江苏专版版高考物理一轮复习精选提分综合练单元检测六静电场.docx
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江苏专版版高考物理一轮复习精选提分综合练单元检测六静电场
单元检测六 静电场
一、单项选择题(本题共10小题,每小题3分,共计30分.每小题只有一个选项符合题意)
1.(2017·泰州中学期中)在某一点电荷Q产生的电场中有a、b两点,相距为d,a点的场强大小为Ea,方向与ab连线成120°角,b点的场强大小为Eb,方向与ab连线成150°角,如图1所示,则关于a、b两点场强大小及电势高低的关系的说法中正确的是( )
图1
A.Ea=
Eb,φa>φbB.Ea=
Eb,φa<φb
C.Ea=3Eb,φa>φbD.Ea=3Eb,φa<φb
2.(2017·金坛四中期中)两点电荷形成电场的电场线分布如图2所示,若图中A、B两点处的场强大小分别为EA、EB,电势分别为φA、φB,则( )
图2
A.EA C.EA>EB,φA>φBD.EA>EB,φA<φB 3.(2017·泰州中学下学期初考)如图3所示,两个带等量正电荷的相同小球,固定在绝缘、粗糙的水平面上A、B两点,O是AB的中点.带正电的小滑块从C点由静止释放,在电场力作用下向O点运动,则滑块从C点运动到O点的过程中( ) 图3 A.电势能不断增大 B.电场力先做正功后做负功 C.加速度不断减小 D.速度先增大后减小 4.(2017·射阳县二中模拟)A、B为某电场中一条直线上的两个点,现将正点电荷从A点静止释放,仅在电场力作用下运动一段距离到达B点,其电势能Ep随位移x的变化关系如图4所示,从A到B过程中,下列说法正确的是( ) 图4 A.电场力对电荷一直做正功 B.电势一直升高 C.电荷所受电场力先减小后增大 D.电荷所受电场力先增大后减小 5.(2017·泰州中学第二次调研)如图5所示,带正电的A球固定,质量为m、电荷量为+q的粒子B从a处以速度v0射向A,虚线abc是B运动的一段轨迹,b点距离A最近.粒子经过b点时速度为v,重力忽略不计.则( ) 图5 A.粒子从a运动到b的过程中动能不断增大 B.粒子从b运动到c的过程中加速度不断增大 C.可求出A产生的电场中a、b两点间的电势差 D.可求出A产生的电场中b点的电场强度 6.(2017·射阳中学月考)静电场方向平行于x轴,其电势随x的分布可简化为如图6所示的折线,图中φ0和d为已知量,一个带负电的粒子在电场中以x=0为中心,沿x轴方向做周期性运动,已知该粒子质量为m,电荷量为-q,忽略重力.规定x轴正方向为电场强度E、加速度a、速度v的正方向,下图分别表示x轴上各点的电场强度E、小球的加速度a、速度v和动能Ek随x的变化图象,其中正确的是( ) 图6 7.(2018·泰州中学模拟)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7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,等势线形状关于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7 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 8.(2017·淮阴中学月考)如图8所示是由电源E、灵敏电流计G、滑动变阻器R和平行板电容器C组成的电路,开关S闭合;在下列四个过程中,灵敏电流计中有方向由a到b电流的是( ) 图8 A.将滑动变阻器R的滑片向右移动 B.在平行板电容器中插入电介质 C.减小平行板电容器两极板的正对面积 D.减小平行板电容器两极板间的距离 9.(2017·江苏考前综合模拟)如图9所示,一圆环上均匀分布着正电荷q,x轴垂直于环面且过圆心O.下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中,正确的是( ) 图9 A.从O点沿x轴正方向,电场强度先增大后减小,电势一直降低 B.从O点沿x轴正方向,电场强度先增大后减小,电势先降低后升高 C.O点的电场强度为零,电势最低 D.O点的电场强度不为零,电势最高 10.(2017·金坛四中期中)如图10所示,质量为m的小球带电荷量为+q,由长为l的绝缘绳系住,在竖直向上、场强为E的匀强电场中,为使小球在竖直平面内做完整的圆周运动,则在小球运动的过程中( ) 图10 A.如果Eq>mg,最大速度不能大于 B.如果Eq>mg,最大速度不能小于 C.如果Eq D.如果Eq 二、多项选择题(本题共6小题,每小题4分,共计24分.每小题有多个选项符合题意.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答的得0分) 11.(2017·如东高级中学第二次调研)有一电容器,带电荷量为2×10-4C时,两极板间电压为200V.若使其带电荷量再增加2×10-4C,则下列判断正确的是( ) A.它的电容为1μF B.它的电容为2μF C.两极板间电压为200V D.两极板间电压为400V 12.(2017·泰州中学下学期初考)某静电场的等势面分布如图11所示,下列说法中正确的是( ) 图11 A.A点电场强度方向为曲线上该点的切线方向 B.负电荷在A点的电势能比在C点的电势能小 C.将正电荷由图中A点移到C点,电场力做负功 D.将电荷从图中A点移到B点,电场力做功为零 13.(2017·淮海中学第二次测试)两个不规则带电导体间的电场线分布如图12所示,已知导体附近的电场线均与导体表面垂直,a、b、c、d为电场中几个点,并且a、d为紧靠导体表面的两点,选无穷远处为电势零点,则( ) 图12 A.场强大小关系有Eb>Ec B.电势大小关系有φb>φd C.将一负电荷放在d点时其电势能为负值 D.将一正电荷由a点移到d点的过程中电场力做正功 14.(2018·盐城市调研)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13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13 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 15.(2017·泰州市姜堰区期中)如图14所示, H、 H、 H三种粒子从同一位置无初度地飘入水平向右的匀强电场,被加速后进入竖直向下的匀强电场发生偏转,最后打在屏上.整个装置处于真空中,不计粒子重力及其相互作用,那么( ) 图14 A.偏转电场对三种粒子做功一样多 B.三种粒子打在屏上时速度一样大 C.三种粒子一定打到屏上的同一位置 D.三种粒子运动到屏上所用时间相同 16.(2017·前黄中学检测)一带正电粒子在正点电荷的电场中仅受静电力作用,做初速度为零的直线运动,取该直线为x轴,起始点O为坐标原点,则下列关于电场强度E、粒子动能Ek、粒子电势能Ep、粒子加速度a与位移x的关系图象可能的是( ) 三、非选择题(本题共3小题,共计46分) 17.(15分)(2017·石榴高中月考)如图15所示,ABCD为竖直放在场强为E=1×104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆形轨道,轨道的水平部分与其半圆相切,A为水平轨道的一点,而且AB=R=0.2m.把一质量m=0.1kg、带电荷量q=+1×10-4C的小球,放在水平轨道的A点,由静止开始被释放后,小球在轨道的内侧运动.求: (g=10m/s2) 图15 (1)小球到达C点时的速度大小; (2)小球到达C点时对轨道的压力大小; (3)若让小球安全通过D点,开始释放点离B点至少多远? 18.(15分)(2017·启东中学期中)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16所示,AB与电场线夹角θ=30°.已知带电微粒的质量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: 图16 (1)试说明微粒在电场中运动的性质,要求说明理由; (2)电场强度大小、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? 19.(16分)(2017·南通市、如皋市第二次质检)如图17所示,两平行金属板A、B板长L=8cm,两板间距离d=8cm,A板比B板电势高300V,一带正电的粒子带电荷量q=1×10-10C,质量m=1×10-20kg,沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场,初速度v0=2×106m/s,粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后,进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右边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,O点在中心线上距离界面PS为9cm,粒子穿过界面PS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=9×109N·m2/C2) 图17 (1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线OR的距离; (2)试在图上粗略画出粒子运动的轨迹; (3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小. 答案精析 1.C [由点电荷的场强公式可得: E=k ,因为a点的场强方向与ab连线成120°角,b点的场强方向与ab连线成150°角,所以点电荷所在位置与a、b两点所构成的三角形是直角三角形,则两直角边之比为1∶ ,那么a点的场强大小Ea与b点的场强大小Eb之比为3∶1,由于沿着电场线电势降低,所以φa>φb,故选项C正确.] 2.C 3.C 4.C 5.C [由题图知,带电粒子受到A处正电荷的排斥力作用,粒子从a运动到b的过程中库仑力做负功,其动能不断减小,故A错误.粒子从b运动到c的过程中粒子离正电荷越来越远,所受的库仑力减小,加速度减小,故B错误.根据动能定理得: +qUab= mv2- mv02,可求出A产生的电场中a、b两点间的电势差Uab,故C正确.根据已知条件无法求出b点的电场强度,故D错误.] 6.D 7.D [由于等势线的电势沿x轴正向增加,故A错误.根据题图等势线的疏密知道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.] 8.C [电路稳定时,该电路中没有电流,移动滑动变阻器R的滑片,电容器的电压不变,电路中仍没有电流,故A错误;在平行板电容器中插入电介质,根据电容的决定式C= 分析得知电容增大,而电容器的电压不变,由电容的定义式C= 分析得知电容器所带电荷量增加,将要充电,电路中形成逆时针方向的充电电流,有b到a方向的电流通过电流计,故B错误;减小平行板电容器两极板的正对面积,根据电容的决定式C= 分析得知电容减小,而电容器的电压不变,由电容的定义式C= 分析得知电容器所带电荷量减小,将要放电,电路中形成顺时针方向的放电电流,有a到b方向的电流通过电流计,故C正确;减小平行板电容器两极板间的距离,根据电容的决定式C= 分析得知电容增大,而电容器的电压不变,由电容的定义式C= 分析得知电容器所带电荷量增加,将要充电,电路中形成逆时针方向的充电电流,有b到a方向的电流通过电流计,故D错误.] 9.A [根据对称性可知,圆环上的电荷在O点产生的合场强为零,而无穷远处电场强度也为零,故电场强度先增大后减小,根据电场的叠加原理可知x轴上电场强度方向向右,沿电场方向电势降低,故O点的电势最高,故A正确.] 10.B 11.AD [由电容的定义式得C= = =1μF,故A正确,B错误;当电荷量发生变化时,电容不变,再由C= ,代入数据可得: U1=400V,故D正确,C错误.] 12.BD [电场线和等势面垂直,电场强度的方向沿电场线的切线方向,可知A点的电场强度方向不是沿等势面上A点的切线方向,故A错误;A点的电势高于C点的电势,根据Ep=qφ知,负电荷在A点的电势能比在C点的电势能小,故B正确;A点的电势高于C点的电势,沿电场线方向电势逐渐降低,可知电场线方向大致向左,所以正电荷从A点移到C点,电场力做正功,故C错误;A、B两点处于同一等势面上,电势相等,所以将电荷从A点移到B点,电场力做功为零,故D正确.] 13.BD [同一电场中,电场线密的地方电场强度大,因此Eb<Ec,选项A错误;沿电场线方向电势降低,且导体表面为等势面,因此φb>φd,选项B正确;由于无穷远处电势为零,故d点电势为负,负电荷放在d点时电势能为正值,选项C错误;由题图可知,φa>φd,Uad>0,则将正电荷由a点移至d点的过程中电场力做功W=qUad,为正功,选项D正确.] 14.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>φ2>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.] 15.AC 16.CD [正电荷的场强公式E=k ,可知电场强度随x的变化不是均匀减小,故A错误;由于电场不是匀强电场,电场力做功W≠qEx,则动能不是随x均匀增大,故B错误;Ep-x图线的切线斜率大小表示电场力大小,随着x的增大,电场力F逐渐减小,故C正确;加速度a= = = ,可知a随x的变化图线是曲线,且减小,故D正确.] 17. (1)2m/s (2)3N (3)0.5m 解析 (1)设小球在C点的速度大小是vC,对轨道的压力大小为FNC,则对于小球由A→C的过程中,应用动能定理得: 2qER-mgR= mvC2,解得vC=2m/s (2)在C点时,小球受到轨道对它的弹力和电场力,应用牛顿第二定律,有: FNC′-qE=m ,解得: FNC′=3N 由牛顿第三定律知FNC=FNC′=3N. (3)小球要安全通过D点,必有mg≤m 设释放点距B点的距离为x,由动能定理得: Eqx-mg·2R= mvD2 以上两式联立可得: x≥0.5m. 18.见解析 解析 (1)微粒只在重力和电场力作用下沿AB直线运动,故合力一定与速度在同一条直线上,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,微粒做匀减速直线运动. (2)根据共点力平衡条件,有: qE= 故电场强度E= ≈1.7×104N/C,电场强度方向水平向左. (3)微粒由A运动到B点的速度vB=0时,微粒射入电场时的速度最小,由动能定理有: mgLsinθ+qELcosθ= mvA2,解得vA≈2.8m/s 即要使微粒从A点运动到B点,微粒射入电场时的最小速度是2.8m/s. 19. (1)3cm (2)见解析图 (3)带负电 1.04×10-8C 解析 (1)侧向位移: y= at2= ( )2= ×( )2m=0.03m=3cm (2)第一段是抛物线、第二段必须是直线、第三段是圆弧.如图 (3)带正电粒子在离开电场后将做匀速直线运动 = Y=4y=12cm 此时带电粒子速度的水平分量: vx=v0=2×106m/s vy=at= =1.5×106m/s v=2.5×106m/s 由几何关系知此时的速度方向垂直于Oa.因粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏上,由此可以作出判断: 该带正电粒子在穿过界面PS后将绕点电荷Q做匀速圆周运动,所以Q带负电. 由几何关系得,粒子在PS右侧做匀速圆周运动的半径r=15cm,则有 k = ,代入数据解得: Q≈1.04×10-8C
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