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1、
靜電場
檢測試題
(時間:60分鐘 滿分:100分)
【測控導(dǎo)航】
知識點
題號
1.感應(yīng)起電
1(易)
2.電場的強弱及描述
2(易),5(易)
3.電場力做功、電勢能
3(易),7(中),9(中)
4.平行板電容器
4(易),8(中)
5.帶電粒子在電場中的運動
6(易),10(中),11(中),12(難)
一、選擇題(共8小題,每小題6分,共48分.第1～4小題為單項選擇題,第5～8小題為多項選擇題,選對但不全的得3分)
1.(2016浙江卷,15)如圖所示,兩個不帶電的導(dǎo)體A和B,用一對絕緣柱支持使它們彼此接觸.把一帶正電荷的物體C置于A附近,貼在
2、A,B下部的金屬箔都張開,( C )
A.此時A帶正電,B帶負電
B.此時A電勢低,B電勢高
C.移去C,貼在A,B下部的金屬箔都閉合
D.先把A和B分開,然后移去C,貼在A,B下部的金屬箔都閉合
解析:由靜電感應(yīng)可知,A左端帶負電,B右端帶正電,A,B的電勢相等,選項A,B錯誤;若移去C,則兩端的感應(yīng)電荷消失,則貼在A,B下部的金屬箔都閉合,選項C正確;先把A和B分開,然后移去C,則A,B帶的電荷仍然存在,故貼在A,B下部的金屬箔仍張開,選項D錯誤.
2.如圖所示,空心絕緣球殼的表面均勻分布負電荷時,球內(nèi)各點的電場強度為零.現(xiàn)移走半只球殼,余下部分電荷分布不變.此半球殼的對稱
3、軸線上有一P點,半球殼負電荷在P點處的合場強的方向為( A )
A.水平向左 B.水平向右
C.豎直向上 D.豎直向下
解析:取半球殼截面直徑上的兩個點分析,如圖所示,EM,EN的合場強EP水平向右,由對稱性知,半球殼右半部分在P處的合場強水平向右,根據(jù)EP=0知,半球殼左半部分在P處的場強水平向左,選項A正確.
3.如圖所示,三個同心圓是以點電荷Q為圓心的等勢面,相鄰等勢面的電勢差相等,則下列說法正確的是( D )
A.一個點電荷+q在B點所受的電場力比在A點的大
B.一個點電荷+q在B點具有的電勢能比在A點的小
C.將同一個電荷由B點移到D點電場力做的功比由C點移
4、到A點多
D.將電荷+q由B點移到C點,電場力做正功
解析:點電荷電場中,離點電荷越近場強越大,所以EA>EB,點電荷+q在A點受的電場力比在B點受的電場力大,故選項A錯誤;從B向A移動+q,電場力做正功,電勢能減小,即+q在B點電勢能比在A點大,故選項B錯誤;從B到D移動電荷量為+q的電荷,電場力做功WBD=qUBD,從C到A所做的功是WCA=qUCA,因為UBD=UCA,故WBD=WCA,選項C錯誤;從B到C移動+q,電場力應(yīng)做正功,選項D正確.
4.(2016天津卷,4)如圖所示,平行板電容器帶有等量異種電荷,與靜電計相連,靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地,在兩極板間有一固定在P
5、點的點電荷,以E表示兩板間的電場強度,Ep表示點電荷在P點的電勢能,θ表示靜電計指針的偏角.若保持下極板不動,將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置,則( D )
A.θ增大,E增大
B.θ增大,Ep不變
C.θ減小,Ep增大
D.θ減小,E不變
解析:若保持下極板不動,將上極板向下移動一小段距離,則根據(jù)C=
εS4πkd可知,C變大,Q一定,則根據(jù)Q=CU可知,U減小,則靜電計指針偏角θ減小;根據(jù)E=Ud,Q=CU,C=εS4πkd聯(lián)立可得E=4πkQεS,可知E不變;根據(jù)U=Ed可知,P點離下極板的距離不變,且E不變,P點與下極板間的電勢差不變,P點的電勢不變,則電勢能E
6、p也不變,選項A,B,C錯誤,D正確.
5.(2014全國Ⅱ卷,19)關(guān)于靜電場的電場強度和電勢,下列說法正確的是( AD )
A.電場強度的方向處處與等電勢面垂直
B.電場強度為零的地方,電勢也為零
C.隨著電場強度的大小逐漸減小,電勢也逐漸降低
D.任一點的電場強度總是指向該點電勢降落最快的地方
解析:因電場線方向處處與等勢面方向垂直,因此電場強度的方向處處與等勢面垂直,由此可知A項正確;電場強度大小與電勢的大小沒有必然的關(guān)系,因此B,C項錯誤;在電場中電場強度的方向是電勢降落最快的方向,由此可知任一點的電場強度總是指向該點電勢降落最快的方向,D項正確.
6.(2017哈爾濱
7、市第六中月考)如圖所示,矩形虛線框的真空區(qū)域內(nèi)存在著沿紙面方向的勻強電場(方向未畫出),一質(zhì)子從bc邊上的P點以速度v0垂直于bc邊射入電場,從cd邊上的Q點飛出電場,不計重力.則下列說法正確的是( AB )
A.質(zhì)子到Q點時的速度方向可能與cd邊垂直
B.不論電場方向如何,若已知a,b,c三點的電勢,一定能確定d點的
電勢
C.靜電力一定對質(zhì)子做正功
D.P點電勢一定高于Q點電勢
解析:若靜電力斜向右下方,質(zhì)子豎直方向有向下的分力,水平方向有向右的分力,豎直方向上質(zhì)子做勻減速運動,到達Q點時,速度可能為零,則到Q點時的速度方向可能與cd邊垂直,故A正確;根據(jù)勻強電場中電勢差與
8、場強的關(guān)系式U=Ed知,除等勢面上外,沿任何方向相等的距離,兩點間的電勢差都相等,故若知道a,b,c三點的電勢,一定能確定出d點的電勢,故B正確;由于靜電力方向未知,若靜電力方向與瞬時速度成鈍角,靜電力對質(zhì)子做負功,故C錯誤;整個過程中,靜電力可能做正功,也可能做負功,也可能不做功,故電勢能可能變小、變大、不變,故電勢可能升高、降低或不變,故D錯誤.
7.(2017濟南高二檢測)帶電粒子射入一固定的帶正電的點電荷Q的電場中,沿圖中實線軌跡從a運動到b,a,b兩點到點電荷Q的距離分別為ra,rb(ra>rb),b為運動軌跡上到Q的最近點,不計粒子的重力,則可知( BD )
A.運動粒子帶
9、負電
B.b點的場強大于a點的場強
C.a到b的過程中,電場力對粒子不做功
D.a到b的過程中,粒子動能和電勢能之和保持不變
解析:由帶電粒子的運動軌跡可知帶電粒子帶正電,由點電荷所形成電場的場強公式E=kQr2知,Eb>Ea;粒子從a到b的過程中,電場力對粒子做負功,動能減小,電勢能增大,但總能量不變,故選項B,D正確.
8.如圖所示,兩極板水平放置的平行板電容器間形成勻強電場.兩極板間相距為d.一帶負電的微粒從上極板M的邊緣以初速度v0射入,沿直線從下極板N的邊緣射出.已知微粒的電荷量為q,質(zhì)量為m.下列說法正確的是( ACD )
A.微粒運動的加速度為0
B.微粒的電勢
10、能減小了mgd
C.兩極板間的電勢差為mgdq
D.M極板的電勢高于N極板的電勢
解析:帶電微粒在合外力為零的作用下沿斜線運動,所以加速度為零.因為電場力向上,所以電場線豎直向下,選項A,D正確;負電荷由高電勢向低電勢移動,電勢能增加了mgd,選項B錯誤;由mg=qUd,得U=mgdq,選項C正確.
二、非選擇題(共4小題,共52分)
9.(12分)(2017荊州中學月考)如圖所示,勻強電場中A,B,C三點構(gòu)成一個直角三角形中,∠A=30,邊長AC=323 cm.把電荷量q=-2
10-10 C 的點電荷由A點移到B點,靜電力做功4.810-8 J,再由B點移到C點,電荷克服靜電力
11、做功4.810-8 J,取B點的電勢為零,求:
(1)A,C兩點的電勢;
(2)勻強電場的場強.
解析: (1)A,B間UAB=WABq=4.810-8-210-10 V=-240 V, (2分)
B,C間UBC=WBCq=-4.810-8-210-10 V=240 V (2分)
又UAB=A-B,UBC=B-C,B=0,
得到A=-240 V,C=-240 V. (2分)
(2)因A,C在同一等勢面上,場強方向垂直A,C連線指
12、向左上方.(2分)
A,B兩點沿場強方向的距離d=ACcos 30sin 30=0.24 m. (2分)
大小E=UABd=2400.24 V/m=103 V/m. (2分)
答案:(1)-240 V -240 V (2)103 V/m 方向垂直AC指向左上方
10.(12分)(2017西安高二質(zhì)檢)如圖所示,一帶負電小球質(zhì)量m=
1 kg,用長度L=1 m絕緣細線懸掛在水平向右的勻強電場中,靜止時懸線與豎直方向成θ角,且θ=37,已知sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度g取10 m/s2.
(1)求
13、小球所受的電場力的大小F;
(2)若僅將電場強度大小突然減小為原來的13,求小球擺到最低點時的速度大小v和細線對小球的拉力大小T.
解析:(1)小球靜止時,根據(jù)平衡條件可得
F=Eq=mgtan θ (2分)
則電場力大小為F=34mg=7.5 N. (2分)
(2)小球從靜止擺動到最低點的過程中,根據(jù)動能定理可得
mgL(1-cos θ)-F3Lsin θ=12mv2-0. (2分)
解得v=1 m/s.
14、 (2分)
又因T-mg=mv2L. (2分)
故T=11 N. (2分)
答案:(1)7.5 N (2)1 m/s 11 N
11.(14分)如圖所示,水平放置的平行板電容器,原來兩極板不帶電,上極板接地,極板長L=0.1 m,兩板間距離d=0.4 cm,有一束由相同粒子組成的帶正電粒子流,以某一初速度v0從兩板中央平行于極板射入,由于重力的作
15、用,粒子恰能落到下板中點O處.已知粒子質(zhì)量為m=
210-6 kg,電荷量q=110-8 C,電容器的電容C=110-6 F,g取10 m/s2,不計空氣阻力.
(1)求粒子入射速度v0的大小;
(2)若在兩極板間加上適當?shù)暮愣妷?要讓以速度v0入射的上述帶電粒子,恰好做勻速直線運動從兩板間飛出,試確定下極板的帶電性質(zhì)和電荷量?
解析:(1)帶電粒子做平拋運動
水平方向:L2=v0t (2分)
豎直方向:d2=12gt2 (2分)
聯(lián)立解得v0=L2gd=2.5 m/s.
16、 (1分)
(2)下極板帶正電荷. (2分)
由平衡條件有qE=mg (2分)
又E=U/d (1分)
Q=CU (1分)
解得Q=mgCd/q,將數(shù)據(jù)代入,解得 (2分)
Q=810-6 C. (1分)
答案:(1)2.5 m/s (2)正電荷 810-6 C
12.(14分)(2017冀州高二檢測)如圖所示,在真空中,沿水平方向和豎直方向建立直角坐標系xOy,在x軸上方有一沿x軸正方向的勻強電
17、場E(電場強度E的大小未知).有一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球,從坐標原點O由靜止開始自由下落,當小球運動到P(0,-h)點時,在x軸下方突然加一豎直向上的勻強電場,其電場強度與x軸上方的電場強度大小相等,且小球從P返回到O點與從O點下落到P點所用的時間相等.重力加速度為g.試求:
(1)小球返回O點時速度的大小;
(2)勻強電場的電場強度E的大小;
(3)小球運動到最高點時的位置坐標.
解析:(1)設(shè)小球從O點運動到P點所用的時間為t,在P點的速度為v1,返回O點時的速度為v2,則h=12gt2,
解得t=2hg
18、 (2分)
則v1=gt=2gh (1分)
加上豎直向上的勻強電場后,有
h=-v1+v22t (1分)
解得v2=22gh. (1分)
(2)加上豎直向上的勻強電場后,加速度
a=v2-(-v1)t=3g (2分)
Eq-mg=ma,
19、解得E=4mgq. (2分)
(3)豎直方向有y=v222g=4h (1分)
設(shè)小球進入x軸上方運動到最高點所用時間為t2,
則t2=0-v2-g=22hg (1分)
水平方向有ax=qEm=4g (1分)
則x=12axt22=16h (1分)
所以小球運動到最高點時的位置坐標為(16h,4h). (1分)
答案:(1)22gh (2)4mgq (3)(16h,4h)
7
2017-2018學年度高中物理 第一章 靜電場檢測試題【含解析】教科版選修3-1
