人教版高二物理选修31第一章静电场章末检测试题含答案解析.docx
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人教版高二物理选修31第一章静电场章末检测试题含答案解析
静电场章末测试卷
一、单选题
1.如图所示,A、B、C、D是真空中一正四面体的四个顶点.现在在A、B两点分别固定两个点电荷Q1和Q2,则关于C、D两点的场强和电势,下列说法正确的是( )
A.若Q1和Q2是等量异种电荷,则C、D两点的电场强度不同,电势相同
B.若Q1和Q2是等量异种电荷,则C、D两点电场强度和电势均相同
C.若Q1和Q2是等量同种电荷,则C、D两点电场强度和电势均不相同
D.若Q1和Q2是等量同种电荷,则C、D两点电场强度和电势均相同
2.如图,a、b是真空中两个带等量正电的点电荷,A、B两点在两电荷连线上且关于两电荷连线的中垂线对称,O为中点.现将一负点电荷q由A点沿ab连线移到B点,下列说法中正确的是( )
A.A点电势高于O点电势
B.A点电势高于B点电势
C.电荷q移动过程中,电势能一直减少
D.电荷q移动过程中,电场力先做正功后做负功
3.如图所示,实线为方向未知的三条电场线,虚线1和2为等势线.a、b两个带电粒子以相同的速度从电场中M点沿等势线1的切线飞出,粒子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示,则在开始运动的一小段时间内,以下说法正确的是( )
A.a受到的电场力较小,b受到的电场力较大
B.a的速度将减小,b的速度将增大
C.a一定带正电,b一定带负电
D.a、b两个粒子所带电荷电性相反
4.如图所示,直角坐标系xOy平面内有一与该平面平行的匀强电场.以O点为圆心、R=0.10m为半径画一个圆,圆周与坐标轴的交点分别为a、b、c、d,已知a、b、c三点的电势分别为2V、2
V、-2V,则下列说法正确的是( )
A.匀强电场的方向沿y轴负方向
B.d点的电势为-
V
C.将一个电子从c点移到O点,电子的电势能增加2eV
D.将一个电子沿圆弧
顺时针从a点移到b点,电子的电势能先减小后增大
二、多选题
5.(多选)如图所示,带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB,都用长L的丝线悬挂在O点.静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为
,可采用以下哪些方法( )
A.将小球A、B的质量都增加到原来的2倍
B.将小球B的质量增加到原来的8倍
C.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半
D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加到原来的2倍
6.(多选)如图所示,O为两个等量异种电荷连线的中点,P为连线中垂线上的一点,对O、P两点的比较正确的是( )
A.φO=φP,EO>EP
B.φO>φP,EO=EP
C.负电荷在P点的电势能大
D.O、P两点所在直线为等势面
7.(多选)如图所示,虚线AB和CD分别为椭圆的长轴和短轴,相交于O点,两个等量异种点电荷分别处于椭圆的两个焦点M、N上,下列说法中正确的是( )
A.A、B两处电势、场强均相同
B.C、D两处电势、场强均相同
C.在虚线AB上O点的场强最大
D.带正电的试探电荷在O处的电势能大于在B处的电势能
8.(多选)如图,在空间固定有两个等量正点电荷,MN为它们连线的中垂线,O点为连线与中垂线的交点.另一带负电的点电荷,仅在电场力作用下由MN上A处静止释放,在运动过程中负点电荷漏失了一部分电荷,但质量保持不变,负点电荷到达B处(图中未画出)时速度变为零,则下列说法正确的是( )
A.OA的距离大于OB的距离
B.A处场强大于B处场强
C.A处电势高于B处电势
D.负电荷在A处电势能大于在B处电势能
9.(多选)空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图所示,带电粒子在此空间只受电场力作用.下列说法中正确的是( )
A.在-x1处释放一带负电的粒子,它将沿x轴在-x1与x1之间做往返运动
B.带负电的粒子以一定的速度由-x1处沿x轴正方向运动到x1处,它在x1处的速度等于在-x1处的速度
C.带正电的粒子以一定的速度由-x1处沿x轴正方向运动的过程中,它的动能先增大后减小
D.带正电的粒子在x1处的电势能比在x2处的电势能小、与在x3处的电势能相等
10.(多选)某静电场沿x方向的电势分布如图所示,则( )
A.在O~x1之间不存在沿x方向的电场
B.在O~x1之间存在着沿x方向的匀强电场
C.在x1~x2之间存在着沿x方向的匀强电场
D.在x1~x2之间存在着沿x方向的非匀强电场
11.(多选)如图所示,质量为m的带电滑块沿绝缘斜面匀加速下滑,当滑至竖直向下的匀强电场区域时(滑块受到的电场力小于重力),滑块的运动状态可能( )
A.仍为匀加速下滑,加速度比原来的小
B.仍为匀加速下滑,加速度比原来的大
C.变成匀减速下滑,加速度和原来一样大
D.仍为匀加速下滑,加速度和原来一样大
三、计算题
12.如图所示,在E=103V/m的水平向左匀强电场中,有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置,轨道与一水平绝缘轨道MN连接,半圆轨道所在平面与电场线平行,其半径R=40cm,一带正电荷q=10-4C的小滑块质量为m=40g,与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2,求:
(1)要小滑块能运动到半圆轨道的最高点L,滑块应在水平轨道上离N点多远处释放?
(2)这样释放的小滑块通过P点时对轨道的压力是多大?
(P
为半圆轨道中点)
13.如图,一质量m=1×10-6kg、带电量q=-2×10-8C的微粒以初速度v0竖直向上从A点射入一水平向右的匀强电场,当微粒运动到比A高2cm的B点时速度大小也是v0,但方向水平,且AB两点的连线与水平方向的夹角为45°,g取10m/s2,求:
(1)A、B两点间的电势差UAB;
(2)匀强电场的场强E的大小.
14.如图所示,两平行金属板A、B长为L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一带正电的粒子电荷量为q=1.0×10-10C,质量为m=1.0×10-20kg,沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场,初速度v0=2.0×106m/s,粒子飞出电场后经过界面MN、PS间的无电场区域,然后进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右侧点电荷的电场分布不受界面的影响).已知两界面MN、PS相距为12cm,D是中心线RO与界面PS的交点,O点在中心线上,距离界面PS为9cm,粒子穿过界面PS做匀速圆周运动,最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上.(静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,粒子的重力不计)
(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远?
到达PS界面时离D点多远?
(2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹.
(3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小.
答案解析
1.【答案】B
【解析】 若Q1和Q2是等量异种电荷,通过AB的中垂面是一等势面,C、D在同一等势面上,电势相等.C、D两点的场强都与等势面垂直,方向相同,根据对称性可知,场强大小相等,故C、D两点的场强、电势均相同,故A错误,B正确.若Q1和Q2是等量同种电荷,由电场的分布情况和对称性可知,C、D两点电场强度大小相等,方向不同,则电场强度不同,电势相等,故C、D错误.
2.【答案】A
【解析】等量同种电荷的等势面如图:
沿电场线的方向电势降低,故越靠近正电荷的地方电势越高,由图可以看出A点电势高于O点电势,A点电势等于B点电势,故A正确,B错误;负电荷由A到O过程,电势降低,则电势能增加,由O到B过程电势升高则电势能减小,即电荷q移动过程中,电势能先增加后减小,C错误;电势能先增加后减小,则电场力先做负功后做正功,D错误.
3.【答案】D
【解析】
4.【答案】D
【解析】因为a点电势高于c点电势,故电场线不可能沿y轴负方向,A项错;根据匀强电场中等势面特点,可知φO=
=0,同理φO=
=0,故d点电势φd=-2
V,B项错;电子在c点的电势能Epc=eφc=2eV,在O点电势能为零,故电子从c移到O点,电子的电势能减少2eV,C项错;由电场线与等势面处处垂直的特点可知,电场大致方向是指向右上方,故电子沿圆弧
顺时针从a点移到b点先逆着电场线方向运动,再顺着电场线方向运动,电子带负电,故电子的电势能先减小后增大,D项正确.
5.【答案】BD
【解析】对B由共点力平衡可得
=
而F=
,可知d=
故答案为BD.
6.【答案】AD
【解析】等量异种电荷的中垂线是一条等势面,故φO=φP,D对;电势能相等,C错;从中点O到无穷远,电场强度越来越小,故EO>EP,A正确.
7.【答案】BD
【解析】根据顺着电场线方向电势降低,结合等量异种电荷电场线、等势面分布对称性特点可知,A、B场强相同,A点电势高.故A错误.根据等量异种电荷等势面分布可知:
CD是一条等势线,C、D两处电势相等.由电场分布的对称性可知:
C、D两处的场强相同.故B正确.根据电场线疏密表示场强的大小可知,在AB之间,O点场强最小.故C错误.O点电势高于B点电势,正试探电荷在O处电势能大于在B处电势能.故D正确.
8.【答案】BC
【解析】如果没有漏失部分电荷,B点与A点关于O点对称,电荷在AB间振动;如果漏失一部分电荷,会导致电场力减小,OB间距增加,故A错误;由于OB大于OA,故A处场强大于B处场强,故B正确;由于OB大于OA,故A处电势高于B处电势,故C正确;根据Ep=qφ,A处电势高于B处电势,故负电荷在A处电势能小于在B处电势能,故D错误.
9.【答案】AB
【解析】电场沿x轴对称分布,在-x1处释放一带负电的粒子,它将沿x轴在-x1与x1之间做往返运动,选项A正确.带负电的粒子以一定的速度由-x1处沿x轴正方向运动到x1处,它在x1处的速度等于在-x1处的速度,选项B正确.带正电的粒子以一定的速度由-x1处沿x轴正方向运动的过程中,它的动能先减小后增大,选项C错误.从x1处到x3处,电场强度方向沿x轴,带正电的粒子从x1处到x3处,电场力一直做正功,电势能减小,所以带正电的粒子在x1处的电势能比x2处的电势能大、比x3处的电势能大,选项D错误.
10.【答案】AC
【解析】由电场的基本性质可知,O~x1间为等势面(体),故A对,B错.由电势的线性减小可知x1~x2间存在着沿x方向的匀强电场,故C对,D错.
11.【答案】AB
【解析】设斜面倾角为θ,滑块在开始下滑的过程中,mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得a=gsinθ-μgcosθ>0,故sinθ>μcosθ.滑块可能带正电也可能带负电,当滑块带正电时,(mg+Eq)sinθ-μ(mg+Eq)cosθ=ma1,a1=g(sinθ-μcosθ)+
(sinθ-μcosθ),可推出加速度变大;当滑块带负电时,(mg-Eq)sinθ-μ(mg-Eq)cosθ=ma2,a2=g(sinθ-μcosθ)-
(sinθ-μcosθ),可推出加速度变小,选项A、B正确.
12.【答案】
(1)20m
(2)1.5N
【解析】
(1)小滑块刚能通过轨道最高点条件是
mg=m
,v=
=2m/s,
小滑块由释放点到最高点过程由动能定理:
Eqx-μmgx-mg·2R=
mv2
所以x=
代入数据得:
x=20m
(2)小滑块由P到L,由动能定理:
-mgR-EqR=
mv2-
mv
所以v
=v2+2(g+
)R
在P点由牛顿第二定律:
FN-Eq=
所以FN=3(mg+Eq)
代入数据得:
FN=1.5N
由牛顿第三定律知滑块通过P点时对轨道压力为1.5N.
13.【答案】
(1)-10V
(2)500V/m
【解析】
(1)根据动能定理得qUAB-mgh=
mv
-
mv
得到UAB=
=-10V
(2)将微粒的运动分解为水平和竖直两个方向:
水平方向做匀加速运动,竖直方向做竖直上抛运动.设A、B沿电场线方向的距离为d,则由几何知识知
d=h=0.02m
所以匀强电场的场强E的大小E=
=500V/m
14.【答案】
(1)3cm 12cm
(2)第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧(图略)
(3)负电 1.04×10-8C
【解析】
(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离(侧向位移):
y=
at2
a=
=
L=v0t
则y=
at2=
·(
)2=0.03m=3cm
粒子在离开电场后将做匀速直线运动,其轨迹与PS交于H,设H到中心线的距离为Y,则有
,解得Y=4y=12cm
(2)第一段是抛物线、第二段是直线、第三段是圆弧(图略)
(3)粒子到达H点时,其水平速度vx=v0=2.0×106m/s
竖直速度vy=at=1.5×106m/s
则v合=2.5×106m/s
该粒子在穿过界面PS后绕点电荷Q做匀速圆周运动,所以Q带负电
根据几何关系可知半径r=15cm
k
=m
解得Q≈1.04×10-8C
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- 人教版高二 物理 选修 31 第一章 静电场 检测 试题 答案 解析