教科版高中物理选修31第一章《静电场》word章末检测Word下载.docx
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解析 根据粒子的运动轨迹可知,粒子带负电,A错误;
根据库仑定律可知电荷受到的库仑力先变大,后变小,B错误;
电场力先做正功后做负功,所以电势能先减小后增大,动能先增大后减小,C正确,D错误;
故选C.
3.
图2
如图2所示,a、b、c为电场中同一条水平方向电场线上的三点,c为ab的中点,a、b电势分别为φa=5V、φb=3V.下列叙述正确的是( )
A.该电场在c点处的电势一定为4V
B.a点处的场强Ea一定大于b点处的场强Eb
C.一正电荷从c点运动到b点电势能一定减少
D.一正电荷运动到c点时受到的电场力由c指向a
解析 因不知该电场是否是匀强电场,所以E=
不一定成立,c点电势不一定是4V,所以A、B两项错误.因φa>φb,电场线方向向右,正电荷从高电势点移到低电势点电场力做正功,电势能减少,受到的电场力指向b,所以C项正确、D项错误.
4.
图3
空间存在甲、乙两相邻的金属球,甲球带正电,乙球原来不带电,由于静电感应,两球在空间形成了如图3所示稳定的静电场.实线为其电场线,虚线为其等势线,A、B两点与两球球心连线位于同一直线上,C、D两点关于直线AB对称,则( )
A.A点和B点的电势相同
B.C点和D点的电场强度相同
C.正电荷从A点移至B点,静电力做正功
D.负电荷从C点沿直线CD移至D点,电势能先增大后减小
解析 由题图可知φA>φB,所以正电荷从A移至B,静电力做正功,故A错误,C正确.C、D两点场强方向不同,故B错误.负电荷从C点沿直线CD移至D点,电势能先减小后增大,所以D错误,故选C.
5.
图4
如图4所示,一半径为R的圆盘上均匀分布着电荷量为Q的电荷,在垂直于圆盘且过圆心c的轴线上有a、b、d三个点,a和b、b和c、c和d间的距离均为R,在a点处有一电荷量为q(q>
0)的固定点电荷.已知b点处的场强为零,则d点处场强的大小为(k为静电力常量)( ).
A.k
B.k
C.k
D.k
答案 B
解析 由于b点处的场强为零,根据电场叠加原理知,带电圆盘和a点处点电荷在b处产生的场强大小相等,方向相反.在d点处带电圆盘和a点处点电荷产生的场强方向相同,所以E=k
+k
=k
,所以B选项正确.
6.
图5
如图5所示,有一带电物体处在一个斜向上的匀强电场E中,由静止开始沿天花板向左做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.物体一定带负电
B.物体可能带负电
C.物体不一定受弹力的作用
D.物体一定受弹力的作用
解析 物体由静止向左运动,所以物体带正电,物体做匀速直线运动,即合力为零,所以一定受摩擦力和弹力作用,所以选D.
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分)
7.下列各量中,与检验电荷无关的物理量是( )
A.电场力FB.电场强度E
C.电势差UD.电场力做的功W
答案 BC
解析 电场力F=qE,与检验电荷有关,故A项错;
电场强度E、电势差U与检验电荷无关,故B、C对;
电场力做功W=qU,与检验电荷有关,故D项错.
8.
图6
如图6所示的电路中,AB是两金属板构成的平行板电容器.先将电键K闭合,等电路稳定后再将K断开,然后将B板向下平移一小段距离,并且保持两板间的某点P与A板的距离不变.则下列说法正确的是( )
A.电容器的电容变小
B.电容器内部电场强度大小变大
C.电容器内部电场强度大小不变
D.P点电势升高
答案 ACD
9.
图7
带电粒子在匀强电场中的运动轨迹如图7所示,如果带电粒子只受电场力作用从a到b运动,下列说法正确的是( )
A.粒子带正电
B.粒子在a和b点的加速度相同
C.该粒子在a点的电势能比在b点时大
D.该粒子在b点的速度比在a点时大
答案 BCD
解析 由于粒子运动轨迹越来越向上弯曲,可判断它受力方向为竖直向上,所以粒子应带负电,故A错;
匀强电场中受力恒定,加速度相同,B对;
从a到b由于电场力方向速度方向成锐角,电场力做正功,则电势能减小,动能增大,故该粒子在b点的电势能比在a点时小,在b点的速度比在a点时大.故C、D正确.
10.
图8
如图8所示,真空中两个相同的小球带有等量同种电荷,质量均为0.1g,分别用10cm长的绝缘细线悬挂于绝缘天花板的一点,当平衡时B球偏离竖直方向60°
,A竖直悬挂且与绝缘墙接触(g取10m/s2).下列说法正确的是( )
A.小球的带电荷量为3.33×
10-8C
B.墙壁受到的压力为8.7×
10-4N
C.A球受到细线的拉力为1.0×
10-3N
D.B球受到的拉力为1.5×
答案 AB
解析 分析A、B的受力,根据共点力平衡条件:
F=k
=mg,解得q=3.33×
10-8C;
FN=Fcos30°
=mgcos30°
=8.7×
10-4N;
TB=mg=1.0×
10-3N;
TA=mg+Fsin30°
=1.5×
10-3N.故选AB.
三、填空题(每空2分,共10分)
11.
图9
如图9,a、b是两个带有同种电荷的小球,用绝缘丝线悬挂于同一点,两球静止时,它们距水平面的高度相等,绳与竖直方向的夹角分别为α、β,且α<β.若同时剪断两根细线,空气阻力不计,两球带电荷量不变,两球质量为ma,mb,两球落地时间为ta,tb,落地时水平位移为xa,xb,则ma________mb,ta______tb,xa______xb.(填>,<或=)
答案 > = <
解析 两球带同种电荷,所以两球在水平方向受到相互作用的电场力大小相等,方向相反,对两小球分别进行受力分析有:
mag=
,mbg=
.因为α<β,所以tanα<tanβ,mag>mbg,ma>mb;
剪断细线水平方向上,a的加速度小于b的加速度.竖直方向上两球均做自由落体运动,因此两球同时落地:
ta=tb;
由于a的加速度小于b的加速度,因此a球水平飞行的距离比b球小:
xa=xb.
12.
图10
如图10所示,在竖直向下、场强为E的匀强电场中,长为l的绝缘轻杆可绕固定轴O在竖直面内无摩擦转动,两个小球A、B固定于杆的两端,A、B的质量分别为m1和m2(m1<m2),A带负电,电荷量为q1,B带正电,电荷量为q2.杆从静止开始由水平位置转到竖直位置,在此过程中静电力做功为________,在竖直位置处两球的总动能为________.
答案 (q1+q2)El/2 [(m2-m1)g+(q1+q2)E]l/2
解析 本题考查静电力做功的特点和动能定理,考查学生对功能关系的处理.A、B在转动过程中静电力对A、B都做正功,即:
W=q1E
+q2E
=(q1+q2)El/2,根据动能定理:
(m2-m1)g
+
=Ek-0,可求解在竖直位置处两球的总动能为Ek=[(m2-m1)g+(q1+q2)E]l/2.
四、计算题(本题共4小题,共50分)
13.(10分)
图11
如图11所示,在匀强电场中,将带电荷量q=-6×
10-6C的电荷从电场中的A点移到B点,克服电场力做了2.4×
10-5J的功,再从B点移到C点,电场力做了1.2×
10-5J的功.求:
(1)A、B两点间的电势差UAB和B、C两点间的电势差UBC;
(2)如果规定B点的电势为零,则A点和C点的电势分别为多少?
(3)作出过B点的一条电场线(只保留作图的痕迹,不写做法).
答案
(1)4V -2V
(2)4V 2V
(3)见解析图
解析
(1)UAB=
=
V=4V
UBC=
V=-2V
(2)UAB=φA-φB
UBC=φB-φC
又φB=0
故φA=4V,φC=2V
(3)如图所示
图12
14.(12分)一个带正电的微粒,从A点射入水平方向的匀强电场中,微粒沿直线AB运动,如图12所示.AB与电场线夹角θ=30°
,已知带电粒子的质量m=1.0×
10-7kg,电荷量q=1.0×
10-10C,A、B相距L=20cm.(取g=10m/s2,结果保留两位有效数字)求:
(1)说明微粒在电场中运动的性质,要求说明理由.
(2)电场强度的大小和方向.
(3)要使微粒从A点运动到B点,微粒射入电场时的最小速度是多少.
答案 见解析
解析
(1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB方向运动,在垂直于AB方向上的重力和电场力必等大反向,可知电场力的方向水平向左,如图所示,微粒所受合力的方向由B指向A,与初速度vA方向相反,微粒做匀减速运动.
(2)在垂直于AB方向上,有qEsinθ-mgcosθ=0
所以电场强度E=1.7×
104N/C 电场强度的方向水平向左
(3)微粒由A运动到B时的速度vB=0时,微粒进入电场时的速度最小,由动能定理得,mgLsinθ+qELcosθ=mv
/2,代入数据,解得vA=2.8m/s
图13
15.(14分)如图13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,半圆轨道所在竖直平面与电场线平行,其半径R=0.4m,一带正电荷q=10-4C的小滑块质量为m=0.04kg,与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2,求:
(1)要使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)这样释放的滑块通过P点时对轨道压力是多大?
(P为半圆轨道中点)
答案
(1)20m
(2)1.5N
解析
(1)滑块刚能通过轨道最高点条件是
mg=m
,v=
=2m/s
滑块由释放点到最高点过程由动能定理得:
Eqs-μmgs-mg2R=
mv2
所以s=
代入数据得:
s=20m
(2)滑块过P点时,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:
N-Eq=
所以N=3(mg+Eq)
N=1.5N
16.(14分)如图14所示,EF与GH间为一无场区.无场区左侧A、B为相距为d、板长为L的水平放置的平行金属板,两板上加某一电压从而在板间形成一匀强电场,其中A为正极板.无场区右侧为一点电荷Q形成的电场,点电荷的位置O为圆弧形细圆管CD的圆心,圆弧半径为R,圆心角为120°
,O、C在两板间的中心线上,D位于GH上.一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入匀强电场,粒子出匀强电场经无场区后恰能进入细圆管,并做与管壁无相互挤压的匀速圆周运动.(不计粒子的重力、管的粗细)求:
图14
(1)O处点电荷的电性和电荷量;
(2)两金属板间所加的电压.
答案
(1)负电
(2)
解析
(1)由几何关系知,粒子在D点速度方向与水平方向夹角为30°
,进入D点时速度v=
v0①
在细圆管中做与管壁无相互挤压的匀速圆周运动,故Q带负电且满足k
=m
②
由①②得:
Q=
(2)粒子射出电场时速度方向与水平方向成30°
tan30°
③
vy=at④
a=
⑤
t=
⑥
由③④⑤⑥得:
U=
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- 静电场 教科版 高中物理 选修 31 第一章 word 检测