人教版高中物理选修31第一章《静电场》单元检测题解析版文档格式.docx
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B.要使油滴上升,可增大滑动变阻器R1的阻值
C.只增大两极板间的距离,油滴将向下加速
D.只将平行板电容器上极板向右平移少许,带电液滴将加速上升
5.如图所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面有薄薄的金属层,膜后距离膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一个电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )
A.介质变化B.正对面积变化C.距离变化D.电压变化
6.关于电场强度,下列说法正确的是( )
A.以点电荷为球心、r为半径的球面上,各点的场强都相同
B.正电荷周围的电场一定比负电荷周围的电场场强大
C.若放入正电荷时,电场中某点的场强向右,则当放入负电荷时,该点的场强仍向右
D.电荷所受到的电场力很大,即该点的电场强度很大
7.如图,直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线,M、N、P、Q是它们的交点,四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ,一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中,电场力所做的负功相等,则
A.直线a位于某一等势面内,φM>
φQ
B.直线c位于某一等势面内,φM>
φN
C.若电子有M点运动到Q点,电场力做正功
D.若电子有P点运动至Q点,电场力做负功
8.下列说法中正确的是( )
A.沿电场线的方向,电场强度一定越来越小
B.沿电场线的方向,电势一定越来越低
C.沿电场线方向移动电荷,电势能逐渐减小
D.在静电力作用下,正电荷一定从电势高处向电势低处移动
9.某同学通过以下步骤测出了从规定高度落下的排球对地面的冲击力:
将一张白纸铺在水平地面上,把排球在水里弄湿,然后让排球从规定的高度自由落下,并在白纸上留下球的水印.再将印有水印的白纸铺在台秤上,将球放在纸上的水印中心,缓慢地向下压球,使排球与纸接触部分逐渐发生形变直至刚好遮住水印.记下此时台秤的示数即为冲击力的最大值.下列物理学习或研究中用到的方法与该同学的方法相同的是( )
A.建立“点电荷”的概念
B.建立“合力与分力”的概念
C.建立“瞬时速度”的概念
D.研究加速度与力、质量的关系
10.在电场中的某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的电场强度为E;
若在该点放入电荷量为+3q的试探电荷时,此时测得该点的场强为( )
A.大小为3E,方向和E相反
B.大小为E,方向和E相同
C.大小为3E,方向和E相同
D.大小为E,方向和E相反
11.带电量分别为2q和4q的两个点电荷,相距为r,相互作用力大小为F,现在把两个点电荷的电量各减少一半,距离减少为
,则两个点电荷间的相互作用力大小为( )
A.2FB.FC.
12.下列关于电荷的电势能的说法中正确的是( )
A.电荷在电场强度大的地方,电势能一定大
B.电荷在电场强度为零的地方,电势能一定为零
C.电荷在电势较高的地方其电势能一定较大
D.如果静电力对电荷不做功,电荷的电势能就一定不变
二、多选题
13.如图所示,在足够大的光滑绝缘水平面内固定有一带正电的电荷a(图中未画出),与a带同种电荷的电荷b仅在a的库仑力作用下,以初速度v0(沿MP方向)由M点运动到N点,到N点时速度大小为v,且v<
v0,则( )
A.b电荷在M点受力一定向左上方
B.b电荷在M点受力一定向右下方
C.a电荷一定在虚线MP上方
D.a电荷一定在虚线MP下方
14.以下判断小球是否带电的说法中正确的是( )
A.用一个带电体靠近它,如果能够吸引小球,则小球一定带电
B.用一个带电体靠近它,如果能够排斥小球,则小球一定带电
C.用验电器的金属球接触它后,如果验电器的金属箔能改变角度,则小球一定带电
D.如果小球能吸引小纸屑,则小球一定带电
15.如图所示,在真空中A、B两块平行金属板竖直放置并接入电路.调节滑动变阻器,使A、B两板间的电压为U时,一质量为m,电荷量为-q的带电粒子,以初速度v0从A板上的中心小孔沿垂直两板的方向射入电场中,恰从A、B两板的中点处沿原路返回(不计重力),则下列说法正确的是( )
A.使初速度变为2v0时,带电粒子恰能到达B板
B.使初速度变为2v0时,带电粒子将从B板中心小孔射出
C.使初速度v0和电压U都增加为原来的2倍时,带电粒子恰能到达B板
D.使初速度v0和电压U都增加为原来的2倍时,带电粒子将从B板中心小孔射出
16.如图所示,用绝缘细线拴一带负电小球,在竖直平面内做圆周运动,匀强电场方向竖直向下,则( )
A.当小球运动到最高点a时,线的张力一定最小
B.当小球运动到最低点b时,小球的速度一定最大
C.当小球运动到最高点a时,小球的电势能最小
D.小球在运动过程中机械能不守恒
17.如图所示,A、B两板间电压为600V,A板带正电并接地,A、B两板间距离为12cm,C点离A板4cm,下列说法正确的是( )
A.E=2000V/m,φC=200V
B.E=5000V/m,φC=-200V
C.电子在C点具有的电势能为-200eV
D.电子在C点具有的电势能为200eV
三、计算题
18.一长为L的细线,上端固定,下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球,处于如图所示的水平向右的匀强电场中.开始时,将线与小球拉成水平,小球静止在A点,释放后小球由静止开始向下摆动,当细线转过60°
角时,小球到达B点速度恰好为零.试求:
(1)A、B两点的电势差UAB;
(2)匀强电场的场强大小;
(3)小球到达B点时,细线对小球的拉力大小.
19.如图所示,在场强为E的水平匀强电场中,一根长为l的绝缘杆,两端分别固定着带有电荷量+q和-q的小球(大小不计).现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角,求转动中带电小球克服电场力所做的功.
20.如图所示,一带电液滴在重力和匀强电场对它的作用力向下,从静止开始由b沿直线运动到d,且bd与竖直方向所夹的锐角为45°
,bd的长度为L,匀强电场的电场强度为E,求:
(1)此液滴带何种电荷;
(2)液滴的加速度为多少;
(3)b、d两点的电势差Ubd.
答案解析
1.【答案】B
【解析】接触前库仑力F1=F=k
接触后分开,两小球的电荷都为﹣Q,则库仑力F2=k
=
F
故选:
B.
2.【答案】C
【解析】处于静电平衡的导体内部场强为零,所以E1=E2=0,因点电荷为正电荷,则φ1>0;
导体ab接地后电势φ2=0,所以φ1>φ2,C正确.
3.【答案】B
【解析】电场强度是电场本身的属性,与试探电荷电量无关,故A错误,B正确;
场强方向与正的试探电荷的受力方向相同,故C错误;
E=k
只适用于点电荷形成的电场强度,故D错误.
4.【答案】C
【解析】电容器上极板带正电,板间场强方向向下,油滴处于静止状态,电场力与重力平衡,电场力方向向上,则油滴带负电.故A错误.电路稳定时,电容器的电压等于可变电阻R2两端的电压,改变R1,对电容器的电压没有影响,不能使油滴上升.故B错误.只增大两极板间的距离,板间电压不变,由E=
知,板间场强减小,电场力减小,则油滴将向下加速.故C正确.只将平行板电容器上极板向右平移少许,两极板间的距离和电压均不变,板间场强不变,油滴仍处于静止状态.故D错误.
5.【答案】C
【解析】金属层和金属板之间电介质是空气,没有变化,不会导致电容变化.故A错误.振动膜前后振动,金属层和金属板正对面积没有变化,不会导致电容变化.故B错误.振动膜前后振动,金属层和金属板之间的距离发生变化,导致电容变化.故C正确.电容与电压无关,电压的变化不会导致电容变化.故D错误.
6.【答案】C
【解析】场强是矢量,有大小有方向,故A选项错;
电场的强弱与正、负电荷形成的电场无关,B选项错;
电荷受到的电场力很大,可能是因为电荷带电荷量很大导致的,D错误.
7.【答案】B
【解析】电子带负电荷,从M到N和P做功相等,说明电势差相等,即N和P的电势相等,匀强电场中等势线为平行的直线,所以NP和MQ分别是两条等势线,从M到N,电场力对负电荷做负功,说明MQ为高电势,NP为低电势.所以直线c位于某一等势线内,且φM>
φN,选项A错,B对.电子从M点运动到Q点,初末位置电势相等,电场力不做功,选项C错.电子作为负电荷从P到Q即从低电势到高电势,电场力做正功,电势能减少,选项D错.
8.【答案】B
【解析】电场线的方向就是电场强度的方向,同时也是电势降低的方向,但不一定是电场强度减小的方向,故选项A错误,B正确.只有沿电场线方向移动正电荷,电势能才减小,负电荷则相反,故选项C错误.因为不知道电荷的初速度,故选项D错误.
9.【答案】B
【解析】点电荷是一种理想化的模型,是采用的理想化的方法,故A错误;
合力和分力是等效的,它们是等效替代的关系,故B正确;
瞬时速度是把短时间内的物体的平均速度近似的认为是瞬时速度,是采用的极限的方法,故C错误;
研究加速度与力、质量的关系的时候,是控制其中的一个量不变,从而得到其他两个物理量的关系,是采用的控制变量的方法,故D错误.
10.【答案】B
【解析】当在电场中某点放入电荷量为-q的试探电荷时,测得该点的场强为E,若在同一点放入电荷量为+3q的试探电荷时,电场强度的大小和方向都不变,即该点的场强大小仍为E,方向与E相同.
11.【答案】B
【解析】解:
由库仑定律可得:
变化前:
F=k
变化后:
F′=k
所以:
F′=F,故ACD错误,B正确.
12.【答案】D
【解析】电势大小与电场强度的大小没有关系,场强大的地方电势可大可小,再根据Ep=qφ,电势能大小也就无法判断,故A错误;
电势大小与电场强度的大小没有关系,电场强度为零的地方电势可以不为零,故电势能可以不为零,故B错误;
根据Ep=qφ,当电荷为负时,电荷在电势较高的地方其电势能小,故C错误;
电场力做功等于电势能的减小量;
如果静电力对电荷不做功,电荷的电势能就一定不变;
故D正确.
13.【答案】AD
【解析】b电荷运动轨迹向上弯曲,根据曲线运动特点可知,b电荷在M点受力一定向左上方,所以a电荷一定在虚线MP下方,选项A、D正确.
14.【答案】BD
【解析】用一个带电体靠近它,如果能够吸引小球,小球可能带异种电荷,也可能不带电,A错误;
如果能够排斥小球,则小球一定带同种电荷,故B正确;
用验电器的金属球接触它时,还需知道验电器金属球的带电情况才能予以判断,因此C错误;
带电小球能吸引轻小物体是带电体的性质.D正确.
15.【答案】BC
【解析】设带电粒子进入电场中的位移为x,根据动能定理得:
-qEx=0-
mv
又E=
得x=
由此可见,要使带电粒子进入电场后恰能到达B板,x变为原来的2倍,采取的方法有:
使带电粒子的初速度变为
v0;
或使A、B两板间的电压变为
U;
或使初速度v0和电压U都增加到原来的2倍,故B、C正确,A、D错误.
16.【答案】CD
【解析】若qE=mg,小球做匀速圆周运动,球在各处对细线的拉力一样大.若qE<mg,球在a处速度最小,对细线的拉力最小.若qE>mg,球在a处速度最大,对细线的拉力最大.故A、B错.a点电势最高,负电荷在电势最高处电势能最低,故C正确.小球在运动过程中除重力外,还有静电力做功,机械能不守恒,D正确.
17.【答案】BD
【解析】A板接地,则其电势为零,又因为A、B两板间的电压为600V,则B板电势为-600V,由此知C点电势为负值,则A、B两板间场强E=
=
=50V/cm=5000V/m,φC=EdC=50V/cm×
(-4cm)=-200V,A错误,B正确;
电子在C点具有的电势能为200eV,C错误,D正确.
18.【答案】
(1)-
(2)
(3)
mg
【解析】
(1)小球由A到B过程中,由动能定理得
mgLsin60°
+qUAB=0
所以UAB=-
(2)E=
(3)小球在AB间摆动,由对称性知,B处细线拉力与A处细线拉力相等,而在A处,由水平方向平衡有FTA=qE=
所以FTB=FTA=
或在B处,沿细线方向合力为零,有
FTB=qEcos60°
+mgcos30°
19.【答案】qEl(1-cosα)
【解析】每个带电小球的初、末位置沿电场线方向的距离均为d=
(1-cosα);
每个带电小球克服电场力做功W=Fd=qE
故两个带电小球克服电场力做功
W′=2W=qEl(1-cosα).
20.【答案】
(1)负电
(2)
(3)
(1)由b到a,液滴做直线运动,所受合力沿bd所在直线,对液滴受力分析可知,电场力水平向右,与电场方向相反,所以小球带负电.
(2)由图可知,液滴所受合力
根据牛顿第二定律F=ma,解得液滴的加速度
(3)由图可知,电场力qE=mg
由b到d,沿电场方向的距离
沿电场方向电势降低,应有
<
0,所以