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人教版高中物理选修3-1《第一章 静电场》章末测试卷(含答案)

1、 第一章第一章 静电场静电场 一、选择题(共一、选择题(共 8 小题)小题) 1用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒,都能吸引轻小物体,这是因为 A被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷 B被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷 C被吸引的轻小物体一定是带电体 D被吸引的轻小物体一定带正电 2两个完全相同的金属球 A 和 B 带电荷量之比为 1:7,相距为 r。两者接触一下放回原来的位置,若两电荷 原来带异种电荷,则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是 A4:7 B3:7 C9:7 D16:7 3(2018 四川省南充市高三第三次诊断)如图所示,ABCD 是边长为 a 的菱形,

2、其中DAB=120 ,在该 平面内有一个匀强电场。一个质量为 m、带电荷量为+q 的粒子,以初速度 v 从 A 点三次沿不同的方向射 出,分别运动到 B、C、D 三点,粒子到达 B 点的速度为v,到达 C 点的速度为3v。不计粒子重力, 若粒子到达 D 点的速度大小为 vD,匀强电场的场强大小为 E,则 A2 D vv B D vv C 2 3 3 mv E qa ,电场方向与 BD 连线垂直 D 2 mv E qa ,电场方向由 A 指向以 C 4(2018 新疆乌鲁木齐市高三高考适应性训练)如图所示,真空中 a、b、c、d 四点共线且等距。先在 a 点固定一带正电的点电荷 Q,测得 b 点

3、场强大小为 E。若再将另一点电荷 q 放在 d 点时,c 点场强大小 为 5 4 E。则 d 点放入电荷 q 后,b 点的场强大小可能是 学科/网 A 5 4 E B 3 4 E C 5 8 E D 3 8 E 5 (2018 四川省绵阳南山中学高三下学期高考仿真考试) 如图所示, 图中虚线为某静电场中的等差等势线, 实线为某带电粒子在该静电场中运动的轨迹,a、b、c 为粒子的运动轨迹与等势线的交点,粒子只受电 场力作用,则下列说法正确的是 A粒子一定带正电 B粒子在 a 点和在 c 点的加速度相同 C粒子在 a、c 之间运动过程中的动能先增大后减小 D粒子在 a 点的电势能比在 b 点时的电

4、势能大 6如图所示,金属球壳 A 带有正电,其上方有一小孔 a,静电计 B 的金属球 b 用导线与金属小球 c 相连, 以下操作所发生的现象正确的是 A将 c 移近 A,但不与 A 接触,B 会张开一定角度 B将 c 与 A 外表面接触后移开 A,B 不会张开一定角度 C将 c 与 A 内表面接触时,B 不会张开角度 D将 c 从导线上解下,然后用绝缘细绳吊着从 A 中小孔置入 A 内,并与其内壁接触,再提出空腔,与 b 接触,B 会张开一定角度 7 (2018 百校联盟高考名师猜题保温金卷) 如图所示, 光滑绝缘的半圆形容器处在水平向右的匀强电场中, 一个质量为 m,电荷量为 q 的带正电小

5、球在容器边缘 A 点由静止释放,结果小球运动到 B 点时速度刚好 为零,OB 与水平方向的夹角为,则下列说法正确的是 A小球重力与电场力的关系是3mgqE B小球在 B 点时,对圆弧的压力为 2qE C小球在 A 点和 B 点的加速度大小相等 D如果小球带负电,从 A 点由静止释放后,也能沿 AB 圆弧而运动 8(2018 山东省潍坊市高三第三次高考模拟)如图甲所示,平行金属板 A、B 正对竖直放置,CD 为两板 中线上的两点。A、B 板间不加电压时,一带电小球从 C 点无初速释放,经时间 T 到达 D 点,此时速度 为 v0。在 A、B 两板间加上如图乙所示的交变电压,t=0 带电小球仍从

6、C 点无初速释放,小球运动过程 中未接触极板,则 t=T 时,小球 A在 D 点上方 B恰好到达 D 点 C速度大于 v D速度小于 v 二、填空题(共二、填空题(共 2 小题)小题) 9 电荷量为 3.2 108 C 的点电荷在电场强度大小为 200 N/C 的匀强电场中所受电场力大小为_N; 电 容器两极板间的电压为 8 V 时,电容器所带电荷量为 4.0 106 C,则该电容器的电容_F;处于静 电平衡状态的导体,内部的电场强度处为_。 10某电场的等势面如图所示,若一电荷量为+1 108 C 的点电荷沿任意路径从 A 点移到 B 点,静电力做功 为_J;将此电荷从 A 点移到 C 点,

7、静电力做功为_J。 三、计算题(共三、计算题(共 3 小题)小题) 11(2018 山西省运城市凤凰中学高二月考)一根长为 l 的线吊着一质量为 m 的带电荷量为 q 的小球静止 在水平向右的匀强电场中,如图所示,线与竖直方向成37角,现突然将该电场方向变为向下且大小不 变,不考虑因电场的改变而带来的其他影响,(重力加速度为 g),sin370.6 ,求: (1)匀强电场的电场强度的大小;学;科网 (2)求小球经过最低点时线的拉力。 12如图示匀强电场宽度为 L,一带电粒子质量为 m,带电荷量为+q,从图中 A 点以 v0垂直于场强方向进 入匀强电场,若经电场偏转后粒子从 B 点飞出,B 点到

8、入射线距离也为 L,不计粒子重力。求: (1)求粒子从 A 到 B 运动的时间和在电场中运动的加速度; (2)粒子飞出 B 点时的速度大小和方向; (3)A、B 两点间电势差 UAB。 13(2018 浙江省台州市高三质量评估)如图所示,ACB 是一条足够长的绝缘水平轨道,轨道 CB 处在方 向水平向右、大小 E=1.0 106 N/C 的匀强电场中,一质量 m=0.25 kg、电荷量 q=2.0 106 C 的可视为 质点的小物体,在距离 C 点 0 L=6.0 m 的 A 点处,在拉力 F=4.0 N 的作用下由静止开始向右运动,当 小物体到达 C 点时撤去拉力,小物体滑入电场中。已知小物

9、体与轨道间的动摩擦因数 =0.4,求小物体 (1)到达 C 点时的速度大小; (2)小物体在电场中运动的时间。 2C【解析】两个完全相同的金属小球,将它们相互接触再分开,带电荷量先中和后平分,设金属球 A 和 B 带电荷量为 Q 和7Q,所以 A、B 所带的电荷相等都为 3Q,根据库仑定律得 2 7Q Q Fk r , 2 33QQ Fk r ,解得 9 7 FF ,则后来两小球之间的静电力大小与原来之比是 9:7,C 正确。 3AD【解析】由动能定理: 2 22 111 2 222 AB Uqmvmvmv; 2 22 111 32 222 AC Uqmvmvmv;则 2 ACAB UU;因

10、ADBCACABAB UUUUU,则由 22 11 22 ADD Uqmvmv,解得 2 D vv,故选项 A 正 确,B 错误;设场强方向与 AB 成 角,则cos AB EaU; 0 cos 60 AC EaU,联立解得 =60 ;即 场强方向沿 AC 方向,大小为 2 AC Umv E aqa ,选项 D 正确,C 错误。 【名师点睛】此题关键是通过动能定理找到电场中两点的电势差的关系;根据匀强电场中相互平行的两 段距离的电势差相等找关系解答。 4AC【解析】设四点的间距为 r,则 b 点的场强 2 Q Ek r ;此时 Q 在 c 点的场强为: 2 1 44 Q kE r ;若再 将另

11、一点电荷 q 放在 d 点时,c 点场强大小为 5 4 E,若 q 带负电,q 在 c 点形成电场的电场强度为: 2 51 44 q kEEE r ,则此时 b 点的场强为: 2 5 44 kq EE r ;若 q 带正电,则若 c 点的合场强向左, 则 2 15 - 44 q kEE r ,即 2 3 2 q kE r ;则此时 b 点的场强为: 2 5 - 48 kq EE r ;若 c 点的合场强向右,则 2 15 - 44 q E kE r ,则不符合题意,故选 AC。 【名师点睛】此题考查点电荷场强公式的应用以及电场的叠加问题;电场的叠加符合平行四边形法则; 要注意讨论电荷 q 的两

12、种可能的情况。 5CD【解析】由粒子的运动轨迹可知,粒子的电性与场源电荷的电性相反,但不能确定粒子的电性,选项 A 错误;粒子在 a 点和在 c 点所受的电场力大小相同,方向不同,则加速度大小相同,方向不同,选项 B 错误;粒子在 a、c 之间运动过程中,电场力先做正功,后做负功,则粒子的动能先增大后减小,选项 C 正确;从 b 到 a 电场力做负功,电势能变大,则粒子在 a 点的电势能比在 b 点时的电势能大,选项 D 正确。 【名师点睛】 本题中解题的关键在于曲线的弯曲方向的判断, 应掌握根据弯曲方向判断受力方向的方法; 本题中告诉的是等势面,很多同学由于思维定势当成了电场线从而出现错解。

13、 6A【解析】把 c 逐渐从远处向 A 靠近过程中,由于静电感应,结合逆着电场线方向,电势增加,则 B 的 指针张开,故 A 正确;当把 c 与 A 的外表面接触,则 c 带正电,导致 B 的指针张开,故 B 错误;把 c 与 A 的内表面接触,静电平衡后,电荷只分布在外表面,但静电计处于新组合的导体的外表面,则 B 指 针会张开,故 C 错误;c 与 A 内壁接触时,由于静电屏蔽,使小球 c 不带电,故再与 b 接触时,B 不会 张开角度;故 D 错误;故选 A。学¥科网 【名师点睛】本题考查对感应起电的理解,抓住静电平衡导体的特点,注意静电平衡的电荷分布;同时 还要区别 B 和 C 两项中

14、不同之处。 【名师点睛】解决本题的关键会根据等效力的方法求解,以及会运用动能定理求小球运动到速度再次为 零时满足的关系式。 8B【解析】小球仅受重力作用时从 C 到 D 做自由落体运动,由速度公式得,现加水平方向的周 期性变化的电场,由运动的独立性知竖直方向还是做匀加速直线运动,水平方向0 4 T 沿电场力方向做 匀加速直线运动, 42 TT 做匀减速直线运动刚好水平速度减为零, 3 24 TT 做反向的匀加速直线运动, 3 4 T T做反向的匀减速直线运动水平速度由对称性减为零,故 t=T 时合速度为 v0,水平位移为零,则刚 好到达 D 点,故选 B。 【点睛】平行板电容器两极板带电后形成

15、匀强电场,带电离子在电场中受到电场力和重力的作用,根据 牛顿第二定律求出加速度,根据分运动和合运动的关系分析即可求解。 【名师点睛】解决本题的关键要掌握场强的定义式 F E q 、电容的定义式 Q C U ,理解并掌握处于静 电平衡状态导体的特点:内部的电场强度处处为零。 100 4 108 【解析】由于 A、B 点是等势点,即两点电势差为零,据 W=qU 知,电场力不做功;从 A 到 C 电场力 做功为 W=qUAC=1 108 (106) J=4 108 J。 11(1) 3 4 mg E q (2) 49 20 mg (1)小球平衡时受到绳子的拉力、重力和电场力,受力分析如图所示: 由平

16、衡条件得:tan37mgqE 解得: 3 4 mg E q (2)电场方向变成向下后,重力和电场力都向下,两个力做功,小球开始摆动做圆周运动,运动情况 如图所示: 从释放点到最低点,由动能定理得: 2 1 137 2 mvmgqE Lcos 在最低点时,由牛顿第二定律得: 2 v TmgqEm L 联立得: 49 20 mg T 12(1) 0 L v 2 2L t (2) 0 5v 速度与水平方向的夹角设为 arctan 2 (3) 2 0 2mv q (1)粒子做类平抛运动 水平方向有:L=v0t 竖直方向由牛顿第二定律有: 解得: 0 L t v , 2 2L a t (3)因a qE m 又 A、B 两点间电势差 UAB=EL 联立解得: 2 0 2 AB mv U q 13(1)12 m/s (2)(1+ 3)s (1)根据牛顿第二定律,小物体的加速度大小为: 2 12 m/s Fmg a m 小物体到达 C 点的速度大小: 2 0 2vaL 学#科网 代入数据解得:v=12 m/s (2)根据牛顿第二定律,小物体向右减速的加速度为: 2 1 12 m/s qEmg a m 小物体向右运动的时间:1 1 1.0s v t a