场时速度为v0,由动能定理eU0=
①
设金属板AB的长度为L,电子偏转时间t=
②
电子在偏转电场中产生偏转加速度a=
③
电子在电场中偏转y=
d=
at2④
由①②③④得:
L=d
(2)设电子穿过电场时的动能为Ek,根据动能定理Ek=eU0+e
=e
16.(8分)如图所示,水平放置的A、B两平行金属板相距h,上板A带正电,现有质量为m,带电量为+q的小球在B板下方距离为H处,以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场,欲使小球刚好打到A板,A、B间电势差UAB为多少?
m[v
-2g(h+H)]/2q
先分析物理过程;
小球运动过程分两个阶段,在B板下方时,只受重力作用,做竖直上抛运动;
进入电场后,受向下的重力、电场力的作用,向上做匀减速直线运动,选用不同的方法解题.
解法一 力的观点
对第一个过程:
v
-v
=2(-g)H
对第二个过程:
设加速度为a,mg+Eq=ma
由题意有:
0-v
=2(-a)h
注意到平行板内部匀强电场的场强与电势差的关系,有UAB=Eh
联立以上各式解得:
UAB=m[v
解法二 能的观点
将动能定理用于运动全过程,注意在全过程中重力做负功,在第二个运动过程中电场力做负功,则W合=ΔEk得:
-mg(H+h)-qUAB=0-mv
/2
17.(10分)(2009·
宁夏银川一中模拟)如图所示,两块平行金属板M、N竖直放置,两板间的电势差U=1.5×
103V,现将一质量m=1×
10-2kg、电荷量q=4×
10-5C的带电小球从两板上方的A点以v0=4m/s的初速度水平抛出,之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间,沿直线运动碰到N板上的B点.已知A点距两板上端的高度h=0.2m,不计空气阻力,取g=10m/s2.求:
(1)M、N两板间的距离d;
(2)小球到达B点时的动能Ek.
(1)0.3m
(2)0.175J
(1)小球进入电场区域前做平抛运动,竖直方向上:
=2gh,解得vy=2m/s
进入电场后做直线运动,满足:
解得d=0.3m.
(2)从A到B的过程中,应用动能定理:
mg(h+L)+qU=Ek-
其中:
,解得:
Ek=0.175J.
18.(10分)(2010·
江苏南通一模)如图所示,BCDG是光滑绝缘的
圆形轨道,位于竖直平面内,轨道半径为R,下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中.现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上,滑块受到的电场力大小为
mg,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为g.
(1)若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放,滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大?
(2)在
(1)的情况下,求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小;
(3)改变s的大小,使滑块恰好始终沿轨道滑行,且从G点飞出轨道,求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小.
(1)
(2)
mg (3)
(1)设滑块到达C点时的速度为v,由动能定理有qE(s+R)-μmgs-mgR=
mv2-0
而qE=
,解得v=
(2)设滑块到达C点时受到轨道的作用力大小为F,则
F-qE=m
,解得F=
mg.
(3)要使滑块恰好始终沿轨道滑行,则滑至圆轨道DG间某点,由电场力和重力的合力提供向心力,此时的速度最小(设为vn),
则有
=m
,解得vn=