高考物理第七章 电场45分钟章末检测卷.docx
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高考物理第七章电场45分钟章末检测卷
高考物理第七章电场
45分钟章末检测卷满分100分
一、选择题(1~6题只有一项符合题目要求,7~9题有多项符合题目要求,每小题7分,共63分)
1.
某静电场的电场线分布如图所示,图中A、B两点的电场强度的大小分别为EA和EB,电势分别为φA和φB,将-q分别放在A、B两点时具有的电势能分别为EpA和EpB,则( )
A.EA>EB,φA>φB,EpA B.EA>EB,φA>φB,EpA>EpB C.EA D.EA 2.一正电荷仅在电场力作用下,从A点运动到B点,速度大小随时间变化的图象如图所示.下列关于A、B两点电场强度E的大小和电势φ的高低的判断,正确的是( ) A.EA>EB,φA>φB B.EA=EB,φA=φB C.EA D.EA 3.如图所示,一质量为m、电荷量为q的带正电小球在匀强电场中运动,其运动轨迹在竖直平面(纸面)内,且关于过轨迹最右侧N点的水平直线对称.已知重力加速度大小为g,忽略空气阻力,小球可视为质点.由此可知( ) A.匀强电场的方向水平向左 B.电场强度E满足E> C.小球在M点的电势能比在N点的大 D.M点的电势比N点的高 4.如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略,一带负电的油滴被固定于电容器中的P点,现将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离,则下列说法正确的是( ) A.平行板电容器的电容将减小 B.带电油滴的电势能将减少 C.静电计指针的张角变小 D.若将上极板与电源正极断开后,再将下极板左移一小段距离,则带电油滴所受的电场力不变 5.如图所示,+Q为固定的正点电荷,虚线圆是其一条等势线.两电荷量相同、但质量不相等的粒子,分别从同一点A以相同的速度v0射入,轨迹如图中曲线,B、C为两曲线与圆的交点.aB、aC表示两粒子经过B、C时的加速度大小,vB、vC表示两粒子经过B、C时的速度大小.不计粒子重力,以下判断正确的是( ) A.aB=aC vB=vC B.aB>aC vB=vC C.aB>aC vB 6.有一匀强电场,方向如图所示,在电场中有三个点A、B、C,这三点的连线恰好构成一个直角三角形,且AC边与电场线平行.已知A、B两点的电势分别为φA=5V,φB=1.8V,A、B的距离为4cm,B、C的距离为3cm.若把一个电子(e=1.6×10-19C)从A点移动到C点,那么电子电势能的变化量为( ) A.8.0×10-19JB.1.6×10-19J C.-8.0×10-19JD.-1.6×10-19J 7.如图所示,一带电粒子在两个固定的等量正电荷的电场中运动,图中的实线为等势面,虚线ABC为粒子的运动轨迹,其中B点是两点电荷连线的中点,A、C位于同一等势面上,下列说法正确的是( ) A.该粒子可能带正电 B.该粒子经过B点时的速度最大 C.该粒子经过B点时的加速度一定为零 D.该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能 8.A、B两球带等量异种电荷,带电荷量均为2×10-5C,两球质量均为0.72kg,A球通过绝缘细线吊在天花板上,B球一端固定绝缘棒,现将B球放在某一位置,能使绝缘细线伸直,A球静止且与竖直方向的夹角为30°,g取10m/s2,则B球到A球的距离可能为( ) A.0.5m B.1m C.2m D.3m 9.如图所示,水平放置的平行板电容器的两板间有一竖直向上的匀强电场,下板接地,两板间距离为10cm,A点距下板3cm,B点距上板3cm.质量m=0.01kg、电荷量q=+10-3C的小球能够在A点保持静止.现将小球移到匀强电场之外.g=10m/s2,下列说法正确的是( ) A.上板的电势比下板低10V B.A点的电势为3V C.电荷量为-10-3C的带负电的点电荷在A点的电势能为3×10-3J D.将电荷量为-10-3C的带负电的点电荷从A点移到B点,电场力对该点电荷做功4×10-3J 二、非选择题(本题共2小题,共37分) 10.(17分)(2018·安徽师大附中期中)如图所示,在正交坐标系xOy的第一、四象限内分别存在两个大小相等、方向不同的匀强电场,两组平行且等间距的实线分别表示两个电场的电场线,每条电场线与z轴所夹的锐角均为60°.一质子从y轴上某点A沿着垂直于电场线的方向射入第一象限,仅在电场力的作用下第一次到达x轴上的B点时速度方向正好垂直于第四象限内的电场线,之后第二次到达x轴上的C点.求 (1)质子在A点和B点的速度之比; (2)OB与BC长度的比值. 11.(20分)如图所示,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲,以速度v0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞.已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10m/s2.(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移) (1)甲、乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离; (2)在满足 (1)的条件下,求出甲的速度v0. 高考物理第七章电场 45分钟章末检测卷满分100分 一、选择题(1~6题只有一项符合题目要求,7~9题有多项符合题目要求,每小题7分,共63分) 1. 某静电场的电场线分布如图所示,图中A、B两点的电场强度的大小分别为EA和EB,电势分别为φA和φB,将-q分别放在A、B两点时具有的电势能分别为EpA和EpB,则( ) A.EA>EB,φA>φB,EpA B.EA>EB,φA>φB,EpA>EpB C.EA D.EA 解析: 从图可以看出A点的电场线的密集程度大于B点的密集程度,故A点的电场强度大于B点的电场强度.因电场线的方向由A指向B,而沿电场线的方向电势逐渐降低,所以A点的电势高于B点的电势.负电荷从A到B,电场力做负功,电势能增加,所以-q在B点的电势能大于在A点的电势能,故A正确. 答案: A 2.一正电荷仅在电场力作用下,从A点运动到B点,速度大小随时间变化的图象如图所示.下列关于A、B两点电场强度E的大小和电势φ的高低的判断,正确的是( ) A.EA>EB,φA>φB B.EA=EB,φA=φB C.EA D.EA 解析: 电荷受电场力的作用,合力不为零.由运动图象可知速度的大小没有变化,故电荷只能做匀速圆周运动,故选B. 答案: B 3.如图所示,一质量为m、电荷量为q的带正电小球在匀强电场中运动,其运动轨迹在竖直平面(纸面)内,且关于过轨迹最右侧N点的水平直线对称.已知重力加速度大小为g,忽略空气阻力,小球可视为质点.由此可知( ) A.匀强电场的方向水平向左 B.电场强度E满足E> C.小球在M点的电势能比在N点的大 D.M点的电势比N点的高 解析: 由小球在匀强电场中的运动轨道在竖直平面(纸面)内,且关于过轨迹最右侧N点的水平直线对称,可以判断小球所受合力的方向水平向左,而重力方向竖直向下,如图所示,则知电场力的方向一定斜向左上方,因小球带正电荷,故匀强电场的方向斜向左上方,且电场强度E满足E> ,故B正确、A错误;由沿着电场线方向电势逐渐降低可知M点的电势比N点的低,D错误;小球从M点运动到N点的过程中电场力做负功,电势能增加,故小球在M点的电势能比在N点的小,C错误. 答案: B 4.(2018·四川资阳二诊)如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略,一带负电的油滴被固定于电容器中的P点,现将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离,则下列说法正确的是( ) A.平行板电容器的电容将减小 B.带电油滴的电势能将减少 C.静电计指针的张角变小 D.若将上极板与电源正极断开后,再将下极板左移一小段距离,则带电油滴所受的电场力不变 解析: 由C= 知,将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离,d减小,C增大,A错误;U不变,静电计指针的张角不变,C错误;由E= 知,E增大,则P点与负极板间的电势差增大,P点的电势升高,Ep=φq,又油滴带负电,则带电油滴的电势能将减少,B正确;若将上极板与电源正极的导线断开后再将下极板左移一小段距离,Q不变,由C= 知,S减小,C减小,由U= 得,电压U增大,场强E= 增大,带电油滴所受的电场力增大,D错误. 答案: B 5.(2018·山东泰安一模)如图所示,+Q为固定的正点电荷,虚线圆是其一条等势线.两电荷量相同、但质量不相等的粒子,分别从同一点A以相同的速度v0射入,轨迹如图中曲线,B、C为两曲线与圆的交点.aB、aC表示两粒子经过B、C时的加速度大小,vB、vC表示两粒子经过B、C时的速度大小.不计粒子重力,以下判断正确的是( ) A.aB=aC vB=vC B.aB>aC vB=vC C.aB>aC vB 解析: 库仑力F= ,两粒子在B、C两点受的库仑力大小相同,根据粒子的运动轨迹可知aB>aC,a= ,解得mB mv2- mv ,所以 mB(v -v )= mC(v -v ),因为mB 答案: C 6.有一匀强电场,方向如图所示,在电场中有三个点A、B、C,这三点的连线恰好构成一个直角三角形,且AC边与电场线平行.已知A、B两点的电势分别为φA=5V,φB=1.8V,A、B的距离为4cm,B、C的距离为3cm.若把一个电子(e=1.6×10-19C)从A点移动到C点,那么电子电势能的变化量为( ) A.8.0×10-19JB.1.6×10-19J C.-8.0×10-19JD.-1.6×10-19J 解析: 设AB与AC之间的夹角为θ,则cosθ= ,又AB的距离SAB=4cm,则AB沿场强方向的距离为dAB=SABcosθ=4× cm= cm,设A、B之间电势差为UAB,则电场强度为E= = =100V/m.电子从A点到达C点电势能的变化量为ΔEp=-W=1.6×10-19×100×0.05J=8.0×10-19J,故A项正确. 答案: A 7.如图所示,一带电粒子在两个固定的等量正电荷的电场中运动,图中的实线为等势面,虚线ABC为粒子的运动轨迹,其中B点是两点电荷连线的中点,A、C位于同一等势面上,下列说法正确的是( ) A.该粒子可能带正电 B.该粒子经过B点时的速度最大 C.该粒子经过B点时的加速度一定为零 D.该粒子在B点的电势能小于在A点的电势能 解析: 从该带电粒子的运动轨迹看,固定电荷对它有吸引力,由固定电荷带正电可知,该粒子一定带负电,故A错误;因为粒子从A运动到B的过程中,只受电场力且电场力先做正功后做负功,由动能定理知,动能先增加后减小,故B点的动能不是最大,则经过B点时的速度不是最大,故B错误;B点是两点电荷连线的中点,合场强为零,故粒子受力为零,则加速度为零,C正确;因为离正电荷越远,电势越低,即φA<φB,因粒子带负电,由Ep=φq得,EpA>EpB,故D项正确. 答案: CD 8.(2018·舟山模拟)A、B两球带等量异种电荷,带电荷量均为2×10-5C,两球质量均为0.72kg,A球通过绝缘细线吊在天花板上,B球一端固定绝缘棒,现将B球放在某一位置,能使绝缘细线伸直,A球静止且与竖直方向的夹角为30°,g取10m/s2,则B球到A球的距离可能为( ) A.0.5mB.1m C.2mD.3m 解析: 选A球为研究对象,它受重力、库仑力和细线的拉力,三力平衡,由几何关系得,库仑力的最小值为Fmin=mgsin30°=0.72×10× N=3.6N 而由F= 得rmax= = m=1m,故A、B正确,C、D错误. 答案: AB 9.如图所示,水平放置的平行板电容器的两板间有一竖直向上的匀强电场,下板接地,两板间距离为10cm,A点距下板3cm,B点距上板3cm.质量m=0.01kg、电荷量q=+10-3C的小球能够在A点保持静止.现将小球移到匀强电场之外.g=10m/s2,下列说法正确的是( ) A.上板的电势比下板低10V B.A点的电势为3V C.电荷量为-10-3C的带负电的点电荷在A点的电势能为3×10-3J D.将电荷量为-10-3C的带负电的点电荷从A点移到B点,电场力对该点电荷做功4×10-3J 解析: 首先根据小球能够在A点保持平衡得mg=Eq,可求出E=100N/C,方向为从下到上.在匀强电场中,有U=Ed,得U下上=10V,下板电势比上板高10V,故A选项正确,同理可得A点的电势为φA=-3V,故B选项错误;电荷量为-10-3C的带负电的点电荷在A点的电势能为EpA=φAq′=3×10-3J,所以C选项正确;将电荷量为-10-3C的带负电的点电荷从A点移到B点,电场力对该点电荷做功W=Eq′dAB=-4×10-3J,故D选项错误. 答案: AC 二、非选择题(本题共2小题,共37分) 10.(17分)(2018·安徽师大附中期中)如图所示,在正交坐标系xOy的第一、四象限内分别存在两个大小相等、方向不同的匀强电场,两组平行且等间距的实线分别表示两个电场的电场线,每条电场线与z轴所夹的锐角均为60°.一质子从y轴上某点A沿着垂直于电场线的方向射入第一象限,仅在电场力的作用下第一次到达x轴上的B点时速度方向正好垂直于第四象限内的电场线,之后第二次到达x轴上的C点.求 (1)质子在A点和B点的速度之比; (2)OB与BC长度的比值. 解析: (1)质子的运动轨迹如图所示,设质子在A、B两点的速度分别为v0、v,由题意知v与v0的夹角为60°,所以 =cos60°= (2)设质子在电场中运动的加速度为a,从A运动到B经历的时间为t1 OB=ON+NB 由几何关系知: ON=AMsin30° NB=MBcos30° 沿垂直于v0方向上: AM= at 沿平行于v0方向上: MB=v0t1 在B点: vsin60°=at1 v0=vcos60° 解得: OB= 设质子从B到C经历时间为t2,作如图辅助线 沿CP方向: BCsin60°=vt2 沿BP方向: BCcos60°= at 解得: BC= 所以: = 答案: (1)1: 2 (2) 11.(20分)如图所示,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲,以速度v0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞.已知甲、乙两球的质量均为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,g取10m/s2.(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移) (1)甲、乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离; (2)在满足 (1)的条件下,求出甲的速度v0. 解析: (1)根据题意可知,甲、乙两球碰撞后,在水平方向上动量守恒,此时乙获得向右的速度沿轨道运动,在乙恰能通过轨道的最高点D的情况下,设乙到达最高点的速度为vD,乙离开D点到达水平轨道的时间为t,乙的落点到B点的距离为x,根据牛顿第二定律有 mg+qE=m ① 2R= ( )t2② x=vDt③ 联立①②③式并代入数据解得 x=0.4m④ (2)在满足 (1)的条件下,设碰撞后甲的速度为v甲、乙的速度为v乙,根据动量守恒和机械能守恒定律有 mv0=mv甲+mv乙⑤ mv = mv + mv ⑥ 联立⑤⑥式解得 v乙=v0⑦ 根据动能定理有 -mg·2R-qE·2R= mv - mv ⑧ 联立①⑦⑧式解得 v0=v乙= =2 m/s⑨ 答案: (1)0.4m (2)2 m/s
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