2019屆高中物理專(zhuān)題02靜電場(chǎng)單元測(cè)試_提高篇人教版選修選修.docx

專(zhuān)題02靜電場(chǎng)單元測(cè)試-提高篇一、單選題1.如圖，半徑相同的兩個(gè)金屬球A、B帶有相等的電荷量(可視為點(diǎn)電荷)，相隔一定距離，兩球之間相互吸引力的大小是F。今讓第三個(gè)半徑相同的不帶電的金屬小球先后與A、B兩球接觸后移開(kāi).這時(shí)，A、B兩球之間的相互作用力的大小是( )A.B.C.D.【答案】A?！窘馕觥考僭O(shè)A帶電量為Q，B帶電量為Q，兩球之間的相互吸引力的大小是 ;第三個(gè)不帶電的金屬小球C與A接觸后，A和C的電量都為，C與B接觸時(shí)先中和再平分，則C、B分開(kāi)后電量均為，這時(shí)，A、B兩球之間的相互作用力的大小，由于帶異種電荷，則出現(xiàn)相互吸引，故A正確，BCD錯(cuò)誤;故選A。2.如圖所示，正方形ABCD的對(duì)角線相交于O點(diǎn)，兩個(gè)等量同種正電荷分別固定在A、C兩點(diǎn)，則AB、D兩處電勢(shì)、場(chǎng)強(qiáng)均相同BB、D兩處電勢(shì)、場(chǎng)強(qiáng)均不相同C若在B點(diǎn)靜止釋放一電子，電子一定在B、D間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且加速度先減小后增大D若在B點(diǎn)給電子一垂直紙面合適的速度，電子可繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)【答案】D【解析】在等量同種電荷連線的中垂線上，電場(chǎng)強(qiáng)度從O點(diǎn)開(kāi)始向上下兩邊先增大后減小，在O上方的電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向上，在O下方的電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向下，根據(jù)對(duì)稱性可知B、D兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相同，方向不同，電勢(shì)相同，故AB錯(cuò)誤；無(wú)法判斷從O到B（O到D）電場(chǎng)強(qiáng)度是一直增大，還是先增大后減小，故無(wú)法判斷電子的加速度的變化情況，C錯(cuò)誤；在垂直紙面且經(jīng)過(guò)BD兩點(diǎn)的圓上，所有點(diǎn)的電勢(shì)相等，并且電子受到的電場(chǎng)力指向O點(diǎn)，與速度方向垂直，電子可繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，D正確。3.一帶電油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，電場(chǎng)方向豎直向下若不計(jì)空氣阻力，則此帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A油滴帶正電B電勢(shì)能增加C動(dòng)能增加D重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和增加【答案】C【解析】由題圖的軌跡可知靜電力大于重力且方向向上，由電場(chǎng)方向知油滴帶負(fù)電，則從a到b靜電力做正功，電勢(shì)能減少，又靜電力做的功大于克服重力做的功，所以動(dòng)能增加，由能量守恒定律知重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和減少，所以選項(xiàng)C正確4如圖1所示，A、B兩點(diǎn)相距10cm，E100V/m，AB與電場(chǎng)線方向的夾角120，求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為()圖1A5VB5VC10VD10V【答案】B【解析】A、B兩點(diǎn)在場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離dcos (180120)10cm5cm.由于AB，則根據(jù)UABEd得UABEd1005102V5V.5.如圖所示，A、B兩點(diǎn)是粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)過(guò)的兩個(gè)點(diǎn)，平行直線表示電場(chǎng)線，但方向未知，整個(gè)過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功，已知粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比B點(diǎn)大，則下列說(shuō)法中正確的是（）A. 無(wú)論粒子是從A到B，還是從B到A，電場(chǎng)力均做負(fù)功B. 電場(chǎng)線方向從右向左C. 粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡若為1，則粒子一定帶負(fù)電D. 無(wú)論粒子是帶正電還是負(fù)電，均不可能沿軌跡2運(yùn)動(dòng)【答案】D【解析】由于粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比B點(diǎn)大，結(jié)合電場(chǎng)線與軌跡形狀（質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)合力必指向凹側(cè)）進(jìn)行分析，若粒子沿軌跡1運(yùn)動(dòng)，則在任意位置時(shí)粒子所受到的電場(chǎng)力一定水平向左，若粒子從A到B，則電場(chǎng)力做負(fù)功，從B到A，則電場(chǎng)力做正功，由此可知，A錯(cuò)誤；此時(shí)若粒子帶正電，電場(chǎng)方向一定向左，且由A向B運(yùn)動(dòng)，若粒子帶負(fù)電，電場(chǎng)方向一定向右，且由B向A運(yùn)動(dòng)，均滿足粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比B點(diǎn)大；若粒子沿軌跡2運(yùn)動(dòng)，則在任意位置時(shí)粒子所受到的電場(chǎng)力一定水平向右，同理可判斷此情況下粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能一定比B點(diǎn)的小，不符合題意，即符合題意的粒子一定沿軌跡1運(yùn)動(dòng)，由此可知B、C錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。6.如圖所示，電荷量為Q1、Q2的兩個(gè)正點(diǎn)電荷分別置于A點(diǎn)和B點(diǎn)，兩點(diǎn)相距L.在以L為直徑的光滑絕緣半圓環(huán)上，穿著一個(gè)帶電小球q(可視為點(diǎn)電荷)，在P點(diǎn)平衡，PA與AB的夾角為，不計(jì)小球的重力，則()Atan3Btan CO點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為零 DQ1Q2【答案】A【解析】P到AB的距離分別為L(zhǎng)1 L2 , ,以上解得：tan3由圖知tan3小于1，故D錯(cuò)誤。Q1、Q2電荷量不等，故O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不為零。7如圖，一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)，在正極板附近有一質(zhì)量為M、電荷量為q(q0)的粒子，在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，在電場(chǎng)力的作用下，兩粒子同時(shí)從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過(guò)一平行于正極板且與其相距l(xiāng)的平面若兩粒子間相互作用力可忽略，不計(jì)重力，則Mm為()A32 B21C52D31【答案】A【解析】設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，兩粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，對(duì)M有a，lt2；對(duì)m有a，lt2，聯(lián)立解得，A正確8如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)中三點(diǎn)A、B、C是一個(gè)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，ABC=CAB=30，BC=m，已知電場(chǎng)線平行于ABC所在的平面，一個(gè)電荷量q=2106 C的點(diǎn)電荷由A移到B的過(guò)程中，電勢(shì)能增加了1.2105 J，由B移到C的過(guò)程中電場(chǎng)力做功6106 J，下列說(shuō)法正確的是（）AB、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差UBC=3 VBA點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)C負(fù)電荷由C點(diǎn)移到A點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能增加D該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為1 V/m【答案】D【解析】由B移到C的過(guò)程中電場(chǎng)力做功，根據(jù)得B、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差為：，故A錯(cuò)誤；點(diǎn)電荷由A移到B的過(guò)程中，電勢(shì)能增加1.2105 J，根據(jù)電場(chǎng)力做功量度電勢(shì)能的變化得點(diǎn)電荷由A移到B的過(guò)程中，電場(chǎng)力做功1.2105 J，A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差，所以A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)，B錯(cuò)誤；，根據(jù)得：負(fù)電荷由C移到A的過(guò)程中，電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減小，C錯(cuò)誤；UBC=3 V，UCA=3 V，UAB=6 V，在AB連線取一點(diǎn)D為該線中點(diǎn)，所以UAD=3 V。UCA=3 V，UAC=3 V，所以C、D電勢(shì)相等，所以CD連線為等勢(shì)線。而三角形ABC為等腰三角形，所以電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿著AB方向，由A指向B。因?yàn)?，由幾何關(guān)系得AD=3 m，所以UAD=EdAD=3 V，所以該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為1 V/m，D正確。二、多選題9.如圖2所示，一帶電粒子在電場(chǎng)中沿曲線AB運(yùn)動(dòng)，從B點(diǎn)穿出電場(chǎng)，a、b、c、d為該電場(chǎng)中的等勢(shì)面，且電勢(shì)從左向右逐漸降低，這些等勢(shì)面都是互相平行的豎直平面，不計(jì)粒子所受重力，則()A.該粒子一定帶正電B.此電場(chǎng)不一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)C.該電場(chǎng)的電場(chǎng)線方向一定水平向左D.粒子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能不斷減少【答案】AD【解析】由于能確定電場(chǎng)線方向水平向右，能確定粒子所帶電性，A正確；C錯(cuò)誤；等勢(shì)面互相平行，故一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)，B錯(cuò)誤；粒子所受電場(chǎng)力一定沿電場(chǎng)線指向軌跡凹側(cè)，而電場(chǎng)線和等勢(shì)面垂直，由此可確定電場(chǎng)力一定做負(fù)功，故動(dòng)能不斷減少，D正確.10.如圖所示，虛線同心圓是某靜電場(chǎng)中的一簇等勢(shì)面，由外到里的等勢(shì)面電勢(shì)分別是a、b和c，一帶正電粒子射入電場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線KLMN所示。由圖可知( )A粒子從K到L的過(guò)程中，靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加B粒子從L到M的過(guò)程中，靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加CabcDab0，所以粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A、B正確帶電粒子由a運(yùn)動(dòng)到b過(guò)程中，在重力和靜電力的共同作用下，先加速運(yùn)動(dòng)后減速運(yùn)動(dòng)因?yàn)橹亓楹懔?，所以靜電力為變力，且靜電力越來(lái)越大，由此可見(jiàn)b點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于a點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤三、計(jì)算題15.如圖所示，三條曲線表示三條等勢(shì)線，其電勢(shì)C0，AB10 V，D30 V，將電荷量q1.2106 C的電荷在該電場(chǎng)中移動(dòng)(1)把這個(gè)電荷從C移到D，靜電力做功多少？(2)把這個(gè)電荷從D移到B再移到A，電勢(shì)能變化多少？【答案】見(jiàn)解析【解析】(1)UCDCD30 VWCDqUCD1.210630 J3.6105 J(2)UDADA(3010) V40 VWDAqUDA1.2106(40) J4.8105 J所以電勢(shì)能應(yīng)該增加4.8105 J.16如圖所示，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)1.5 m的光滑絕緣細(xì)直桿MN，豎直固定在場(chǎng)強(qiáng)為E1.0105 N/C、與水平方向成30角的斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。桿的下端M固定一個(gè)帶電小球A，電荷量Q4.5106 C，另一帶電小球B穿在桿上可自由滑動(dòng)，電荷量q1.0106 C，質(zhì)量m1.0102 g。現(xiàn)將小球B從桿的上端N由靜止釋放，小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。(靜電力常量9.0109 Nm2/C2，取g10 m/s2)(1)小球B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多大？(2)小球B的速度最大時(shí)，距M端的高度h1為多大？(3)小球B從N端運(yùn)動(dòng)到距M端的高度h20.61 m時(shí)，速度v1.0 m/s，求此過(guò)程中小球B的電勢(shì)能改變了多少？【答案】(1)3.2 m/s2(2)0.9 m(3)8.4102 J【解析】(1)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)小球B受重力、庫(kù)侖力、桿的彈力和電場(chǎng)力作用，沿桿方向運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得mgqEsin ma解得ag，代入數(shù)據(jù)解得a3.2 m/s2。(2)小球B速度最大時(shí)合力為零，即qEsin mg解得h1，代入數(shù)據(jù)解得h10.9 m。(3)小球B從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度為v的過(guò)程中，設(shè)重力做功為W1，電場(chǎng)力做功為W2，庫(kù)侖力做功為W3，根據(jù)動(dòng)能定理有W1W2W3mv2，又W1mg(Lh2)，W2qEsin (Lh2)設(shè)小球的電勢(shì)能改變了Ep，則Ep(W2W3)mg(Lh2)mv28.4102 J。17.如圖甲所示，在y0和y2 m之間有沿著x軸方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，MN為電場(chǎng)區(qū)域的上邊界，且在x軸方向范圍足夠大電場(chǎng)強(qiáng)度的變化如圖乙所示，取x軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)正方向現(xiàn)有一個(gè)帶負(fù)電的粒子，粒子的比荷為1.0103 C/kg，在t0時(shí)刻以速度v05102 m/s從O點(diǎn)沿y軸正方向進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，不計(jì)粒子重力求：(1)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間；(2)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)；(3)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域后沿x方向的速度大小【答案】(1)4103 s ；(2)(2105 m，2 m) ；(3)4103 m/s【解析】(1)因粒子初速度方向垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，所以粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間t4103 s.(2)粒子在x方向先加速后減速，加速時(shí)的加速度大小為a14 m/s2，減速時(shí)的加速度大小為a22 m/s2，沿x方向上的位移為x2105 m.因此粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)為(2105 m，2 m)(3)粒子在x方向的速度大小vxa1a24103 m/s.18. 如圖所示，兩平行金屬板A、B板長(zhǎng)L8 cm，兩板間距離d8 cm，A板比B板電勢(shì)高300 V，一帶正電的粒子帶電荷量q11010 C，質(zhì)量m11020 kg，沿電場(chǎng)中心線RO垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng)，初速度v02106 m/s，粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)界面MN、PS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域后，進(jìn)入固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)區(qū)域(設(shè)界面PS右邊點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響)，已知兩界面MN、PS相距為12 cm，O點(diǎn)在中心線上距離界面PS為9 cm，粒子穿過(guò)界面PS最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上(靜電力常量k9109 Nm2/C2)（1）求粒子穿過(guò)界面MN時(shí)偏離中心線OR的距離；（2）求粒子穿過(guò)界面MN時(shí)速度的大小與方向（角度用正切表示）；（3）確定點(diǎn)電荷Q的電性并求其電荷量的大小【解析】(1)側(cè)向位移：yat2()2()2