届吉林省通榆县第一中学高三物理静电场阶段性训练试题解析版.docx

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届吉林省通榆县第一中学高三物理静电场阶段性训练试题解析版

2018届吉林省通榆县第一中学高三物理静电场阶段性训练试题（解析版）

内容:

电容器,带电粒子在电场中的运动,满分100分

一.选择题（每小题4分,9---12题多选,全选正确4分,选不全得2分,12小题,计48分）

1.如图所示是一个平行板电容器，其板间距为d，电容为C，带电荷量为Q，上极板带正电．现将一个试探电荷q由两极间的A点移动到B点，如图所示，A、B两点间的距离为s，连线AB与极板间的夹角为30°，则电场力对试探电荷q所做的功等于（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】C

【解析】由电容的定义式

得板间电压

，板间场强

，试探电荷q由A点移动到B点，电场力做功

，故选项C正确。

点睛：

本题只要抓住电场力具有力的一般性质，根据功的一般计算公式就可以很好地理解电场力做功，并能正确计算功的大小。

2.一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上．若将云母介质移出，则电容器（　　）

A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大

B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大

C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变

D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变

【答案】D

【解析】试题分析：

电容器接在恒压直流电源上，则电容器两端的电势差不变，将云母介质移出后，介电常数减小，根据电容的决定式

知，介电常数减小，电容减小，由于电压不变，根据

可知，电荷量Q减小，由于电容器的电压不变，板间的距离d不变，根据

可知，极板间的电场强度不变，所以ABC错误，D正确。

考点：

电容器的动态分析

【名师点睛】本题是电容器的动态分析问题，关键抓住不变量，当电容器与电源始终相连，则电势差不变；当电容器与电源断开，则电荷量不变．要掌握

、

、

三个公式。

3.如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d且分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N.今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一竖直线上），空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回．若保持两极板间的电压不变，则下列说法不正确的是（　　）

A.把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回

B.把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落

C.把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回

D.把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落

【答案】B

C、当把B板上移后，设质点仍能到达B板，则由动能定理得mgh－qU＝

mv2，因B板上移后h＜2d，所以mgh＜qU，即看似动能为负值，实际意义为在此之前物体动能已为零，将沿原路返回，C正确；

D、把B板下移后，有mgh′－qU＝

mv2＞0，即质点到达N孔时仍有向下的速度，将穿过B板继续下落，D正确；

本题选择错误答案，故选：

B。

点睛：

移动A板或B板后，质点能否返回P点的关键是质点在A、B间运动时到达B板之前速度能否减为零，如能减为零，则一定沿原路返回P点；如不能减为零，则穿过B板后只受重力，将继续下落。

根据动能定律判断即可。

4.如图所示，竖直放置的两个平行金属板间存在匀强电场，与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电小球，P小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q小球从两板正中央由静止开始释放，两小球最终都能运动到右极板上的同一位置，则从开始释放到运动到右极板的过程中它们的（　　）

A.运行时间tP>tQ

B.电势能减少量之比ΔEP∶ΔEQ＝2∶1

C.电荷量之比qP∶qQ＝2∶1

D.动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ＝4∶1

【答案】C

【解析】解：

A、两小球在竖直方向都做自由落体运动，由题分析可知，小球下落高度相同，由公式t=

得它们运动时间相同．故A错误．

B、小球在水平方向都做初速度为零的匀加速直线运动，水平位移xP=2xQ，由x=

，分析得到加速度之比aP：

aQ=2：

1．根据牛顿第二定律得，两球的加速度分别为aP=

，

，则qP：

qQ=2：

1．因为电场力大小之比为2：

1，在电场力方向上的位移之比为2：

1，则电场力做功之比为4：

1，可知电势能减小量之比为4：

1，故B错误，C正确．

D、电场力做功之比为4：

1，重力做功相等，则合力做功不等于4：

1，根据动能定理知，动能的增加量之比不等于4：

1，故D错误．

故选：

C．

【考点】带电粒子在匀强电场中的运动．

【专题】带电粒子在电场中的运动专题．

【分析】两小球在匀强电场中受到电场力和重力作用，都做匀加速直线运动，运用运动的分解可知：

两小球在竖直方向都做自由落体运动，由题分析可知，小球下落高度相同，运动时间相同．两小球水平方向都做初速度为零的匀加速直线运动，水平位移xP=2xQ，根据牛顿第二定律和运动学公式研究电荷量之比．根据电场力做功之比，研究电势能减小量之比．根据数学知识分析合力对两球做功的关系，由动能定理分析动能增加量之比．

【点评】本题电荷在复合场中运动，采用运动的分解与合成的方法研究，是常用的方法．研究动能增加量关系，也可通过求末速度之比求解．

5.如图所示，在真空中电荷量相等的离子P1、P2分别以相同初速度从O点沿垂直于电场强度的方向射入匀强电场，粒子只在电场力的作用下发生偏转，P1打在极板B上的C点，P2打在极板B上的D点．G点在O点的正下方，已知GC＝CD，则离子P1、P2的质量之比为（　　）

A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4

【答案】D

【解析】设离子的初速度为v0，电荷量为q，质量为m，加速度为a，运动的时间为t，则加速度a＝

，离子运动的时间

，由于GC＝CD，所以飞行的时间之比t1∶t2＝1∶2，离子的偏转量

，因为P1带电荷量与P2的带电荷量相同，可得P1、P2的质量之比m1∶m2为1∶4，D正确，ABC错误

故选：

D。

6.如图所示，在光滑绝缘的水平面上固定两个等量负点电荷A和B，O点为AB连线的中点，C、D为AB连线上关于O点对称的两个点，且CO＝OD＝L.一带正电的可视为点电荷的小球以初速度v0从C点运动到D点．设O点的电势φ0＝0，取C点为坐标原点，向右为x轴的正方向，下列关于小球的电势能Ep、小球的动能Ek、电势φ、电场强度E随小球运动的位移x变化的图象，可能正确的是（　　）

A.AB.BC.CD.D

【答案】B

【解析】AC、从C点到D点，电场线方向先向左后向右，则电势先升高后降低，则小球的电势能先增大后减小，小球在C、D两点处的电势能相同，故A、C错误；

B、由于小球的电势能先增大后减小，在C、D两点处的电势能相同，由能量守恒定律得知，动能先减小后增大，在C、D两点处的动能相同，故B正确；

D、设AC＝BD＝r，点电荷A和B的电荷量大小为Q，则当位移为x时，由数学知识得知E与x是非线性关系，图象是曲线，故D错误。

故选：

B。

7.在真空中上、下两个区域均为竖直向下的匀强电场，其电场线分布如图所示，有一带负电的微粒，从上边区域沿一条电场线以速度v0匀速下落，并进入下边区域（该区域的电场足够广），在如图所示的速度—时间图象中，符合微粒在电场内运动情况的是（　　）

A.AB.BC.CD.D

【答案】A

【解析】带负电的微粒，从上边区域沿一条电场线以速度v0匀速下落，进入下边区域后，由于电场强度变大，因此所受电场力变大，因此微粒开始做向下的减速运动，等到速度为零后，又会向上加速，由于过程的对称性，等到它到达区域分界线时，速度大小又达到了v0，此后进入上边区域，受力依然平衡．因此A正确，BCD错误。

故选：

A。

点睛：

通过微粒的匀速下落，得知电场力和重力的关系，然后进入另一电场，所受的电场力增大，根据牛顿第二定律判断出加速度的方向，从而根据加速度与速度的方向关系，判断其运动情况。

8.（多选）一带正电的粒子仅在电场力作用下从A点经B、C点运动到D点，其v－t图象如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A.A点的电场强度一定大于B点的电场强度

B.粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能

C.C、D间各点电场强度和电势都为零

D.A、B两点间的电势差大于C、B两点间的电势差

【答案】AB

【解析】试题分析：

由运动的速度--时间图象可看出，带正电的粒子的加速度在A点时较大，有牛顿第二定律得知在A点的电场力大，故A点的电场强度一定大于B点的电场强度，故A正确；由A到B的过程中，速度越来越大，说明是电场力做正功，电势能转化为动能，由功能关系可知，此过程中电势能减少，正电荷在A点是电势能大于在B时的电势能，所以A点的电势能高于B点的电势能，故B正确．从C到D，粒子速度一直不变，故电场力做功为零，可知CD间各点电场强度为零，但电势不一定为零，故C错误；A、C两点的速度相等，故粒子的动能相同，因此从A到B和从B到C电场力做功的绝对值相同，AB两点间的电势差等于CB两点间的电势差，故D错误．故选AB。

考点：

电场力做功与电势能的关系

【名师点睛】本题考察到了电场力做功的计算和电场力做功与电势能的关系，其关系为：

电场力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷的电势能增加，电势能变化的数值等于电场力做功的数值．这常是判断电荷电势能如何变化的依据．还考察了对于匀变速直线运动的图象分析电荷在电场中移动时，电场力做的功与移动的路径无关，只取决于起止位置的电势差和电荷的电量，这一点与重力做功和高度差的关系相似。

9.静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图7所示，x轴正方向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷（　　）

A.在x2和x4处电势能相等

B.由x1运动到x3的过程中电势能增大

C.由x1运动到x4的过程中电场力先增大后减小

D.由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大

【答案】BC

【解析】试题分析：

由图像可知，在0～x1之间，电场强度E是正的，是沿x轴正方向的；在x1～x4之间，电场强度E是负的，是沿x轴负方向的，故由x2到x4是逆着电场线的方向，所以x4处的电势要大于x2处的电势，选项A错误；由x1运动到x3的过程中，是逆着电场线方向的，所以电势能增大，选项B正确；由x1运动到x4的过程中，x3处的电场强度的大小是最大的，故电荷在该点受到的电场力也应该是最大的，故电场力是先增大后减小，选项C正确，D错误。

考点：

由图像判断电场线的方向，再确定电势大小的关系。

【名师点晴】图像只是向我们提供一种电场强度与位置的关系，需要我们通过图像将其转化为具有一定形态的东西，当我们将其转化成具体的电场线的某一个方向时，我们再去判断就会很容易了，所以对图像的识别很重要。

10.（多选）如图所示，在正方形ABCD区域内有平行于AB边的匀强电场，E、F、G、H是各边中点，其连线构成正方形，其中P点是EH的中点．一个带正电的粒子（不计重力）从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出．下列说法正确的是（　　）

A.粒子的运动轨迹一定经过P点

B.粒子的运动轨迹一定经过PE之间某点

C.若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子会由E、D之间某点（不含E、D）射出正方形ABCD区域

D.若将粒子的初速度变为原来的一半，粒子恰好由E点射出正方形ABCD区域

【答案】BD

【解析】AB、粒子从F点沿FH方向射入电场后恰好从D点射出，其轨迹是抛物线，则过D点作速度的反向延长线一定与水平位移交于FH的中点，而延长线又经过P点，所以粒子轨迹一定经过PE之间某点，选项A错误，B正确；

CD、由平抛知识可知，当竖直位移一定时，水平速度变为原来的一半，则水平位移也变为原来的一半，选项C错误，D正确。

故选：

BD。

11.（多选）如图所示，P、Q两点分别放置两个电荷量相等的异种点电荷，它们连线的中点是O，N、a、b是中垂线上的三点，且Oa＝2Ob，N处放置一负的点电荷，则（　　）

A.a处的场强的大小小于b处的场强的大小

B.a处的电势小于b处的电势

C.a、O间的电势差大于a、b间的电势差的2倍

D.电子在a处的电势能大于电子在b处的电势能

【答案】AC

【解析】试题分析：

根据等量异种电荷与负的点电荷电场线分布的特点，可知b处的电场线较密，所以Eb＞Ea，故A正确；如果只有P、Q电荷则ab是等势面，如果只有N则a的电势高，而电势是标量，因此a的电势高于b的电势，故B错误；根据B选项可知ao、ab间电势差其实就是看N点的负电荷在ao、ab处形成的电势差就可以，根据U=Ed定性分析可知ab间的平均场强小于bo间的平均场强，因此bo间的电势差大于ab间的电势差，因此ao电势差大于ab电势差的2倍，故C正确；负电荷在电势高的地方，电势能反而低，故D错误；故选AC。

考点：

电场强度；电势及电势差

【名师点睛】考查电场强度是矢量，满足矢量合成法则，而电势是标量，可以进行代数和运算，掌握U=Ed的应用，注意E也可以选平均电场强度来讨论，同时理解电势能大小还与电荷的电性有关。

12.（多选）如图甲所示，A、B是一对平行金属板。

A板的电势φA＝0，B板的电势φB随时间的变化规律如图乙所示。

现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内，电子的初速度和重力的影响均可忽略，则（　　）

A.若电子是在t＝0时刻进入的，它可能不会到达B板

B.若电子是在t＝

时刻进入的，它一定不能到达B板

C.若电子是在t＝

时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后穿过B板

D.若电子是在t＝

时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后穿过B板

【答案】BC

【解析】A、若电子从t＝0时刻进入，电子将做单向直线运动，A错误；

B、若电子从

时刻进入两板，则电子受到电场力方向向左，故无法到达B板，B正确；

C、电子从

时刻进入两板时，电子先加速，经

时间速度最大，此时电子受到电场力反向，经

速度减为零，再加速

反向速度最大，接着减速

速度为零，它时而向B板运动，时而向A板运动，但一个周期内总的位移向右，最后穿过B板，C正确；

D、电子从

时刻进入两板时，电子先加速，经

时间速度最大，此时电子受到电场力反向，经

速度减为零，再加速

反向速度最大，接着减速

速度为零，它时而向B板运动，时而向A板运动，但一个周期内总的位移向左，无法穿过B板，D错误。

故选：

BC。

二.填空（2小题,计16分）

13.如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。

在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，EP表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。

若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则θ_____________;E_____________;EP_______________（填增大,减小,不变）

【答案】

（1）.减小,

（2）.不变,（3）.不变

【解析】试题分析：

电容器与电源断开，故电量不变；上极板向下移动时，两板间的距离减小，根据

可知，电容C增大，则根据

可知，电压U减小；故静电计指针偏角减小；两板间的电场强度

；因此电场强度与板间距无关，因此电场强度不变；再根据设P与下极板距离为l，则P点的电势φP=El，电势能EP=ELq；因此电荷在P点的电势能保持不变；

考点：

电容器；电势及电势能；电场强度

【名师点睛】本题考查电容器的动态分析问题，解题的关键在于正确掌握电容的决定式和定义式；同时注意要掌握相关结论的应用，如本题中可以直接应用结论：

当充电后断开电源时，如果只改变两板间距离，则两板间的电场强度不变。

14.如图甲所示的电路，电源电动势E＝8V，电阻R与一个电流传感器相连，传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上，先将S接2，给电容器C充电，再将S接1，结果在计算机屏幕上得到如图乙所示的曲线，将该曲线描绘在坐标纸上（坐标纸上的小方格图中未画出），i轴每小格表示0.1mA，t轴每小格表示0.1s，图线与坐标轴所围成的面积约为80个小方格．则

（1）放电时电流沿_________方向（填写顺时针,逆时针）

（2）电容器充电完毕时，所带电荷量约为C

【答案】逆时针,8×10－4

【解析】电流不能穿过电容器，否则电容器会被击穿，而充电的本质是a极板上的电子通过电源到达b板，充电完毕后a极板带正电，b极板带负电，放电时电流沿逆时针方向；图线与坐标轴所围成的面积表示电容器放电前所带的电荷量，约为0.1×10－3×0.1×80C＝8×10－4C。

三.计算题（2小题,24分）

15.如图，一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子在匀强电场中运动，A、B为其运动轨迹上的两点。

已知该粒子在A点的速度大小为v0，方向与电场方向的夹角为60°；它运动到B点时速度方向与电场方向的夹角为30°。

不计重力。

求A、B两点间的电势差。

【答案】

【解析】试题分析：

设带电粒子在B点的速度大小为

，粒子在垂直电场方向的分速度不变，故：

①，解得：

②

设A、B间的电势差为UAB，由动能定理，有：

③

联立②③解得：

考点：

考查了运动的分解，电场力做功

16.如图所示，带有小孔的平行极板A、B间存在匀强电场，电场强度为E0，极板间距离为L.其右侧有与A、B垂直的平行极板C、D，极板长度为L，C、D板间加恒定的电压．现有一质量为m、带电荷量为e的电子（重力不计），从A板处由静止释放，经电场加速后通过B板的小孔飞出；经过C、D板间的电场偏转后从电场的右侧边界M点飞出电场区域，速度方向与边界夹角为60°，求：

（1）电子在A、B间的运动时间；

（2）C、D间匀强电场的电场强度．

【答案】

（1）

（2）

【解析】试题分析：

（1）电子在A.B间直线加速，加速度

电子在A、B间的运动时间为t则

，所以

（2）设电子从B板的小孔飞出时的速度为

，则电子从平行极板C.D间射出时沿电场方向的速度为

，又

，所以C.D间匀强电场的电场强度

考点：

考查了带电粒子在电场中的加速和偏转

【名师点睛】带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同．先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直线或曲线），然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化的观点，选用动能定理和功能关系求解。