届高考物理第一轮随堂达标检测试题17Word格式.docx
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答案 B
2.(2013·
陕西西安模拟)如图2所示,在真空中,ab、cd是圆O的两条直径,在a、b两点分别固定有电荷量为+Q和-Q的点电荷,下列说法正确的是( ).
图2
A.c、d两点的电场强度相同,电势也相同
B.c、d两点的电场强度不同,但电势相同
C.将一个正试探电荷从c点沿直线移动到d点,电场力做功为零
D.一个正试探电荷在c点的电势能大于它在d点的电势能
解析 由对称性可知,c、d两点的电场强度相同,但是电势不相同,选项A、B错误;
将一个正试探电荷从c点沿直线移动到d点,电场力做正功,选项C错误;
一个正试探电荷在c点的电势能大于它在d点的电势能,选项D正确.
答案 D
3.如图3所示,平行直线AA′、BB′、CC′、DD′、EE′,分别表示电势-4V、-2V、0V、2V、4V的等势面,若AB=BC=CD=DE=2cm,且与直线MN成30°
角,则( ).
图3
A.该电场是匀强电场,场强垂直于AA′,且指向右下
B.该电场是匀强电场,场强大小为E=2V/m
C.该电场是匀强电场,距C点距离为2cm的所有点中,最高电势为4V,最低电势为-4V
D.该电场是匀强电场,距C点距离为2cm的所有点中,最高电势为2V,最低电势为-2V
解析 由图中几何特点看出,等差等势面平行,应为匀强电场.其电场线应垂直于等势面,且由高电势指向低电势,即垂直于AA′并指向左上,如图中E,故不选A.
由几何关系知:
相邻等势面间的距离为d=0.01m、电势差为U=2V.则场强为E==
200V/m,故不选B.
在图中以C点为圆心作半径为2cm的圆,由几何关系知该圆恰好与-4V、4V的两个等势面相切,故选C,不选D.
答案 C
4.(2013·
沈阳二中测试)在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且AB=2BC,如图4所示.由此可见( ).
图4
A.电场力为2mg
B.小球带正电
C.小球从A到B与从B到C的运动时间相等
D.小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等
解析 设AC与竖直方向的夹角为θ,对带电小球从A到C,电场力做负功,小球带负电,由动能定理,mg·
AC·
cosθ-qE·
BC·
cosθ=0,解得电场力为qE=3mg,选项A、B错误.小球在水平方向做匀速直线运动,从A到B的运动时间是从B到C的运动时间的2倍,选项C错误;
小球在竖直方向先加速后减速,小球从A到B与从B到C竖直方向的速度变化量的大小相等,水平速度不变,小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等,选项D正确.
5.(2013·
皖南八校卷联考)如图5所示,质量相等的两个带电液滴1和2从水平方向的匀强电场中自O点自由释放后,分别抵达B、C两点,若AB=BC,则它们带电荷量之比q1∶q2等于( ).
图5
A.1∶2 B.2∶1
C.1∶ D.∶1
解析 竖直方向有h=gt2,水平方向有l=t2,联立可得q=,所以有=,B对.
6.在光滑绝缘水平面的P点正上方O点固定了一电荷量为+Q的正点电荷,在水平面上的N点,由静止释放质量为m,电荷量为-q的负检验电荷,该检验电荷经过P点时速度为v,图6中θ=60°
,规定电场中P点的电势为零.则在+Q形成的电场中( ).
图6
A.N点电势高于P点电势
B.N点电势为-
C.P点电场强度大小是N点的2倍
D.检验电荷在N点具有的电势能为-mv2
解析 在+Q形成的电场中,N点电势低于P点电势,选项A错误;
负检验电荷的机械能与电势能之和保持不变,负检验电荷在N点电势能等于,N点电势为-,选项B正确、D错误;
由图中几何关系,ON=2OP,由点电荷电场强度公式,P点电场强度大小是N点的4倍,选项C错误.
7.一带电粒子仅在电场力作用下以初速度v0从t=0时刻开始运动,其v-t图象如图7所示.如粒子在2t0时刻运动到A点,5t0时刻运动到B点.以下说法中正确的是( ).
图7
A.A、B两点的电场强度大小关系为EA=EB
B.A、B两点的电势关系为φA>
φB
C.粒子从A点运动到B点时,电场力做的总功为正
D.粒子从A点运动到B点时,电势能先减少后增加
解析 由速度图象可知粒子在A、B两点加速度相同,受力相同,故A、B两点的电场强度大小关系为EA=EB,A正确;
由速度图象可知粒子在A点速度为零,在B点速度不为零,故粒子从A点运动到B点时,电场力做正功,电势能减少,C正确,D错误;
对负电荷,当电势能减少时电势升高,B错误.
答案 AC
8.如图8所示,平行金属板A、B之间有匀强电场,A、B间电压为600V,A板带正电并接地,A、B两板间距为12cm,C点离A板4cm,下列说法正确的是( ).
图8
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,把一个电子从C点移动到B板,电场力做的功为-400eV
D.电子在C点具有的电势能为200eV,把一个电子从C点移动到B板,电场力做的功为-400eV
解析 A接地,则其电势为零,又A、B间电压为600V,所以B处电势为-600V,由此知C点电势为负值,A、B间电场的场强大小为E===50V/cm=5000V/m,则φC=EdC=50V/cm×
(-4cm)=-200V,B正确,A错误;
电子在C点具有的电势能为200eV,把一个电子从C点移动到B板,电场力做的功为-400eV,C错误,D正确.
答案 BD
9.如图9所示,用长L=0.50m的绝缘轻质细线,把一个质量m=1.0g带电小球悬挂在均匀带等量异种电荷的平行金属板之间,平行金属板间的距离d=5.0cm,两板间电压U=1.0×
103V.静止时,绝缘细线偏离竖直方向θ角,小球偏离竖直线的距离a=1.0cm.取g=10m/s2.则下列说法正确的是( ).
图9
A.两板间电场强度的大小为2.0×
104V/m
B.小球带的电荷量为1.0×
10-8C
C.若细线突然被剪断,小球在板间将做类平抛运动
D.若细线突然被剪断,小球在板间将做匀加速直线运动
解析 设两板间的电场强度为E,根据匀强电场的场强和电势差的关系得E==V/m=2.0×
104V/m,A项正确;
小球静止时受力平衡,由平衡条件得qE=mgtanθ,解得q=.因为θ角很小,所以tanθ≈sinθ==,解得q=1.0×
10-8C,B项正确;
细线剪断时,由于小球受到重力和电场力的合力为恒力,且小球初速度为零,故小球做初速度为零的匀加速直线运动,C项错、D项正确.
答案 ABD
二、非选择题
10.如图10所示,水平放置的平行板电容器,原来AB两板不带电,B极板接地,它的极板长l=0.1m,两板间距离d=0.4cm,现有一微粒质量m=2.0×
10-6kg,带电荷量q=+1.0×
10-8C,以一定初速度从两板中央平行于极板射入,由于重力作用微粒恰好能落到A板的中点O处,取g=10m/s2.试求:
图10
(1)带电粒子入射初速度v0的大小:
(2)现使电容器带上电荷,使带电微粒能从平行板电容器的右侧射出,则带电后A板的电势为多少?
解析
(1)电容器不带电时,微粒做平抛运动,则有=v0t,=gt2,联立两式得v0=,代入数据得:
v0=2.5m/s.
(2)若使微粒能从电容器右侧射出,则要求A板的电势大于0,且B板接地电势等于0,则有UAB=φA-φB=φA,A板电势最小时,微粒刚好从A板右侧边缘射出,则有l=v0t1,=a1t,且mg-q=ma1,联立以上各式得φAmin=6V,A板电势最大时,微粒刚好从B板右侧边缘射出,则有q-mg=ma2,且有a2=a1,代入数据解得φAmax=10V,综合可得6V≤φA≤10V.
答案
(1)2.5m/s
(2)6V≤φA≤10V
11.两块水平平行放置的导体板如图11甲所示,大量电子(质量为m、电荷量为e)由静止开始,经电压为U0的电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间射入两板之间.当两板均不带电时,这些电子通过两板之间的时间为3t0;
当在两板间加如图乙所示的周期为2t0、幅值恒为U0的周期性电压时,恰好能使所有电子均从两板间通过(不计电子重力).问:
(1)这些电子通过两板之间后,侧向位移(垂直于射入速度方向上的位移)的最大值和最小值分别是多少?
(2)侧向位移分别为最大值和最小值的情况下,电子在刚穿出两板之间时的动能之比为多少?
图11
解析 以电场力的方向为y轴正方向,画出电子在t=0时和t=t0时进入电场后沿电场力方向的速度vy随时间t变化的vyt图象分别如图a和图b所示,设两平行板之间的距离为d.
(1)图中,v1y=t0,v2y=2t0=
由图a可得电子的最大侧向位移为
symax=2=3v1yt0=
而symax=,解得d=t0
由图b可得电子的最小侧向位移为
symin=v1yt0+v1yt0=1.5v1yt0==
所以symax==,symin==
(2)v=2=,v=2=
电子经电压U0加速:
mv=eU0
所以====.
答案
(1)
(2)
12.(2013·
浙江卷,24)“电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成.偏转器是由两个相互绝缘、半径分别为RA和RB的同心金属半球面A和B构成,A、B为电势值不等的等势面,其过球心的截面如图12所示.一束电荷量为e、质量为m的电子以不同的动能从偏转器左端M板正中间小孔垂直入射,进入偏转电场区域,最后到达偏转器右端的探测板N,其中动能为Ek0的电子沿等势面C做匀速圆周运动到达N板的正中间.忽略电场的边缘效应.
图12
(1)判断半球面A、B的电势高低,并说明理由;
(2)求等势面C所在处电场强度E的大小;
(3)若半球面A、B和等势面C的电势分别为φA、φB和φC,则到达N板左、右边缘处的电子,经过偏转电场前、后的动能改变量ΔEk左和ΔEk右分别为多少?
(4)比较|ΔEk左|与|ΔEk右|的大小,并说明理由.
解析
(1)电子(带负电)做圆周运动,电场力方向指向球心,电场方向从B指向A,半球面B的电势高于A.
(2)据题意,电子在电场力作用下做圆周运动,考虑到圆轨道上的电场强度E大小相同,有:
eE=m,Ek0=mv2,R=
联立解得E==.
(3)电子运动时只有电场力做功,根据动能定理,有
ΔEk=qU
对到达N板左边缘的电子,电场力做正功,动能增加,有
ΔEk左=e(φB-φC)
对到达N板右边缘的电子,电场力做负功,动能减小,有
ΔEk右=e(φA-φC)
(4)根据电场线特点,等势面B与C之间的电场强度大于C与A之间的电场强度,考虑到等势面间距相等,有|φB-φC|>|φA-φC|,即|ΔE
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- 高考 物理 第一轮 达标 检测 试题 17