高考物理一轮复习精选提分综合练单元检测七静电场Word格式.docx
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高考物理一轮复习精选提分综合练单元检测七静电场Word格式.docx
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图2
A.保持S闭合,将A板向B板靠近,则θ减小
B.保持S闭合,将A板向B板靠近,则θ不变
C.断开S,将A板向B板靠近,则θ增大
D.断开S,将A板向B板靠近,则θ不变
5.(2017·
黑龙江大庆铁人中学月考)如图3所示是一个平行板电容器,其板间距为d,电容为C,带电荷量为Q,上极板带正电.现将一个试探电荷+q由两板间的A点移动到B点,如图所示,A、B两点间的距离为s,连线AB与极板间的夹角为30°
,则电场力对试探电荷+q所做的功等于( )
图3
A.B.C.D.
6.(2018·
安徽巢湖质检)静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置.如图4所示为该透镜工作原理示意图,虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线,等势线形状相对于x、y轴对称,等势线的电势沿x轴正向增加,且相邻两等势线的电势差相等.图中实线为某个电子通过电场区域时的轨迹示意图,关于此电子从a点运动到b点过程,下列说法正确的是( )
图4
A.a点的电势高于b点的电势
B.电子在a点的加速度大于在b点的加速度
C.电子在a点的动能大于在b点的动能
D.电子在a点的电势能大于在b点的电势能
7.如图5所示,一电荷量大小为q的带电粒子以一定的初速度由P点射入匀强电场,入射方向与电场线垂直.粒子从Q点射出电场时,其速度方向与电场线成30°
角.已知匀强电场的宽度为d,P、Q两点的电势差为U,不计重力作用,设P点的电势为零.则下列说法正确的是( )
图5
A.带电粒子带负电
B.带电粒子在Q点的电势能为Uq
C.此匀强电场的电场强度大小为E=
D.此匀强电场的电场强度大小为E=
8.如图6所示,实线为方向未知的三条电场线,虚线1、2、3为等势线,已知MN=NQ,a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出.仅在电场力作用下,两粒子的运动轨迹如图所示,则( )
图6
A.a一定带正电,b一定带负电
B.a加速度逐渐减小,b加速度逐渐增大
C.M、N两点间电势差|UMN|等于N、Q两点间电势差|UNQ|
D.a粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变化量小
二、多项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分.在每小题给出的四个选项中,至少有两个选项是正确的,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
9.(2017·
北大附中河南分校月考)下列说法正确的是( )
A.带电粒子仅在电场力作用下做“类平抛”运动,则电势能一定减小
B.带电粒子只受电场力作用,由静止开始运动,其运动轨迹一定与电场线重合
C.带电粒子在电场中运动,如只受电场力作用,其加速度方向一定与电场线方向相同
D.带电小球在匀强电场中仅在电场力和重力的作用下运动,则任意相等时间内速度的变化量相同
10.如图7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( )
图7
A.物体一定带正电
B.物体一定带负电
C.物体不一定受弹力的作用
D.物体一定受弹力的作用
11.(2017·
河北石家庄二模)如图8所示,一带电小球自固定斜面顶端A点以某速度水平抛出,落在斜面上B点.现加上竖直向下的匀强电场,仍将小球自A点以相同速度水平抛出,落在斜面上C点.不计空气阻力,下列说法正确的是( )
图8
A.小球带正电
B.小球所受电场力可能大于重力
C.小球两次落在斜面上所用的时间不相等
D.小球两次落在斜面上的速度大小相等
12.一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动,其电势能Ep随位移x变化的关系如图9所示,其中0~x2段是轴对称的曲线,x2~x3段是直线,则下列说法正确的是( )
图9
A.x1处电场强度最大
B.x2~x3段是匀强电场
C.x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为φ1>
φ2>
φ3
D.粒子在0~x2段做匀变速运动,在x2~x3段做匀速直线运动
13.(2018·
广东珠海联考)如图10所示,M、N和P三点在以MN为直径的绝缘半圆形光滑碗的边缘上,O点为半圆弧的圆心,MN为半圆形碗的水平直径,∠MOP=60°
.将电荷量为q的点电荷A置于P点,点电荷质量为m,则下列说法正确的是( )
图10
A.若仅在M点固定一个点电荷B,要使A静止,则A、B一定带异种电荷
B.若仅在N点固定一个点电荷B,要使A静止,则A、B一定带同种电荷
C.要使P处A点电荷静止,若施加一个匀强电场,则场强一定为E=
D.要使P处A点电荷静止,在P处施加的电场的场强最小值为E=
14.(2017·
天津×
×
区质量调查)如图11所示,光滑水平面上有一边长为L的正方形区域ABCD,处在场强为E的匀强电场中,电场方向与正方形的某一条边平行,一质量为m、带电荷量为q的小球由AC边的中点,以垂直于该边的水平初速度v0进入该正方形区域,当小球再次运动到该正方形区域的边缘时,具有的动能可能为( )
图11
A.mv02+qELB.mv02+qEL
C.mv02+qELD.mv02-qEL
三、非选择题(本题共4小题,共38分)
15.(8分)如图12所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径R=0.50m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度的大小E=1.0×
104N/C.现有质量m=0.20kg、电荷量q=8.0×
10-4C的带电体(可视为质点),从A点由静止开始运动,已知sAB=1.0m,带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5.假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等,求:
(g取10m/s2)
图12
(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度大小;
(2)带电体最终停在何处.
16.(10分)如图13所示,一条长为L的绝缘细线上端固定在O′点,下端系一个质量为m、带电荷量为+q的小球,将它置于一个水平向右的匀强电场中,且qE=mg.在O点给小球以初速度v0,使小球恰好能在竖直平面内做顺时针方向上的完整圆周运动.求:
图13
(1)运动过程中最小速度和最大速度的大小;
(2)初速度v0的大小.
17.(10分)(2017·
湖南长沙四县三月模拟)如图14所示,互相绝缘且紧靠在一起的A、B物体,静止在水平地面上,A的质量为m=0.04kg、带电荷量为q=+5.0×
10-5C,B的质量为M=0.06kg、不带电.两物体与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.4,t=0时刻开始,空间存在水平向右的匀强电场,电场强度为E=1.6×
104N/C.设运动过程中小物块所带的电荷量没有变化.
图14
(1)求A、B的加速度及其相互作用力的大小;
(2)若t=2s后电场反向,且场强减为原来的一半,求物体B停下时两物体间的距离.
18.(10分)(2017·
广东华南三校联考)在光滑的水平面上固定一个直角三角形支架ABC,其中一个角度为37°
.支架的A端固定一绝缘光滑的管道,内部固定一个轻质弹簧,在弹簧处于自然状态时弹簧的另一端Q与A的间距为2R,AC=7R.在Q点右侧有场强为E的匀强电场,如图15甲所示.质量为m、带正电q的小物块P(不计重力)自C点由静止开始运动.已知P与CQ直轨道间的动摩擦因数μ=,其余部分光滑.(取sin37°
=0.6,cos37°
=0.8)
图15
(1)求P第一次运动到Q点时速度的大小.
(2)若用P缓慢压缩弹簧到某点E,由静止释放后,P滑过C点运动到与AB所在直线间距最远点M处,M点与AB所在直线的距离为R.求P在E点时,弹簧具有的弹性势能;
(3)如图乙,若支架在C端与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点,O为圆心,OD∥BC.A、B、C、D均在同一平面内.用P缓慢压缩弹簧到某点由静止释放,要使P能够到达圆轨道,并在经过圆轨道时不脱离圆轨道,求释放P时弹簧具有的弹性势能应满足什么条件.
答案精析
1.C
2.C [电场强度取决于电场本身,与有无试探电荷无关,所以在P点检验电荷带的电荷量加倍或无检验电荷,P点的场强不变,故A、B错误;
据F=Eq知,P点的场强越小,则同一电荷在P点所受的电场力越小,故C正确;
P点的场强方向为正电荷在该点的受力方向,故D错误.]
3.B [M、N间的电场线方向从M指向N,根据顺着电场线电势逐渐降低,则知A点电势高于B点电势,所以A选项正确;
M、N两点固定放置两个等量异种点电荷+Q和-Q,A点和B点关于O点对称,A、B两点处电场线的疏密程度相同,则A点场强等于B点场强,故B不正确;
C、D两点位于同一等势面上,电势相等,所以C选项正确;
C、D两点关于O点对称,电场强度相同,所以D选项正确.]
4.D [开始时带电小球受到重力、电场力及悬线拉力作用而平衡,保持S闭合,极板间电压U不变,将A板向B板靠近,由E=知场强变大,小球受到的电场力变大,则θ变大,A、B均错误;
断开S,则极板所带电荷量Q不变,将A板向B板靠近,由E====知场强不变,则θ不变,C错误,D正确.]
5.C [由电容的定义式C=得,板间电压U=,板间场强E==.试探电荷q由A点移动到B点,电场力做功W=qEssin30°
=,故选C.]
6.D [由于等势线的电势沿x轴正向增加,故A错误.根据等势线的疏密知道b处的电场线密,场强大,电子的加速度大,故B错误.电子从a点运动到b点的过程中,电场力做正功,动能增加,电势能减少,故C错误,D正确.]
7.C [由运动轨迹向上偏转可知粒子带正电,A错;
由P→Q,电场力做功为WPQ=EpP-EpQ=qU,φP=0,则EpP=0,EpQ=-qU,B错;
对Q点速度分解v0=vsin30°
,则v=2v0
对P→Q过程,WPQ=qU=qE·
x=m(v2-v02)①
x=t2②
d=v0t③
由①②③求得E=,C对,D错.]
8.B [由题图可知,a粒子的轨迹方向向右弯曲,则a粒子所受电场力方向向右,b粒子的轨迹向左弯曲,则b粒子所受电场力方向向左,由于电场线方向未知,无法判断粒子的电性,故A错误.由电场线疏密可知,a所受电场力逐渐减小,加速度逐渐减小,b所受电场力逐渐增大,加速度逐渐增大,故B正确.已知MN=NQ,由于MN段场强大于NQ段场强,所以M、N两点间电势差|UMN|大于N、Q两点间电势差|UNQ|,故C错误.根据电场力做功公式W=Uq,|UMN|>
|UNQ|,由于两个粒子所带电荷量的大小关系未知,所以不能判断电场力做功的多少及动能变化量大小,故D错误.]
9.AD
10.AD [若物体带负电荷,
则所受电场力向右下方,重力向下,则物体必然斜向下运动,不符合题意,A项正确,B项错误;
若物体带正电,则受力分析如图所示,因物体做匀速直线运动,则合力必为零,一定受到摩擦力,必须受到弹力作用,C项错误,D项正确.]
11.CD [设斜面倾角为θ,落点与抛出点间距离为l,小球在水平方向上以速度v0匀速运动:
lcosθ=v0t,竖直方向上从静止开始做匀加速直线运动:
lsinθ=at2,解得l=,可见a越小落点越远,故小球带负电荷,受到竖直向上的电场力,且电场力应小于重力,否则小球将沿水平方向匀速运动或向上做类平抛运动,故A、B错误.再由lcosθ=v0t可以看出,落点越远时间越长,C正确.由动能定理有malsinθ=mv2-mv02,又l=,得v=v0,故D正确.]
12.BC [因为图象的斜率可以反映电场强度大小,所以在x1处电场强度最小,A错误;
x2~x3段为直线,斜率恒定,所以该段为匀强电场,B正确;
粒子带负电,0~x1阶段,电场力做正功,即逆着电场线方向到达x1处,之后电场力做负功,顺着电场线从x1依次到达x2、x3,而沿电场线方向电势降低,故有φ1>
φ3,C正确;
图象的斜率可以反映电场强度大小,所以粒子在0~x2段做非匀变速直线运动,在x2~x3段做匀减速直线运动,D错误.]
13.ABD [若仅在M点放置一个点电荷B,对点电荷A受力分析,A受到重力和由P指向O方向的支持力,若要平衡,则必受到库仑引力,因此A、B一定带异种电荷,故A正确;
同理可知B正确;
若要使P处A点电荷静止,
只有施加竖直方向的匀强电场时,场强才一定为E=,故C错误;
若要使P处A点电荷静止,则在P处施加的电场力如图所示时,电场力最小,电场强度最小,最小值为E==,故D正确.]
14.AC [若电场方向与BD平行,则电场力做的功W≤EqL,动能满足mv02<
Ek≤mv02+qEL.若电场方向与AB平行,则电场力做的功W=qEL或W=-qEL或W=0,动能Ek=mv02+EqL或Ek=mv02-EqL或Ek=mv02,故A、C正确,B、D错误.]
15.
(1)10m/s
(2)见解析
解析
(1)设带电体到达C点时的速度为v,从A到C由动能定理得:
qE(sAB+R)-μmgsAB-mgR=mv2
解得v=10m/s.
(2)设带电体沿竖直轨道CD上升的最大距离为h;
从C到D由动能定理得:
-mgh-μqEh=0-mv2
解得h=m
在最高点,带电体受到的最大静摩擦力
Ffmax=μqE=4N,重力G=mg=2N
因为G<
Ffmax
所以带电体最终停在C点上方与C点的竖直距离为m处.
16.
(1)
(2)
解析
(1)如图所示,
小球在运动过程中受到重力、电场力和细线拉力作用.利用等效重力场的方法,根据平行四边形定则求出重力和电场力的合力大小F合=mg,其方向斜向右下方与水平方向成45°
角.过圆心作合力的作用线,把其反向延长交圆周上的B点,则B为等效最“高”点,过等效最“高”点的速度即为运动过程中的最小速度,由于是恰好做圆周运动,所以小球在等效最“高”点B时只受电场力和重力作用,细线的拉力为零.等效重力加速度为g′==g,由m=mg′,可得最小速度vmin=.A点为等效最“低”点,小球在运动中通过此点的速度最大,mvmax2-mvmin2=mg′·
2L,可得最大速度vmax=.
(2)从O到A,由动能定理得
-mgL(1-cos45°
)+qELsin45°
=mvmax2-mv02,
结合qE=mg,解得v0=.
17.
(1)4m/s2 0.48N
(2)11.8m
解析
(1)对整体分析,加速度大小a==4m/s2
隔离B分析,根据牛顿第二定律有F-μMg=Ma
解得F=μMg+Ma=0.48N
(2)t=2s时,A、B的速度大小v=2×
4m/s=8m/s
t=2s后电场反向,且场强减为原来的一半
此时A做匀减速运动的加速度大小
aA==14m/s2
B做匀减速运动的加速度大小aB=μg=4m/s2
B速度减为零的时间tB==2s
减速到零的位移大小xB==8m
A速度减为零的时间tA1==s
减速到零的位移大小xA1==m
则A反向做匀加速运动的加速度大小
aA′==6m/s2
则反向做匀加速直线运动的位移大小
xA2=aA′(tB-tA1)2=m
则A、B的距离Δx=xA2-xA1+xB≈11.8m
18.
(1)2
(2)qER
(3)4qER<
Ep≤qER或Ep≥qRE
解析
(1)对小物块,由静止下滑到Q点过程中,根据动能定理
qEs·
sin37°
-μqEs·
cos37°
=mv2
s=AC-AQ=5R
解得v=2
(2)在最远点M处,速度垂直于E,根据运动对称性,相当于从M点平抛到C点,则
y=R-AC·
=R
vy2=2ay,qE=ma
vC·
=vy
从E到C过程根据能量守恒:
Ep=mvC2+qE·
CQ·
+μqE·
有Ep=(4+)qER=qER
(3)有三种临界情况:
第一种:
若刚好能够到达C点,vC=0
根据动能定理:
Ep1=qE·
有Ep1=4qER
第二种:
若刚好能够到达O点右侧的K点,vK=0
Ep2=qE·
+qE·
R·
有Ep2=qER
第三种:
若刚好能够通过D点:
在D点:
qE=m,r=R
Ep3=qE·
+qER(1+cos37°
)+mvD2
有Ep3=qER
要使P能够到达圆轨道,并在经过圆轨道时不脱离圆轨道,释放P时弹簧具有的弹性势能应满足:
4qER<
Ep≤qER,或Ep≥qER
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- 高考 物理 一轮 复习 精选 综合 单元 检测 静电场